Ποια είναι η αγωγιμότητα του χαλκού;

Μπορεί να γνωρίζετε τον μεταλλικό χαλκό καλύτερα από παλαιότερα πένες, τα οποία είναι κατασκευασμένα από χαλκό και άλλα μέταλλα. Αλλά ο χαλκός παίζει πολλούς κρίσιμους ρόλους σε όλο τον κόσμο λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του. Μία από αυτές τις ιδιότητες είναι η αγωγιμότητά της ή η ικανότητά της να αγωγεί ηλεκτρισμό. Η υψηλή αγωγιμότητα του χαλκού το καθιστά ιδανικό για ηλεκτρικούς σκοπούς.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Ο χαλκός είναι ένα μη πολύτιμο, κόκκινο-χρυσό μέταλλο με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Στην πραγματικότητα, η αγωγιμότητα του χαλκού είναι τόσο υψηλή που θεωρείται το πρότυπο με το οποίο συγκρίνονται άλλα μη πολύτιμα μέταλλα και κράματα. Η αγωγιμότητα του χαλκού επηρεάζεται από την προσθήκη άλλων μετάλλων για την παραγωγή κραμάτων.

Ο χαλκός είναι ένα ελκυστικό κόκκινο-χρυσό μέταλλο. Ονομάζεται χαλκός από την παλιά αγγλική λέξη «coper», που προήλθε από το «Cyprium aes», που είναι η λατινική λέξη για ένα μέταλλο από την Κύπρο. Το ατομικό σύμβολο του χαλκού είναι "Cu" και ο ατομικός του αριθμός είναι 29. Ο χαλκός ήταν ο πρώτος μεταλλικός άνθρωπος που δούλεψε ποτέ. Τελικά, οι άνθρωποι ανακάλυψαν ότι αν συνδύαζαν τον χαλκό με τον μεταλλικό κασσίτερο, θα μπορούσαν να φτιάξουν ένα νέο είδος μετάλλου που ονομάζεται χαλκός. Αυτό ξεκίνησε αυτό που ονομάζουμε Εποχή του Χαλκού, στον οποίο ο πολιτισμός πήδηξε μπροστά με τη βοήθεια του μεταλλικού χαλκού. Ο χαλκός χρησιμοποιήθηκε σε νόμισμα και εργαλεία που βοήθησαν στην αλλαγή της κοινωνίας.

Ο χαλκός βρίσκεται συχνά παράλληλα με το θείο. Σημαντικές πηγές χαλκού περιλαμβάνουν χαλκοπυρίτη και γεννήτη. Ο χαλκός εξάγεται από το μεταλλευμένο θειούχο χαλκό μετάλλου με τήξη και στη συνέχεια διύλιση μέσω ηλεκτρόλυσης.

Μια χρήσιμη ιδιότητα του χαλκού είναι η ολκιμότητα ή η ικανότητά του να τεντώνεται. Ο χαλκός μπορεί να τραβηχτεί και να περιστραφεί, αλλά δεν θα σπάσει. Αυτό το καθιστά ιδανικό για χρήση ως σύρμα. Ο χαλκός είναι ένα ελαστικό μέταλλο, που σημαίνει ότι μπορεί εύκολα να διαμορφωθεί και να χειραγωγηθεί. Ως εκ τούτου, είναι κάπως απαλό. Μια άλλη ιδιότητα του χαλκού είναι η εξαιρετική ικανότητά του να μεταφέρει θερμότητα. Ο χαλκός δεν υποκύπτει στη διάβρωση όπως μερικά άλλα μέταλλα, ούτε οξειδώνεται ή σκουριάζει όπως ο σίδηρος. Ο χαλκός είναι στην πραγματικότητα ανθεκτικός σε πολλές οργανικές ενώσεις και ίσως η πιο πολύτιμη ιδιότητά του είναι η υψηλή αγωγιμότητά του.

Ο χαλκός είναι ένα εξαιρετικό μέταλλο για κατεργασία και σύνδεση, καθώς είναι εύκολο να διαμορφωθεί και να συγκολληθεί. Επιπλέον, μια εξαιρετική και πολύτιμη ιδιότητα του χαλκού είναι η ικανότητά του να ανακυκλώνεται. Δεν έχει σημασία αν μια πηγή χαλκού προέρχεται από ορυχείο ή από υλικά ανακύκλωσης. Οι πολλές χρήσιμες ιδιότητές του παραμένουν ανεξάρτητα από την προέλευσή του.

