Du kender måske metalkobberet bedst fra ældre øre, som er lavet af kobber og andre metaller. Men kobber spiller mange vigtige roller rundt om i verden på grund af dets unikke egenskaber. En af disse egenskaber er dens ledningsevne eller dens evne til at lede elektricitet. Kobbers høje ledningsevne gør den ideel til elektriske formål.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Kobber er et ikke-ædle, rød-guldfarvet metal med høj elektrisk ledningsevne. Faktisk er kobberets ledningsevne så høj, at det betragtes som den standard, hvormed andre ikke-ædle metaller og legeringer sammenlignes. Ledningsevnen af kobber påvirkes af tilsætningen af andre metaller for at fremstille legeringer.
Egenskaber af kobber
Kobber er et attraktivt rød-guldfarvet metal. Det er opkaldt kobber efter det gamle engelske ord "coper", der stammer fra "Cyprium aes", som er det latinske ord for et metal fra Cypern. Kobbers atomsymbol er "Cu", og dets atomnummer er 29. Kobber var det første metal, som mennesker nogensinde har arbejdet. Til sidst opdagede folk, at hvis de kombinerede kobber med metalblikket, kunne de fremstille en ny slags metal kaldet bronze. Dette lancerede det, vi kalder bronzealderen, hvor civilisationen sprang frem ved hjælp af metal kobber. Bronze blev brugt i valuta og værktøjer, der hjalp med at ændre samfundet.
Kobber findes ofte ved siden af svovl. Vigtige kilder til kobber inkluderer chalcopyrit og bornit. Kobber ekstraheres fra mineret kobbersulfidmalm ved smeltning og derefter raffinering via elektrolyse.
En nyttig egenskab ved kobber er dens duktilitet eller evne til at blive strakt. Kobber kan trækkes og vrides, men alligevel går det ikke i stykker. Dette gør den ideel til brug som ledning. Kobber er et formbart metal, hvilket betyder, at det let kan formes og manipuleres. Som sådan er den noget blød. En anden egenskab ved kobber er dens fremragende evne til at lede varme. Kobber bukker ikke under for korrosion som andre metaller, og det oxiderer ikke eller ruster som jern. Kobber er faktisk resistent over for mange organiske forbindelser, og måske er dens mest værdifulde egenskab dens høje ledningsevne.
Kobber er et fremragende metal til bearbejdning og samling, da det er let at forme og lodde. Derudover er en fremragende og værdifuld egenskab af kobber dens evne til at blive genbrugt. Det betyder ikke noget, om en kobberkilde kommer fra en mine eller fra genbrugsmaterialer. Dens mange nyttige egenskaber forbliver uanset dens kilde.
Legeringer er blandinger af metaller, såsom blandingen af kobber og tin for at fremstille bronze, som er et hårdere metal end kobber. Metallegeringer har nogle af de samme egenskaber som deres modermetaller, men de kan også vise sig at være meget forskellige i adfærd. Legeringsblandinger kan f.eks. Påvirke metalens elektriske ledningsevne. Kombinationen af forskellige metaller med kobber resulterer i unikke egenskaber for hver legering. Når kobber kombineres med sølv, har den resulterende legering mange af de samme funktioner som rent kobber. Men hvis kobber kombineres med fosfor, opfører den resulterende legering sig på en helt anden måde.
Forskellige kobberlegeringer giver forskellige anvendelser. Ofte fremstilles legeringer enten for at styrke kobber eller øge dets elektriske ledningsegenskaber.
Ledningsevne af kobber
Metallers ledningsevne henviser til metallenes evne til at lede elektricitet. Ledningsevnen kan ændre sig ved tilsætning af andre metaller, f.eks. Når man fremstiller legeringer. Metallet med den største ledningsevne er ædle metaller sølv. Silver's omkostninger forhindrer det i at være økonomisk levedygtigt til elektriske anvendelser i bred skala. Blandt ikke-ædle metaller er kobber eller Cu ledningsevne den højeste. Det betyder, at kobber kan bære mere elektrisk strøm end andre ikke-ædle metaller. Faktisk sammenlignes ledningsevnen for andre ikke-ædle metaller med kobber, fordi kobber er blevet den ultimative standard.
