من الأسلاك الكهربائية المنزلية الشائعة إلى مراوح القوارب ومن الخلايا الكهروضوئية إلى الساكسفون ، نحاسو سبائك يعملون في عدد لا يحصى من الاستخدامات النهائية.
في الواقع ، أدى استخدام المعدن في مجموعة واسعة من الصناعات الأساسية إلى مجتمع الاستثمار التحول إلى أسعار النحاس كمؤشر للصحة الاقتصادية العامة ، حافزًا على لقب د. النحاس.
من أجل فهم أفضل لتطبيقات النحاس المختلفة ، فإن جمعية تنمية النحاس صنفتها (CDA) في أربعة قطاعات للاستخدام النهائي: الكهرباء ، والبناء ، والنقل ، وغيرها.
وتقدر CDA أن النسبة المئوية للإنتاج العالمي من النحاس الذي يستهلكه كل قطاع هي:
- الكهرباء: 65٪
- البناء: 25٪
- النقل: 7٪
- أخرى: 3٪
الكهرباء
وبصرف النظر عن الفضة ، فإن النحاس هو الأكثر فعالية موصل للكهرباء. هذا ، جنبا إلى جنب مع لها تآكل مقاومة، ليونة, تطويع، والقدرة على العمل ضمن مجموعة واسعة من شبكات الطاقة ، يجعل المعدن مثاليًا للأسلاك الكهربائية.
عمليا جميع الأسلاك الكهربائية ، باستثناء خطوط الطاقة العلوية (والتي مصنوعة من أكثر وخفيفة الوزن الألومنيوم) بالنحاس.
إن قضبان التوصيل ، والموصلات التي توزع الطاقة ، والمحولات ، والملفات الحركية تعتمد أيضًا على الموصلية النحاسية. نظرًا لفعاليته كموصل للكهرباء ، يمكن أن تكون محولات النحاس فعالة بنسبة تصل إلى 99.75 في المائة.
أصبحت التطبيقات الكهربائية ، بما في ذلك تكنولوجيا الكمبيوتر والتلفزيونات والهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية المحمولة ، في العقود الأخيرة مستهلكًا رئيسيًا للنحاس. ضمن هذه الأجهزة ، يعتبر النحاس حيويًا لإنتاج:
- موصلات إلكترونية
- الأسلاك والاتصالات
- لوحات الدوائر المطبوعة
- الرقائق الدقيقة
- أشباه الموصلات
- Magnetrons في الموجات الدقيقة
- مغناطيسات كهربائية
- أنابيب مفرغة
- مبدلات
- اسلاك اللحام
- أنظمة رش الحرائق
- بالوعة الحرارة
صناعة أخرى تعتمد بشكل كبير على العنصر هي الاتصالات. يتم استخدام الأسلاك النحاسية الملتوية بدقة في أسلاك ADSL و HDSL لخطوط الإنترنت لشبكة المنطقة المحلية (LAN). تحتوي خطوط الزوج الملتوي غير المحجوب (UTP) على ثمانية موصلات مشفرة بالألوان ، والتي يتم إنشاؤها من أربعة أزواج من الأسلاك النحاسية الرفيعة. وعلى الرغم من الزيادة في التكنولوجيا اللاسلكية ، لا تزال أجهزة الواجهة مثل أجهزة المودم والموجهات تعتمد على النحاس.
استفاد قطاع الطاقة المتجددة أيضًا من الخصائص الموصلة للنحاس. يستخدم المعدن الأساسي في إنتاج كل من النحاس-الإنديوم-الغاليومالخلايا الكهروضوئية - التوربينات الريحية - سيلينيد (CIGS). يمكن أن يحتوي توربين الرياح الواحد ، على سبيل المثال ، على ما يصل إلى 1 طن متري (MT) من المعدن. إلى جانب إنتاج الكهرباء ، يعتبر النحاس جزءًا لا يتجزأ من المحركات وأنظمة التوزيع المرتبطة بتكنولوجيا الطاقة البديلة.
