Jedes Material besitzt eine gewisse Leitfähigkeit. Auch sogenannte Nichtleiter, elektrische Isolierstoffe und Isolatoren leiten Strom, wenn auch in vernachlässigbaren Mengen. Anders sieht es bei Metallen aus. Die meisten Metalle sind gute Leiter. Ihre Leitfähigkeit hängt von der Verfügbarkeit und Dichte beweglicher Ladungsträger ab. Ganz einfach formuliert: Je mehr frei bewegliche Ladungsträger in einem Metall vorhanden sind, desto besser leitet es den elektrischen Strom. Anwendung leitfähiger Metalle Wir kennen zwei unterschiedliche Anwendungen für elektrischen Strom: die Übertragung von Energie und von Informationen. Beide Fälle haben eines gemein: Sie benötigen elektrische Leiter mit spezifischer Formgebung und individuellen Eigenschaften. In der Regel kommen dafür Kontaktfedern zum Einsatz, die es in einer schier unendlichen Vielzahl an Varianten und Ausführungen gibt. Sie überbrücken und schließen Kontaktstellen, um den Stromfluss zu ermöglichen, etwa bei einem Batteriekontakt.  Gutekunst Formfedern GmbH ist auf die Herstellung solcher individuellen Kontaktfedern spezialisiert und fertigt diese in jeder gewünschten Sonderform und Eigenschaft. Dabei kommt es nicht darauf an, ob es sich um einen einfachen Flachkontakt oder eine aufwändig geformte Kontaktfeder handelt – wichtig ist, dass das Element optimal an die Anforderungen angepasst ist und stabil an den Kontaktstellen anliegt. Elektrische Leitfähigkeit verschiedener Metalle Die physikalische Größenangabe „elektrische Leitfähigkeit von Metallen“ trägt das Formelzeichen sigma (σ) und wird in Siemens pro Meter (S/m) gemessen. Ihr Kehrwert, der spezifische Widerstand Ω (omega) wird in Mikroohm pro Meter (m) angegeben. Die Formel für elektrische Leitfähigkeit ist definiert als Proportionalitätskonstante zwischen der Stromdichte und der elektrischen Feldstärke : Elektrische Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand ausgewählter Metalle bei 20 bis 25 °C
Das Siegertreppchen teilen sich Silber, Kupfer und Gold. Aluminium erreicht etwa 65 Prozent der Leitfähigkeit von Kupfer, ist also ein guter elektrischer Leiter, landet damit aber nur auf Rang vier. Tabellenschlusslicht mit dem geringsten Leitwert ist der Edelstahl. Kontaktfedern aus Kupfer-Beryllium (CuBe) Aufgrund ihres hohen Preises kommen Silber und Gold eher selten als Rohstoff für Kontaktfedern zum Einsatz. Häufig werden diese stattdessen aus Kupfer-Beryllium (CuBe) hergestellt. Dieses zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit sowie seine exzellenten Federeigenschaften aus. Der Werkstoff ist zudem selbstreinigend sowie resistent gegen Luft, Ozon, Lösungsmittel und UV-Licht. Er hält sogar nuklearer Strahlung stand. Darüber hinaus ist CuBe thermisch und elektrisch leitfähig. Kontaktfedern aus anderen Metallen Neben Kupfer-Beryllium (CuBe) können Kontaktfedern je nach Anwendung und Eigenschaft auch aus zahlreichen anderen Metallen gefertigt werden. In Frage kommen Federstahl (EN 10270-1), Edelstahl (1.4310, 1.4571 und 1.4568), Aluminium (Al, AlMg3 und S235JR), Buntmetalllegierungen wie Bronze (CuSn) oder Messing (CuZn) sowie zahlreiche Sonderlegierungen. Um die Leitfähigkeit zu verbessern kann Gutekunst die Oberflächen der gefertigten Komponenten mit