Quale sarebbe il miglior isolante: diamante, oro, piombo o cemento?

Diamanti, oro, piombo e cemento hanno caratteristiche elettriche molto diverse, inclusa la loro capacità di condurre elettricità. Due di queste sostanze sono conduttori elettrici e due sono isolanti. Oro e piombo, essendo metalli, sono scarsi isolanti. Diamanti e cemento non sono metallici e hanno buone proprietà isolanti, ma il diamante sarebbe il miglior isolante, grazie alla sua forte resistività.

Un filo elettrico standard è costituito da un conduttore metallico circondato da una guaina di plastica isolante; il conduttore trasporta la corrente elettrica dove deve andare e l'isolatore impedisce in modo sicuro che l'elettricità si diffonda verso altri fili o materiali conduttivi. I conduttori trasportano corrente elettrica con una resistenza molto bassa. Gli isolanti, d'altra parte, resistono fortemente alla corrente, bloccando efficacemente il flusso di elettricità. La conduzione dipende dagli elettroni che orbitano intorno agli atomi in una sostanza. Nei buoni conduttori, gli elettroni si muovono liberamente, facilitando il flusso di corrente. In un isolante, gli elettroni sono più limitati, quindi la corrente elettrica si muove male.

Migliore è l'isolante, maggiore è la resistenza. Gli scienziati misurano i materiali isolanti in termini di resistività - la resistenza in ohm moltiplicata per la distanza che deve percorrere - e usano unità come ohm per metri. Ad esempio, la resistività del vetro, un isolante, è di oltre 1 miliardo di ohm, mentre l'alluminio, un conduttore, misura 26 miliardesimi di ohmmetro.

Uno dei materiali più duri conosciuti, il diamante è anche un ottimo isolante elettrico. Nei diamanti, gli atomi di carbonio, un non metallo, sono tenuti saldamente in una formazione cristallina tridimensionale. La sua resistività è di circa 100 quadrilioni di ohm, ovvero 1 seguito da 16 zeri.

Il calcestruzzo è una miscela di minerali, tra cui sabbia, pietrisco e ghiaia. Il cemento Portland lega insieme la miscela per formare un solido rigido. La resistività dipende dalla formulazione esatta e varia da 50 a 1.000 ohm-metri. Sebbene il calcestruzzo conduca male l'elettricità rispetto ai metalli, è un conduttore migliore del vetro e di altri materiali. Una miscela di calcestruzzo a bassa resistività contribuisce alla corrosione nelle strutture in acciaio annegate o ad essa fissate.

Sebbene i composti di piombo possano essere buoni isolanti, il piombo puro è un metallo che conduce elettricità, il che lo rende un isolante scadente. La resistività del piombo è di 22 miliardesimi di ohmmetro. Vede l'uso nei contatti elettrici perché, essendo un metallo relativamente morbido, si deforma facilmente quando viene serrato e crea una connessione solida. Ad esempio, i connettori per le batterie delle auto sono tipicamente realizzati in piombo. Il motorino di avviamento di un'auto assorbe brevemente oltre 100 ampere di corrente, il che richiede un collegamento robusto alla batteria.

L'oro è un cattivo isolante e un buon conduttore, avendo una resistività di 22,4 miliardesimi di ohmmetro. Come con il piombo, l'oro è ampiamente utilizzato per creare contatti elettronici. A differenza di molti altri metalli, è chimicamente molto stabile e resiste alla corrosione che degrada altri tipi di connettori elettrici.