اعمال بناء
الأنابيب النحاسية هي الآن المادة القياسية لأنظمة مياه الشرب والتدفئة في معظم البلدان المتقدمة. ويرجع ذلك جزئيًا إلى خصائصه البكتيرية ، أو بعبارة أخرى قدرة النحاس على تثبيط نمو الكائنات البكتيرية والفيروسية في الماء.
تشمل الفوائد الأخرى للنحاس كمواد للأنابيب قابليته للطرق واللحام - يمكن ثنيه وتجميعه بسهولة - بالإضافة إلى مقاومته للتآكل الشديد للحرارة.
يعتبر النحاس وسبائكه مستقرًا ومقاومًا للتآكل ، مما يجعله مثاليًا ليس فقط لنقل مياه الشرب ولكن أيضًا للاستخدام في المياه المالحة والبيئات الصناعية. تتضمن بعض الأمثلة على هذه التطبيقات:
- أنابيب مبادل حراري للمكثفات في محطات الطاقة البخارية والمصانع الكيميائية
- أنظمة الري والرش الزراعي
- الأنابيب في مصانع التقطير
- خطوط تغذية مياه البحر
- مضخات الأسمنت لإمداد مياه الحفر
- أنابيب لتوزيع البترول الطبيعي والمسال
- أنابيب توزيع غاز الوقود
لمئات السنين ، تم استخدام النحاس أيضًا كمعدن معماري. بعض أقدم الأمثلة على استخدام النحاس كمعدن جمالي وهيكلي تشمل أبواب منطقة آمون ري في الكرنك ، في مصر ، يعود تاريخه إلى 3000-4000 سنة ، وسقف الألواح النحاسية على قمة معبد Loha Maha Paya الذي يبلغ ارتفاعه 162 قدمًا في سريلانكا ، والذي تم بناؤه في القرن الثالث قبل الميلاد
يزين النحاس النقي قباب وأبراج العديد من الكنائس والكاتدرائيات في العصور الوسطى ، وقد تم استخدامه في العصر الحديث في المباني الحكومية ، مثل مباني البرلمان الكندي ، والمساكن الخاصة ، بما في ذلك العديد من المباني التي صممها فرانك لويد رايت.
أحد أسباب الاستخدام الواسع للنحاس كمواد بناء هو تكوينه الطبيعي للتلطيخ الأخضر الجذاب بصريًا - تعرف باسم الزنجار - ينتج عن التجوية وأكسدة النحاس. بصرف النظر عن مظهره الجميل ، فإن المهندسين المعماريين والمصممين يفضلون المعدن لأنه خفيف الوزن ومتين ومقاوم للتآكل وسهل الانضمام.
مع ذلك ، لا تقتصر الأجهزة الزخرفية والنحاسية النحاسية على التطبيقات الخارجية. غالبًا ما يستخدم مصممو الديكور الداخلي المعدن وسبائكه والنحاس والبرونز لتركيبات مثل:
- مقابض
- مقابض الأبواب
- أقفال
- الجداول
- الإضاءة وتركيبات الحمامات
- الحنفيات
- مفصلات
المستشفيات والمرافق الطبية ، على وجه الخصوص ، تقدر النحاس لخصائصه البكتيرية أدى إلى استخدامه المتزايد كمكون للتركيبات الداخلية ، مثل الحنفيات ومقابض الأبواب ، في المجال الطبي البنايات.
المواصلات
تعتمد المكونات الأساسية للطائرات والقطارات والسيارات والقوارب على الخصائص الكهربائية والحرارية للنحاس. في السيارات ، كانت مشعات النحاس والنحاس ومبردات الزيت هي المعيار الصناعي منذ السبعينيات. في الآونة الأخيرة ، الاستخدام المتزايد للمكونات الإلكترونية ، بما في ذلك أنظمة الملاحة على متن الطائرة ، واصلت أنظمة المكابح المانعة للانغلاق ، والمقاعد الساخنة ، زيادة الطلب على المعدن من هذا قطاع.