Zink (Zn), Kupfer (Cu), Nickel (Ni) Silber (Ag) oder Gold (Au) beschichten oder die Federn passivieren. Damit verbessert sich der Kontakt, und die Bauteile lassen sich einfacher verarbeiten. Die verschiedenen Beschichtungen verleihen ihnen unterschiedliche Eigenschaften. Mit Gold lassen sich beispielsweise Resistenzen gegen die meisten Säuren und ein sehr guter Oberflächenschutz erzielen. Benötigt der Anwender eine Komponente, die gut und prozesssicher zu schweißen oder zu löten ist, sind Beschichtungen mit Zink oder Gold die richtige Wahl. Individuelle Entwicklung und Fertiging Sie benötigen die passende Kontaktfeder oder einen speziellen Batteriekontakt für Ihre Anwendung? Dann senden Sie ihre CAD-Daten, eine Zeichnung oder eine Skizze sowie Informationen zu Einbausituation, Einsatzumgebung und der gewünschten Funktion über den nachfolgenden Anfragebutton Kontaktfedern oder an . Unsere Technikabteilung erreichen Sie auch per Telefon unter (+49) 07445 8516-0. Anfrage Kontaktfedern Weitere Informationen:
Nichtleiter sind Stoffe, deren elektrische Leitfähigkeit mit weniger als 10−8 S·cm−1 bzw. einem spezifischen Widerstand von über 108 Ω·cm vergleichsweise gering und daher meist nicht relevant ist und unterhalb der von Halbleitern liegt.[1][2][3] Während der Begriff in der Physik für beliebige Materialien wie auch Gase und das Vakuum benutzt wird, meint man in der Technik meist nur Festkörper.
Andere teilweise synonymische Bezeichnungen sind Isolator, Isolierstoff und Dielektrikum. Der Begriff Isolator meint neben der hier beschrieben Materialeigenschaft auch das nichtleitende Bauteil, das der Befestigung von elektrischen Bauteilen dient, siehe Isolator. Werden Nichtleiter zur Isolation von elektrischen Leitern wie etwa bei Kabeln verwendet, nennt man sie Isolierstoffe. Bestimmen die Isolierstoffe die elektrischen Eigenschaften von elektrischen oder elektronischen Bauteilen (z. B. Kondensatoren oder Koaxialkabel), bezeichnet man sie als Dielektrikum.
Ideale Nichtleiter leiten keinen elektrischen Strom, sie haben einen unendlich hohen Widerstand und keine freien beweglichen Ladungsträger, wodurch ihre Leitfähigkeit null beträgt. Ideale Nichtleiter gibt es allerdings nicht (da auch das vollkommene Vakuum in der Natur nicht existiert[4], nur in einigen Experimenten konnten die Eigenschaften der idealen Nichtleiter (annähernd) erreicht werden.[5][6] Siehe dazu Isolierstoff: Supraisolator-Effekt bzw. Superisolator). Reale Nichtleiter hingegen besitzen, abhängig von der Temperatur, immer eine schwache Leitfähigkeit und somit einen endlichen spezifischen Widerstand.[7] Dennoch können sie oft wie ideale Nichtleiter behandelt werden und ihre Leitfähigkeit kann vernachlässigt werden.[8][9] Nichtleiter sind Stoffe, deren überwiegende Anzahl an Ladungsträger wie Elektronen fest an die Atome gebunden bzw. deren Ionen fest im Kristallgitter eingebaut sind und somit keine bedeutende Beweglichkeit haben.[10][11] Dazu gehören die meisten Nichtmetalle sowie Kohlenwasserstoffe und viele andere organischen Verbindungen. Aufgrund der Vielfältigkeit der nichtleitenden Materialien ist daher eine allgemeingültige Beschreibung der physikalischen Eigenschaften außer der elektrischen Leitfähigkeit nicht möglich.
