.Cupru pentru arhitectură și artă
※ Sistem de conducte
Datorită avantajelor țevilor de apă din cupru, cum ar fi frumoase și durabile, instalare ușoară, ignifuge și sanitare, are un raport preț-performanță semnificativ superior în comparație cu țevile din oțel galvanizat și țevile din plastic. În clădirile rezidențiale și publice, conductele de cupru sunt din ce în ce mai favorizate pentru alimentarea cu apă, încălzire, alimentare cu gaz și sisteme de sprinklere împotriva incendiilor și au devenit materialul preferat în prezent. În țările dezvoltate, sistemele de alimentare cu apă din cupru au reprezentat o mare parte. Clădirea Manhattan din New York, a șasea cea mai înaltă clădire din lume, folosește 60,000 picioare (10,000 kilometri) de țevi de cupru numai pentru sistemul de alimentare cu apă. În Europa, consumul de țevi de oțel pentru apă potabilă este foarte mare. Consumul mediu de țevi de oțel pentru apă potabilă în Marea Britanie este de 1,6 kilograme de persoană pe an, iar în Japonia este de 0,2 kilograme. Deoarece țevile din oțel galvanizat sunt predispuse la rugină, multe țări le-au interzis. Este imperativ ca țara mea să promoveze utilizarea sistemelor de conducte de cupru în construcția caselor.
※ Decorarea casei
În Europa, este o tradiție să folosești plăci de trecere pentru a face acoperișuri și streașini. În țările nordice, este folosit chiar și ca decorare a peretelui. Cuprul are o bună rezistență la coroziune atmosferică, este durabil și poate fi reciclat. Are o prelucrabilitate bună și poate fi ușor transformat în forme complexe. Are si culori frumoase, asa ca este foarte potrivita pentru decorarea casei. Are o istorie lungă de aplicare pe acoperișurile clădirilor antice, cum ar fi bisericile, și încă emite o strălucire atractivă. De asemenea, este din ce în ce mai utilizat în construcția de clădiri mari moderne și chiar de apartamente și case. De exemplu, la Londra, clădirea „Commonwealth Council”, care reprezintă arta arhitecturală modernă britanică, are o formă complexă de acoperiș, construit cu plăci de cupru, cântărind aproximativ 25 de tone; Centrul Sportiv Crystal Palace, care a fost deschis în 1966, folosește 60 tone de cupru pentru a face un acoperiș ondulat etc. Conform statisticilor, consumul mediu anual de plăci de cupru utilizate pentru acoperișuri în Germania este de {{6} },8 kilograme de persoană, iar în Statele Unite este de 0,2 kilograme.
În plus, decorarea casei, cum ar fi mânerele ușilor, încuietori, obloane, balustrade, lămpi, decorațiuni de perete și ustensile de bucătărie etc., utilizează produse din oțel care nu sunt doar durabile și dezinfectate, ci și decorează cu o atmosferă elegantă. și sunt profund iubiți de oameni.
※ Statui și meșteșuguri
Nu există niciun alt metal în lume care să poată fi folosit la fel de larg ca cuprul pentru a face diverse meșteșuguri. A fost popular din cele mai vechi timpuri până în prezent. În construcția urbană de astăzi, diverse monumente, clopote turnate, trepiede, statui, statui lui Buddha, produse antice etc., folosesc o cantitate mare de aliaje de cupru turnate. Instrumentele muzicale moderne, cum ar fi flautele, sunt fabricate din cupru alb, iar saxofoanele sunt din alamă. Diverse opere de artă rafinate, placarea cu aur ieftină și bijuterii de aur și argint de imitație necesită, de asemenea, utilizarea aliajelor de cupru ale diferitelor componente.
