I vores daglige liv skjuler de ledninger og kabler, vi møder, faktisk en kamp om materialevalg. Ikke alle metaller kan udføre opgaven med at lade strømmen flyde jævnt. Så hvem er den bedst egnede? Svaret involverer uundgåeligt sølv, kobber og aluminium.
Sølv har den stærkeste ledningsevne. Teoretisk set kan brug af sølv til kabler få elektronerne til at løbe som racerbiler. Problemet er dog, at sølv er for dyrt. De fleste mennesker har ikke råd til det. Kun de enheder med ekstremt høje signalkrav, såsom visse toplydkabler og vigtige instrumenter, er villige til at bruge sølv. Oftere vælger folk kobber. Kobber har en ledningsevne, der kun er næst efter sølv og er også holdbart og let at behandle. Kraftværker, telekommunikation og husholdningskredsløb, disse hovedlinjer er for det meste domineret af kobber.
Aluminiums ledningsevne er kun omkring 60% af kobbers. Det ser ud til at mangle lidt? Men aluminium er let, med en tæthed på kun en-tredjedel af kobber. Det koster også mindre i form af omkostninger. For eksempel i høj-elektricitetsledninger og ultra-højspændingstransmission, i stedet for at bruge kobber, bruges aluminium, fordi det er vigtigere at forlænge afstanden og reducere vægten end ledningsevnen. Derudover kan aluminiumslegeringer også forstærke. I mange regioner i Australien og Nordamerika foretrækker mange luftledninger aluminium.
Selve materialets egenskaber bestemmer lederens bundlinje. På atomniveau, jo mere aktive de ydre elektroner er, jo mere kan materialet tillade strømmen at flyde hurtigt. Men sandheden er ikke så enkel. Når renheden øges, forbedres ydeevnen. Uanset om det er kobber eller aluminium, jo flere urenheder der er, er det som at sætte en masse forhindringer fast på motorvejen. Når elektroner møder ilt, fosfor og andre urenhedsatomer halvvejs, vil de "sætte sig fast", og modstanden stiger straks. Oxygenfrit-kobber med høj-renhed kan rense disse urenheder grundigt, så det er meget populært i lyd- og målekabler.
Når det kommer til forarbejdning, får forskellige processer også materialerne til at præstere forskelligt. Når for eksempel kobber trækkes, forlænges krystalstrukturen, og der opstår forskellige defekter og forvrængninger. Disse deforme områder er fjender af elektroner, med en høj spredningssandsynlighed og høj modstand. Udglødningsbehandling kan "fikse" disse defekter, hvilket gør kornene grovere og mere ensartede, og ledningsevnen forbedres igen-. Forskellen mellem "blødt kobber" og "hårdt kobber" på markedet ligger her. Blødt kobber er resultatet af udglødning, og dets ledningsevne er bedre.
Når det kommer til transmission af vekselstrømssignaler, især højfrekvente-signaler, fordeler strømmen sig ikke længere jævnt, men koncentrerer sig om lederens overflade. Dette kaldes hudeffekten. Når signalet bevæger sig på overfladen, bliver ledningsevneydelsen af materialets overfladelag vigtigere. Derfor vælger mange radiofrekvenskabler en sammensat struktur af kobber-beklædt aluminium eller sølv-beklædt kobber. Dette kan sikre høj ledningsevne på det ydre lag og samtidig kontrollere omkostninger og vægt. For eksempel i datacenterledninger og højfrekvent udstyrstransmission, bliver dette kompositkabel i stigende grad brugt.
Valget af forskellige ledermaterialer er ikke kun baseret på, hvem der leder hurtigere, men også på scenens faktiske krav og budgettet. Ingeniører skal ofte lave en trekantet balance mellem effektivitet, pålidelighed og økonomi. For eksempel, i signallinjerne i byundergrundsbanen, kan aluminium ikke bruges, fordi trækstyrke og signalstabilitet er de vigtigste. Men i langdistancetransmissionsledninger i landdistrikter bliver aluminium det foretrukne valg. For eksempel har nogle elledninger i den japanske Shinkansen også en kobber-beklædt aluminiumsstruktur, som balancerer styrke og transmission.
Ikke kun kabler, men også den elektriske industri har nye tendenser. Inden for elbiler har efterspørgslen efter letvægtning ført til populariseringen af aluminiumskabler, men nogle nye-avancerede nye energikøretøjer insisterer stadig på at bruge kobber med høj-renhed. Nogle mennesker siger, at aluminium vil erstatte kobber, men i virkeligheden har begge deres egne anvendelser.