Wie beschrieben werden Materialien mit einer Leitfähigkeit im Bereich 10−8 bis über 10−26 S·cm−1 zur Gruppe der Nichtleiter gezählt. Dieser Wert hat seine Ursache in der sehr kleinen Dichte freier elektrischer Ladungsträger (Elektronen und/oder Ionen). Am Beispiel eines nichtleitenden Festkörpers wie dem Diamant lässt sich dies am besten über das Energiebändermodell darstellen. Bei Nichtleitern ist das Valenzband voll besetzt. Da die „verbotene Zone“ (Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband) sehr groß ist (EG>3 eV), können Elektronen durch einfache thermische Anregung (bei Raumtemperatur oder unter Normalbedingungen) kaum ins Leitungsband wechseln.[12][13][14] Ihre gering ausgeprägte Leitfähigkeit kommt daher vor allem durch Ionen zustande.[15] Auch bei stark erhöhten Temperaturen, bei denen die mittlere Energie der Elektronen theoretisch ausreichen würde um ins Leitungsband zu wechseln, ist dies vergleichsweise selten der Fall. Eher kommt es vorher zu Ionisationsprozessen, Verunreinigungen führen zu Verlusteffekten, oder das Material wird durch die thermische Belastung zerstört. In dieser Hinsicht unterscheiden sich Nichtleiter von Halbleitern. Auch Halbleiter besitzen eine „Verbotene Zone“, diese ist allerdings ausreichend klein, sodass viele Elektronen auch bei geringen Temperaturen vom Valenzband in das Leitungsband angeregt werden können und somit für den Ladungstransport zur Verfügung stehen, ohne dass der Halbleiter dadurch beschädigt wird. Der Grenzbereich zwischen Nichtleitern und Halbleitern liegt bei einer ungefähren Energielücke von drei Elektronenvolt.[16] Nur eine sehr geringe Anzahl an Teilchen ist frei beweglich und bildet so genannte Ableitungsströme. Die Anzahl der frei beweglichen Ladungsträger vergrößert sich sowohl mit steigender Temperatur ((starkes) Erhitzen) als auch mit steigender Spannung (Feldstärke). Daher können alle als „Nichtleiter“ bezeichneten Stoffe oder Materialien trotz ihrer Benennung mit ausreichend viel Energie, zum Beispiel bei (sehr) hohen Temperaturen oder durch das Anlegen einer genügend hohen Spannung zum leiten von (höheren bzw. hohen) elektrischen Strömen gebracht werden, wodurch sich diese in elektrische Leiter verwandeln, allerdings oft nur kurzfristig, da vor allem Festkörper dabei häufig irreversibel zerstört werden.[17][18][19] Siehe dazu: Isolator: Überlastungsschäden. So wird auch Diamant, abgesehen durch das Anlegen einer sehr hohen Spannung, bei Rotglut zum Leiter,[20] ebenso wie Glas, das dann jedoch schmilzt.[21] Diamant – ein Nichtleiter Viele Stoffe sind Nichtleiter, einer der bekanntesten Vertreter ist reiner Kohlenstoff in der Modifikation Diamant. Aber auch zahlreiche Kohlenstoffverbindungen zählen zu den Nichtleitern, beispielsweise Bernstein oder verschiedene Kunststoffe. Letztere werden unter anderem für die Isolation von Kabeln oder für Gehäuse verwendet. Weitere Nichtleiter sind Keramikwerkstoffe, Glas oder auch Silikone. Nichtionisierte, trockene Gase, wie Argon, Sauerstoff oder auch normale trockene Luft, sind ebenfalls Nichtleiter. Generell ist die Anwesenheit von Wasser für viele natürliche Stoffe bzw. Stoffgemische (z. B. Holz), die den elektrischen Strom von sich aus nicht bedeutend leiten, dafür verantwortlich, dass diese zum Leiter werden. Denn destilliertes oder deionisiertes Wasser gilt zwar als Isolator, da aber immer einige Wassermoleküle dissoziiert sind, stehen Ionen zur Verfügung, die den elektrischen Strom leiten und Wasser zu einem schlechten Isolator machen. Bei normalem Leitungswasser oder Wasser in Seen kommen noch die gelösten Salze (Metall- und Nichtmetallionen) usw. dazu. Diese erhöhen die Leitfähigkeit enorm und machen Wasser dadurch zu einem Leiter. Salze im festen Zustand sind – trotz ihres Ionenaufbaus – meist Nichtleiter. Die Bindungskräfte zwischen den Ionen sind zu groß, als dass sich genug Ionen ausreichend frei bewegen könnten. Werden Salze geschmolzen, ändert sich das. Die Ionen sind nun nicht mehr so fest an ihren Nachbarionen gebunden und so können Salzschmelzen den elektrischen Strom durch Ionenleitung gut transportieren. Wiktionary: Nichtleiter – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Normdaten (Sachbegriff): GND: 4123451-0 |
Welches metall leitet keinen strom
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