تشمل مكونات السيارة الأخرى المحتوية على النحاس:
- أسلاك لأنظمة تذويب الزجاج
- التركيبات والسحابات والمسامير النحاسية
- الخطوط الهيدروليكية
- محامل الأكمام البرونزية
- أسلاك للتحكم في النوافذ والمرايا
سيزيد الطلب المتزايد على السيارات الهجينة والكهربائية من الاستهلاك العالمي للنحاس. في المتوسط ، تحتوي السيارات الكهربائية على ما يقرب من 55 رطل (25 كلغ) من النحاس.
يتم دمج الرقائق المعدنية والمواد الكيميائية النحاسية في كليهما النيكل هيدريد المعادن وبطاريات ليثيوم أيون تعمل على تشغيل المركبات الموفرة للوقود ، في حين تم استخدام دوارات من النحاس المصبوب كبديل لمحركات مغناطيسية أرضية نادرة.
يمكن للقطارات عالية السرعة استخدام ما يصل إلى 10MT من النحاس لكل كيلومتر من المسار ، في حين أن القاطرات القوية تحتوي على ما يصل إلى 8MT من المعادن الأساسية.
تصنع أسلاك الاتصال العلوية للترام والعربات مثل تلك المستخدمة في سان فرانسيسكو وفيينا باستخدام سبائك النحاس والفضة والنحاس والكادميوم.
يمكن أن يعزى اثنان في المائة من وزن الطائرة إلى النحاس ، الذي يشمل ما يصل إلى 118 ميلاً (190 كم) من الأسلاك.
بسبب مقاومتها الممتازة لتآكل المياه المالحة المنغنيز- يتم استخدام البرونز والنيكل والألمنيوم لصب مراوح القوارب التي يمكن أن تزن عدة أطنان. مكونات السفينة ، بما في ذلك الأنابيب والتجهيزات والمضخات والصمامات ، مصنوعة أيضًا من سبائك مماثلة.
آخر
قائمة تطبيقات النحاس تطول وتطول. تشمل بعض الاستخدامات الأكثر شهرة ما يلي:
تجهيزات المطابخ والتطبيقات الحرارية: خصائص النحاس الحرارية تجعله مثاليًا لأواني الطهي ، مثل الأواني والمقالي ، بالإضافة إلى وحدات تكييف الهواء ، والمصارف الحرارية ، وأجهزة تسخين المياه ووحدات التبريد.
الساعات والساعات: لأنه غيرمغناطيسي لا يتداخل النحاس مع تشغيل الأجهزة الميكانيكية الصغيرة. ونتيجة لذلك ، يستخدم صانعو الساعات وصانعو الساعات دبابيس وتروس نحاسية في تصميم الساعات.
فن: يُنظر إلى النحاس وسبائكه بشكل شائع أيضًا في الأعمال الفنية ، وربما أشهرها تمثال الحرية. كان التمثال مطليًا بأكثر من 80 طنًا من صفائح النحاس ، مرفقة بأكثر من 1500 سرج نحاسي و 300000 برشام نحاسي ، مما يؤدي إلى لونها الأخضر الزنجار.
سك العملة: حتى عام 1981 ، تم سك قطعة سنت أمريكية - أو بنس واحد - في الغالب من النحاس (95 في المائة) ، ولكن منذ ذلك الوقت تم سكبه على أنه مطلي بالنحاس زنك (0.8-2.5 في المئة من النحاس).
الات موسيقية: ماذا ستكون الفرقة النحاسية بدون نحاس؟ يستخدم النحاس لإنتاج الأبواق ، الأبواق ، الترومبون ، والساكسفون بسبب مقاومة التآكل وخصائص النحاس المضادة للبكتيريا.
المصادر
- معهد النحاس الأوروبي. التطبيقات.
- مؤسسة تنمية النحاس التطبيقات