为什么金属可以导电

秋叶

人们通常用电阻率这个量来衡量材料导电性质的好坏，判断它是不是金属。金属的导电性质好，电阻率小，比如说金、银、铜、铁、铝等。绝缘体不导电，电阻率非常大，比如说陶瓷、干燥的木材等。

参与导电的微观粒子称为载流子（运载电流的粒子）。不同材料里的载流子不一样，简单地说，材料的导电性质取决于载流子的数量多少、载流子本身的性质以及外界对载流子传输过程的影响。一般来说，液体里的载流子是离子，而固体材料中是电子，因为离子的质量大、数量少、运动速度慢，所以液体的导电性比固体材料差得多。

但是，并非所有的固体材料都导电。金属和陶瓷里都有大量的电子，在材料的两端加电压，金属里的电子可以在电场的作用下移动，而陶瓷里的不能动，这就是它们导电性质差别很大的原因。同样是可以导电的金属，它们的电阻率也不一样，比如说，金、银、铜的导电性质比铁、铝好得多。这有很多原因，包括：不同金属中包含的能自由运动的电子数目有差别；不同金属的具体结构有差别；金属本身的结构不是那么完美，有各种各样的缺陷；金属中包含的杂质数量有差别。

材料的导电性质还受到它所处的环境温度的影響，因为温度影响了参与导电的电子数量和单个电子的导电本领。一般来说，温度越低，金属的导电性质越好，而半导体在一些特定的温度范围里，随着温度的升高，半导体的导电性质可能会变好，甚至变好了很多。这是由金属和半导体的结构差异造成的。

在非常低的温度下，有些材料在导电的时候甚至可以完全没有电阻——这就是超导体。科学家对这种现象的物理机制已经有了相当深入的了解，并努力探索和制造新的材料，争取让它们在室温下也能保持电阻为零的特性。如果真的能够实现这个目标，就会显著地改变我们的用电方式。