I vårt daglige liv skjuler faktisk ledningene og kablene vi møter en kamp om materialvalg. Ikke alle metaller kan oppfylle oppgaven med å la strømmen flyte jevnt. Så hvem er best egnet? Svaret involverer uunngåelig sølv, kobber og aluminium.
Sølv har den sterkeste ledningsevnen. Teoretisk sett kan bruk av sølv til kabler få elektronene til å rase som racerbiler. Problemet er imidlertid at sølv er for dyrt. De fleste har ikke råd til det. Bare de enhetene med ekstremt høye signalkrav, som visse topplydkabler og viktige instrumenter, er villige til å bruke sølv. Oftere velger folk kobber. Kobber har en ledningsevne som er nest etter sølv og er også slitesterk og enkel å behandle. Kraftverk, telekommunikasjon og husholdningskretser, disse hovedlinjene er for det meste dominert av kobber.
Aluminiums ledningsevne er bare rundt 60 % av kobbers. Det ser ut til å mangle litt? Men aluminium er lett, med en tetthet på bare en-tredjedel av kobber. Det koster også mindre kostnadsmessig. For eksempel, i høy-kraftledninger og ultra-kraftoverføring med høy spenning, i stedet for å bruke kobber, brukes aluminium fordi det er viktigere å utvide avstanden og redusere vekten enn konduktivitet. I tillegg kan aluminiumslegeringer også forsterke. I mange regioner i Australia og Nord-Amerika foretrekker mange luftledninger aluminium.
Egenskapene til selve materialet bestemmer bunnlinjen til lederen. På atomnivå, jo mer aktive de ytre elektronene er, jo mer kan materialet la strømmen flyte raskt. Men sannheten er ikke så enkel. Når renheten øker, forbedres ytelsen. Enten det er kobber eller aluminium, jo flere urenheter det er, er det som å blokkere en haug med hindringer på motorveien. Når elektroner møter oksygen, fosfor og andre urenhetsatomer halvveis, vil de "sette seg fast" og motstanden stiger umiddelbart. Høy-renhet, oksygen-fritt kobber kan rense disse urenhetene grundig, så det er veldig populært i lyd- og målekabler.
Når det gjelder bearbeiding, gjør ulike prosesser også at materialene yter forskjellig. For eksempel, når kobber trekkes, forlenges krystallstrukturen og ulike defekter og forvrengninger oppstår. Disse deformerte områdene er fiender av elektroner, med høy spredningssannsynlighet og høy motstand. Utglødningsbehandling kan "fikse" disse defektene, gjøre kornene grovere og mer ensartede, og konduktiviteten er-forbedret på nytt. Forskjellen mellom "myk kobber" og "hard kobber" i markedet ligger her. Mykt kobber er resultatet av gløding, og ledningsevnen er bedre.
Når det gjelder overføring av vekselstrømsignaler, spesielt høyfrekvente-signaler, fordeler strømmen seg ikke lenger jevnt, men konsentrerer seg på overflaten av lederen. Dette kalles hudeffekten. Når signalet beveger seg på overflaten, blir konduktivitetsytelsen til materialets overflatelag viktigere. Derfor velger mange radiofrekvenskabler en komposittstruktur av kobber-kledd aluminium eller sølv-kledd kobber. Dette kan sikre høy ledningsevne på det ytre laget samtidig som kostnad og vekt kontrolleres. For eksempel, i datasenterkabling og høyfrekvent utstyrsoverføring, brukes denne komposittkabelen i økende grad.
Valget av ulike ledermaterialer er ikke bare basert på hvem som leder raskere, men også på de faktiske kravene til scenen og budsjettet. Ingeniører må ofte gjøre en trekantet balanse mellom effektivitet, pålitelighet og økonomi. For eksempel, i signallinjene til urban T-bane, kan aluminium ikke brukes fordi strekkstyrke og signalstabilitet er det viktigste. Men i langdistanse kraftoverføringslinjer i landlige områder, blir aluminium det foretrukne valget. For eksempel har noen kraftledninger til japanske Shinkansen også en kobberkledd-aluminiumstruktur, balanserende styrke og transmisjon.
Ikke bare kabler, men også elektrobransjen har nye trender. Når det gjelder elektriske kjøretøy, har etterspørselen etter lettvekt ført til populariseringen av aluminiumskabler, men noen nye{1}}high-end nye energikjøretøyer insisterer fortsatt på å bruke høy-kobber. Noen sier at aluminium vil erstatte kobber, men i virkeligheten har begge sine egne bruksområder.