Buddha Tian Tan din Hong Kong, construit în 1996, este fabricat din staniu, zinc și bronz de plumb. Are 26 de metri înălțime și cântărește 206 tone. Buddha Nanhai Guanyin din Muntele Putuo, Zhejiang, construit în 1997, are 20 de metri înălțime și 70 de tone. Este prima statuie gigantică din bronz din lume construită cu materiale imitație de aur. Ulterior, o statuie de bronz înaltă de 88-metru a lui Buddha Sakyamuni a fost finalizată în Wuxi.
※ Monede
De când strămoșii noștri foloseau monede pentru tranzacții, cuprul și aliajele de cupru au fost folosite pentru a face monede, care au fost transmise din generație în generație. Odată cu dezvoltarea telefoanelor moderne care funcționează cu monede, călărie și cumpărături etc., cantitatea de oțel folosită la fabricarea monedelor a crescut.
În aplicarea monedelor de cupru, pe lângă schimbarea dimensiunii, este foarte convenabil să folosiți diferite componente din aliaj și să schimbați culoarea aliajului pentru a face și a distinge diferite denumiri de monedă. În mod obișnuit, sunt „monede de argint” care conțin 25% nichel, monedele de alamă care conțin 20% zinc și 1% staniu și monedele de „cupru” care conțin o cantitate mică de staniu (3%) și zinc (1,5%). Mii de tone de cupru sunt consumate în fiecare an în producția de monede de cupru din întreaga lume. Numai Royal Mint din Londra produce 700 de milioane de monede de cupru în fiecare an, ceea ce necesită aproximativ 7,000 tone de metal.
H. Aplicare în înaltă tehnologie
Cuprul nu este utilizat numai pe scară largă în industriile tradiționale, dar joacă și un rol important în industriile emergente și în domeniile high-tech. De exemplu:
※ Calculatoare
Tehnologia informației este precursorul înaltei tehnologii. Se bazează pe cristalizarea înțelepciunii umane moderne - computerul, un instrument de procesare și manipulare a informațiilor vaste și în continuă schimbare. Inima computerului este compusă dintr-un microprocesor (inclusiv o unitate aritmetică și un controler) și o memorie. Aceste componente de bază (hardware) sunt circuite integrate la scară largă, cu zeci de milioane de tranzistoare, rezistențe, condensatoare și alte componente interconectate distribuite pe cipuri minuscule pentru a efectua calcule numerice rapide, operații logice și cantități mari de stocare a informațiilor. Cipurile acestor circuite integrate trebuie asamblate prin rame de plumb și circuite imprimate pentru a funcționa. Din capitolul anterior „Aplicații în industria electronică”, putem observa că cuprul și aliajele de cupru nu sunt doar materiale importante în ramele de plumb, lipituri și plăci de circuite imprimate; ele pot juca, de asemenea, un rol important în interconectarea componentelor minuscule din circuitele integrate.
※ Supraconductivitate și temperatură scăzută
Rezistența materialelor generale (cu excepția semiconductorilor) scade pe măsură ce temperatura scade. Când temperatura scade foarte scăzută, rezistența unor materiale va dispărea complet. Acest fenomen se numește supraconductivitate. Cea mai mare temperatură la care apare supraconductivitatea se numește temperatura critică supraconductivă a materialului. Descoperirea supraconductivității a deschis o nouă lume pentru utilizarea electricității. Când rezistența este zero, se poate genera un curent foarte mare (teoretic infinit) prin aplicarea unei tensiuni foarte mici și se poate obține un câmp magnetic și o forță magnetică uriașe; sau când trece curentul prin el, nu există nicio reducere de tensiune și nicio pierdere de energie electrică. Evident, aplicarea sa practică va provoca schimbări în producția și viața umană și a atras multă atenție.