Standarden for ledningsevne kaldes International Annealed Copper Standard eller IACS. Procentdelen af et IACS for et stof refererer til dets elektriske ledningsevne, og rent kobbers IACS-procent betragtes som 100 procent. I modsætning hertil ligger ledningsevnen af aluminium på 61 procent IACS. Cu-ledningsevne påvirkes af tilsætningen af forskellige metaller til dannelse af legeringer. Kobberlegeringer med mere end 99,3 procent kobberindhold kaldes "kobber". Nogle legeringer indeholder meget høje procentdele kobber, og det er de kaldet "Høj kobberlegeringer." Mens procentdelen af kobber påvirker Cu-ledningsevne, påvirkes den mest påfaldende af hvilken slags materialer det er kombineret med. En afvejning sker generelt, når kobberlegeringer er lavet til at være stærkere. Generelt har disse legeringer lavere ledningsevne.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) har 100 procent IACS og er betegnelsen for den slags kobber, der bruges i ledninger, kabler og busstænger. Støbt kobber eller Cu-C er 98 procent IACS, så det har også høj ledningsevne. Når tin, magnesium, krom, jern eller zirconium tilsættes for at fremstille legeringer med kobber, stiger metalets styrke, men dets ledningsevne falder. For eksempel har kobber-tin eller CuSnO.15 en Cu-ledningsevne så lavt som 64 procent IACS. Afhængigt af legeringsfunktionen kan Cu-ledningsevnen falde betydeligt. Der er stadig legeringer, der kombinerer både god bearbejdelighed og høj ledningsevne. Eksempler på hans inkluderer kobber-tellur (CuTep) og kobber-svovl (CuSP) legeringer. Deres ledningsevne spænder fra 64 til 98 procent IACS. Disse legeringer viser sig at være ret nyttige til halvlederbeslag og modstandssvejsningstip. Nogle gange kræver kobberbaserede materialer høj hårdhed og styrke med moderat Cu-ledningsevne; et eksempel er en blanding af kobber, nikkel og silicium, som giver en Cu-ledningsevne på 45 til 60 procent IACS. På vægten med lav ledningsevne er messing kobberlegeringer, der er fremragende til støbning. Deres procentdel af IACS svæver omkring 20. Et eksempel på disse legeringer med lav Cu-ledningsevne er kobber-zink. Nogle gange giver en afbalanceret legering lav til moderat Cu-ledningsevne, hvilket er nyttigt til elektriske behov. Kobber-zink messing falder i denne kategori, og deres ledningsevne varierer fra 28 til 56 procent IACS. Den store alsidighed af kobber og dets evne til at danne nyttige legeringer med så mange forskellige metaller er utrolig.
Da Cu-ledningsevne er så høj, er dens evne til at overføre varme også ret høj. Fremstilling af kobberlegeringer med høj ledningsevne kræver, at legeringer er resistente over for overophedning, når de bærer elektrisk strøm. Dette er afgørende i energitransmission, da højere varme vil påvirke modstanden.
Anvendelse af kobber
Kobber bruges på mange måder, både fysisk og biologisk. Det bruges også i landbruget som en gift. Løsninger af kobber bruges ofte som en del af kemiske tests. I kroppen spiller kobber en rolle som et væsentligt element, der er nødvendigt for energioverførsel i celler. Nogle krebsdyr bruger endda kobber i stedet for jern som deres primære ilttransporter.
Kobber bruges naturligvis til fremstilling af mønter; ældre øre er et eksempel. Faktisk indeholder de fleste mønter mindst en lille smule kobber i dem.
Kobber bruges mest til transmission og levering af elektricitet til alle de hverdagslige ting, du bruger. Kobber bruges i vid udstrækning til elektriske ledninger, byggeri, maskiner, telekommunikation, kraftoverførsel, transport og andre industrielle anvendelser. Den kan bruges til kabler, transformere og stikdele. Kobber bruges også i computere og mikrokredsløb.
Efterhånden som markedet for bæredygtig energi vokser, øges efterspørgslen efter kobber. Kobber er yderst nyttigt på mange områder og kan også genbruges igen og igen. Derfor er det en nøglekomponent i vedvarende energisystemer. Faktisk er sol-, vind- og el-køretøjsindustrien afhængig af kobber for at forbinde dem til elnettet. Elbiler kræver meget mere kobber end gasdrevne køretøjer. Kobbers høje ledningsevne gør den meget effektiv. Det ser ud til at være passende, at det ældste brugte metal af mennesker fortsat vil give fordele langt ind i fremtiden.