Τα κράματα είναι μείγματα μετάλλων, όπως το μείγμα χαλκού και κασσίτερου για την κατασκευή χαλκού, το οποίο είναι σκληρότερο μέταλλο από το χαλκό. Τα μεταλλικά κράματα έχουν μερικές από τις ίδιες ιδιότητες των μητρικών τους μετάλλων, αλλά μπορούν επίσης να αποδειχθούν πολύ διαφορετικά στη συμπεριφορά τους. Τα μείγματα κραμάτων μπορούν να επηρεάσουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων, για παράδειγμα. Ο συνδυασμός διαφόρων μετάλλων με χαλκό οδηγεί σε μοναδικά χαρακτηριστικά για κάθε κράμα. Όταν ο χαλκός συνδυάζεται με ασήμι, το προκύπτον κράμα διαθέτει πολλά από τα ίδια χαρακτηριστικά με τον καθαρό χαλκό. Αλλά αν ο χαλκός συνδυαστεί με φωσφόρο, το προκύπτον κράμα συμπεριφέρεται με έναν πολύ διαφορετικό τρόπο.

Διαφορετικά κράματα χαλκού παρέχουν διαφορετικές χρήσεις. Πολύ συχνά, τα κράματα κατασκευάζονται είτε για την ενίσχυση του χαλκού είτε για την αύξηση των ιδιοτήτων ηλεκτρικής αγωγιμότητας.

Η αγωγιμότητα των μετάλλων αναφέρεται στην ικανότητα των μετάλλων να αγωγούν ηλεκτρισμό. Η αγωγιμότητα μπορεί να αλλάξει με την προσθήκη άλλων μετάλλων, όπως κατά την κατασκευή κραμάτων. Το μέταλλο με τη μεγαλύτερη αγωγιμότητα είναι το πολύτιμο μέταλλο ασήμι. Το κόστος της Silver το εμποδίζει να είναι οικονομικά βιώσιμο για ηλεκτρικές χρήσεις ευρείας κλίμακας. Μεταξύ μη πολύτιμων μετάλλων, η αγωγιμότητα χαλκού ή Cu είναι η υψηλότερη. Αυτό σημαίνει ότι ο χαλκός μπορεί να μεταφέρει περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα από άλλα μη πολύτιμα μέταλλα. Στην πραγματικότητα, η αγωγιμότητα άλλων μη πολύτιμων μετάλλων συγκρίνεται με τον χαλκό επειδή ο χαλκός έχει γίνει το απόλυτο πρότυπο.

Το πρότυπο αγωγιμότητας ονομάζεται International Annealed Copper Standard ή IACS. Το ποσοστό IACS μιας ουσίας αναφέρεται στην ηλεκτρική αγωγιμότητά του και το ποσοστό IACS καθαρού χαλκού θεωρείται 100 τοις εκατό. Αντίθετα, η αγωγιμότητα του αλουμινίου κατατάσσεται στο 61% IACS. Η αγωγιμότητα Cu επηρεάζεται από την προσθήκη διαφόρων μετάλλων στο σχηματισμό κραμάτων. Τα κράματα χαλκού με περισσότερο από 99,3% περιεκτικότητα σε χαλκό ονομάζονται "Χαλκοί". Ορισμένα κράματα περιέχουν πολύ υψηλά ποσοστά χαλκού, και αυτά είναι που ονομάζεται "Υψηλά χαλκού κράματα." Ενώ το ποσοστό χαλκού επηρεάζει την αγωγιμότητα του Cu, επηρεάζεται εντυπωσιακά από το είδος των υλικών που είναι συνδυασμένο με. Μια ανταλλαγή συμβαίνει γενικά, όταν τα κράματα χαλκού είναι ισχυρότερα. Γενικά αυτά τα κράματα έχουν χαμηλότερη αγωγιμότητα.