Cu toate acestea, pentru metalele obișnuite, supraconductivitatea apare numai atunci când temperatura este redusă la foarte aproape de zero absolut (-273 grade C), ceea ce este dificil de realizat în inginerie. În ultimii ani, au fost dezvoltate unele aliaje supraconductoare, iar temperaturile lor critice sunt mai mari decât cele ale metalelor pure. De exemplu, temperatura critică a aliajului Nb3Sn este de 18,1K. Cu toate acestea, aplicarea lor este inseparabilă de cupru. În primul rând, aceste aliaje trebuie să lucreze la temperaturi ultra-scăzute și să obțină temperaturi scăzute prin lichefierea gazelor. De exemplu, temperaturile de lichefiere ale heliului lichid, hidrogenului lichid și azotului lichid sunt de 4K (-269 grade C), 20K (-253 grade C) și, respectiv, 77K (-196 grade C). Cuprul are încă rezistență și plasticitate bune la temperaturi atât de scăzute și este un material structural și de transport prin conducte indispensabil în ingineria criogenică. În plus, aliajele supraconductoare precum Nb3Sn și NbTi sunt foarte fragile și dificil de prelucrat în profile. Ele trebuie să fie combinate cu cuprul ca material de înveliș. În prezent, aceste materiale supraconductoare au fost folosite pentru a face magneți puternici și au fost aplicate în dispozitive de rezonanță magnetică nucleară pentru diagnosticare medicală și în unele separatoare magnetice puternice din mine. Trenurile maglev care sunt planificate să aibă o viteză de peste 500 de kilometri pe oră se bazează, de asemenea, pe acești magneți supraconductori pentru a suspenda trenurile, pentru a evita rezistența contactului roată-șină și pentru a obține o funcționare de mare viteză a vagoanelor.
※ Tehnologia aerospațială
În rachete, sateliți și navete spațiale, pe lângă sistemele de control microelectronic și instrumentele și echipamentele de instrumentare, multe componente cheie folosesc, de asemenea, cupru și aliaje de cupru. De exemplu: camera de ardere și camera de tracțiune a motorului rachetă pot fi răcite prin conductivitate termică excelentă a oțelului pentru a menține temperatura în intervalul permis. Camera de ardere a rachetei Ariana 5 folosește un aliaj combinat cupru-argint. În această cameră sunt procesate 360 de canale de răcire, iar hidrogenul lichid este introdus pentru răcire la lansarea rachetei.
În plus, aliajele de cupru sunt, de asemenea, materiale standard pentru componentele portante în structurile satelit. Panourile solare de pe sateliți sunt de obicei realizate din cupru și aliaje ale mai multor alte elemente.
※ Fizica de înaltă energie
Descoperirea misterului structurii materiei este un subiect de bază major pe care oamenii de știință îl urmăresc în mod constant. Fiecare pas mai profund în înțelegerea acestei probleme va avea un impact semnificativ asupra omenirii. Utilizarea curentă a energiei atomice este un exemplu. Cele mai recente cercetări în fizica modernă au descoperit că cele mai mici blocuri de construcție ale materiei nu sunt molecule și atomi, ci quarci și leptoni care sunt de miliarde de ori mai mici decât ei. Acum, cercetările asupra acestor particule elementare sunt adesea efectuate cu o energie de reacție extrem de mare, care este de sute de ori mai mare decât acțiunea nucleară în timpul exploziei unei bombe atomice, care se numește fizica energiei înalte. O astfel de energie mare este obținută de particulele încărcate într-un câmp magnetic puternic, după o accelerare la distanță lungă, „bombardând” o țintă fixă (accelerator de mare energie), sau de două particule care accelerează în direcții opuse ciocnind una cu cealaltă (colider). În acest scop, este necesar să se folosească oțel ca înfășurări pentru a construi un canal puternic de câmp magnetic pe distanțe lungi. În plus, o structură similară este necesară și într-un dispozitiv de reacție termonucleară controlată. Pentru a reduce creșterea temperaturii din cauza căldurii generate de curentul mare, aceste canale magnetice sunt înfășurate cu tije de cupru goale, de formă specială, astfel încât mediul să poată fi trecut pentru răcire.
