Forskjeller i termisk og elektrisk ledningsevne mellom rent titan, kobber og rustfritt stål
1. Termisk ledningsevne
Kopper: Det er en målestokk for høy varmeledningsevne blant vanlige metaller. Den termiske ledningsevnen til rent kobber ved romtemperatur er omtrent 401 W/(m·K). Denne utmerkede termiske overføringsevnen gjør den mye brukt i varmevekslere, radiatorrør og varmeavledere for elektroniske enheter, siden den raskt kan spre eller overføre varme.
Rustfritt stål: Dens varmeledningsevne er mye lavere enn for kobber. Med 304 rustfritt stål (den mest brukte kvaliteten) som et eksempel, er dets varmeledningsevne ved romtemperatur bare omtrent 16,2 W/(m·K), omtrent 4 % av rent kobbers varmeledningsevne. Den lave varmeledningsevnen skyldes legeringselementene (som krom og nikkel) i rustfritt stål, som forstyrrer det vanlige arrangementet av atomer og hindrer varmeoverføring via gittervibrasjoner og frie elektroner. Denne egenskapen gjør rustfritt stål egnet for bruksområder som krever termisk isolasjon eller langsom varmeoverføring, som håndtak for kjøkkenkokekar og høye-konstruksjonskomponenter i noe industrielt utstyr.
Rent titan: Dens varmeledningsevne er mellom kobber og rustfritt stål, men er fortsatt langt lavere enn kobber. Ved romtemperatur er den termiske ledningsevnen til rent titan rundt 21,9 W/(m·K), omtrent 5,5 % av rent kobber og litt høyere enn for 304 rustfritt stål. Den relativt lave termiske ledningsevnen til titan er relatert til dens sekskantede-lukkede krystallstruktur (HCP), som begrenser bevegelsen til varmebærere. Denne egenskapen gjør at rent titan kan brukes i scenarier der moderat termisk isolasjon og strukturell stabilitet er nødvendig, for eksempel komponenter til romfartsmotorer og varmevekslerutstyr for kjemisk industri.
2. Elektrisk ledningsevne
Kopper: Rent kobber har ekstremt høy elektrisk ledningsevne, med en elektrisk ledningsevne på omtrent 58 MS/m (megasiemens per meter) ved romtemperatur, nest etter sølv blant metaller. Dens frie elektrontetthet er høy og elektronmobiliteten er sterk, så det er førstevalget for produksjon av ledninger, kabler og elektriske kontaktkomponenter, noe som sikrer lavt energitap under strømoverføring.
Rustfritt stål: Dens elektriske ledningsevne er svært dårlig. Den elektriske ledningsevnen til 304 rustfritt stål er bare ca. 0,9 MS/m ved romtemperatur, mindre enn 2 % av rent kobber. Tilsetningen av krom, nikkel og andre legeringselementer introduserer et stort antall gitterdefekter og elektronspredningssentre i materialet, noe som betydelig hindrer strømmen av frie elektroner. Denne lave elektriske ledningsevnen gjør rustfritt stål til et ideelt materiale for elektrisk skjerming og anti-statiske strukturelle deler i noen tilfeller.
Rent titan: Dens elektriske ledningsevne er også mye lavere enn kobber, med en elektrisk ledningsevne i rom- på rundt 2,3 MS/m, omtrent 4 % av rent kobber og høyere enn for 304 rustfritt stål. Den begrensede elektriske ledningsevnen til titan er forårsaket av spredningseffekten av dets krystallstruktur på elektroner. I ingeniørfag brukes sjelden rent titan til ledende komponenter; i stedet er den verdsatt for sin korrosjonsmotstand og høye styrke-til-vektforhold i ikke-ledende strukturelle applikasjoner.