Το Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) έχει 100 τοις εκατό IACS και είναι ο χαρακτηρισμός για το είδος του χαλκού που χρησιμοποιείται σε καλώδια, καλώδια και ράβδους διαύλου. Ο χυτός χαλκός, ή Cu-C, είναι 98 τοις εκατό IACS, επομένως έχει επίσης υψηλή αγωγιμότητα. Όταν προστίθεται κασσίτερος, μαγνήσιο, χρώμιο, σίδηρος ή ζιρκόνιο για την παραγωγή κραμάτων με χαλκό, η αντοχή του μετάλλου αυξάνεται, αλλά η αγωγιμότητα του μειώνεται. Για παράδειγμα, χαλκός-κασσίτερος ή CuSnO.15 έχει αγωγιμότητα Cu τόσο χαμηλή όσο 64 τοις εκατό IACS. Ανάλογα με τη λειτουργία κράματος, η αγωγιμότητα Cu μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Υπάρχουν ακόμα κράματα που παρέχουν καλή ικανότητα επεξεργασίας και υψηλή αγωγιμότητα σε συνδυασμό. Παραδείγματα του περιλαμβάνουν κράματα χαλκού-τελλουρίου (CuTep) και χαλκού-θείου (CuSP). Οι αγωγιμότητές τους κυμαίνονται από 64 έως 98 τοις εκατό IACS. Αυτά τα κράματα αποδεικνύονται αρκετά χρήσιμα για βάσεις ημιαγωγών και συμβουλές συγκόλλησης αντίστασης. Μερικές φορές τα υλικά με βάση το χαλκό απαιτούν υψηλή σκληρότητα και αντοχή με μέτρια αγωγιμότητα Cu. Ένα παράδειγμα είναι ένα μείγμα χαλκού, νικελίου και πυριτίου, που δίνει αγωγιμότητα Cu 45 έως 60 τοις εκατό IACS. Στο άκρο χαμηλής αγωγιμότητας, οι ορείχαλκοι είναι κράματα χαλκού που είναι εξαιρετικά για χύτευση. Το ποσοστό των IACS κυμαίνεται γύρω στα 20. Ένα παράδειγμα αυτών των κραμάτων χαμηλής αγωγιμότητας Cu είναι ο χαλκός-ψευδάργυρος. Μερικές φορές ένα ισορροπημένο κράμα παρέχει χαμηλή έως μέτρια αγωγιμότητα Cu, η οποία είναι χρήσιμη για ηλεκτρικές ανάγκες. Ορείχαλκος χαλκού-ψευδαργύρου εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία και η αγωγιμότητά τους κυμαίνεται από 28 έως 56 τοις εκατό IACS. Η απόλυτη ευελιξία του χαλκού και η ικανότητά του να σχηματίζει χρήσιμα κράματα με τόσα πολλά διαφορετικά μέταλλα είναι απίστευτη.

Καθώς η αγωγιμότητα Cu είναι τόσο υψηλή, η ικανότητά της να μεταδίδει θερμότητα είναι επίσης αρκετά υψηλή. Η κατασκευή κραμάτων χαλκού με υψηλή αγωγιμότητα απαιτεί την κατασκευή κραμάτων ανθεκτικών στην υπερθέρμανση όταν μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό είναι σημαντικό για τη μετάδοση ενέργειας, καθώς η υψηλότερη θερμότητα θα επηρεάσει την αντίσταση.

Ο χαλκός χρησιμοποιείται με πολλούς τρόπους, τόσο σωματικά όσο και βιολογικά. Χρησιμοποιείται επίσης στη γεωργία ως δηλητήριο. Τα διαλύματα χαλκού χρησιμοποιούνται συνήθως ως μέρος των χημικών δοκιμών. Στο σώμα, ο χαλκός παίζει ρόλο ως βασικό στοιχείο που είναι απαραίτητο για τη μεταφορά ενέργειας στα κύτταρα. Μερικά μαλακόστρακα χρησιμοποιούν ακόμη και χαλκό αντί σιδήρου ως τον κύριο μεταφορέα οξυγόνου τους.

Ο χαλκός χρησιμοποιείται φυσικά για την παραγωγή νομισμάτων. παλαιότερα πένες είναι ένα παράδειγμα. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα νομίσματα περιέχουν τουλάχιστον λίγο χαλκό σε αυτά.

Ο χαλκός χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον στη μεταφορά και παράδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε όλα τα καθημερινά πράγματα που χρησιμοποιείτε. Ο χαλκός χρησιμοποιείται εκτενώς σε ηλεκτρικές καλωδιώσεις, κατασκευές, μηχανήματα, τηλεπικοινωνίες, μετάδοση ισχύος, μεταφορά και άλλες βιομηχανικές χρήσεις. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καλώδια, μετασχηματιστές και εξαρτήματα συνδετήρα. Ο χαλκός χρησιμοποιείται επίσης σε υπολογιστές και μικροκυκλώματα.

Καθώς η αγορά αειφόρου ενέργειας αυξάνεται, το ίδιο ισχύει και για τη ζήτηση χαλκού. Ο χαλκός είναι εξαιρετικά χρήσιμος σε πολλές περιοχές και μπορεί επίσης να ανακυκλωθεί ξανά και ξανά. Επομένως, αποτελεί βασικό συστατικό των συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας. Στην πραγματικότητα, οι βιομηχανίες ηλιακών, αιολικών και ηλεκτρικών οχημάτων βασίζονται σε χαλκό για να τις συνδέσουν στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Τα ηλεκτρικά οχήματα απαιτούν πολύ περισσότερο χαλκό από ό, τι τα οχήματα με φυσικό αέριο. Η υψηλή αγωγιμότητα του χαλκού το καθιστά πολύ αποτελεσματικό. Φαίνεται κατάλληλο ότι το παλαιότερο μέταλλο που χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο θα συνεχίσει να προσφέρει οφέλη στο μέλλον.