Metalinį varį geriausiai galite žinoti iš senesnių centų, pagamintų iš vario ir kitų metalų. Tačiau varis vaidina daug lemiamų vaidmenų visame pasaulyje dėl savo unikalių savybių. Viena iš šių savybių yra laidumas arba gebėjimas praleisti elektrą. Dėl didelio vario laidumo jis idealiai tinka elektrinėms reikmėms.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Varis yra nebrangus raudono aukso spalvos metalas, pasižymintis dideliu elektros laidumu. Tiesą sakant, vario laidumas yra toks didelis, kad jis laikomas standartu, pagal kurį lyginami kiti taurieji metalai ir lydiniai. Vario laidumui įtakos turi lydinių gamybai pridedami kiti metalai.
Vario savybės
Varis yra patrauklus raudono aukso spalvos metalas. Jis pavadintas variu pagal senosios anglų kalbos žodį „coper“, kilusį iš „Cyprium aes“, kuris yra lotyniškas metalo iš Kipro žodis. Vario atomo simbolis yra „Cu“, o jo atominis skaičius yra 29. Varis buvo pirmasis metalas, kurį žmonės kada nors dirbo. Galų gale žmonės atrado, kad jei jie sujungtų varį su metaline skarda, jie galėtų pagaminti naujos rūšies metalą, vadinamą bronza. Tai pradėjo vadinti bronzos amžių, kai civilizacija šoko į priekį metalinio vario pagalba. Bronza buvo naudojama valiuta ir įrankiais, kurie padėjo pakeisti visuomenę.
Varis dažnai randamas šalia sieros. Svarbūs vario šaltiniai yra kalkopiritas ir bornitas. Varis išgaunamas iš išgautos vario sulfido rūdos lydant, o vėliau rafinuojamas elektrolizės būdu.
Naudinga vario savybė yra jo plastiškumas arba galimybė būti ištemptam. Varį galima traukti ir susukti, tačiau jis nesulūš. Dėl to jis idealiai tinka naudoti kaip laidą. Varis yra kalusis metalas, tai reiškia, kad jį galima lengvai formuoti ir juo manipuliuoti. Kaip tokia, ji yra šiek tiek minkšta. Kita vario savybė yra puikus jo laidumas šilumai. Varis nepasiduoda korozijai kaip kai kurie kiti metalai, taip pat neoksiduoja ir nerūdija kaip geležis. Iš tikrųjų varis yra atsparus daugeliui organinių junginių, o bene vertingiausia jo savybė yra didelis laidumas.
Varis yra puikus metalas apdirbimui ir sujungimui, nes jį lengva formuoti ir lituoti. Be to, puiki ir vertinga vario savybė yra jo galimybė perdirbti. Nesvarbu, ar vario šaltinis yra iš kasyklos, ar iš perdirbtų medžiagų. Daugybė naudingų savybių išlieka nepriklausomai nuo šaltinio.
Lydiniai yra metalų mišiniai, pavyzdžiui, vario ir alavo mišinys bronzai gaminti, kuris yra kietesnis metalas nei varis. Metalo lydiniai pasižymi kai kuriomis tomis pačiomis pagrindinių metalų savybėmis, tačiau jie gali labai skirtis ir savo elgesiu. Lydinio mišiniai gali paveikti, pavyzdžiui, metalų laidumą. Derinant įvairius metalus su variu, gaunami unikalūs kiekvieno lydinio bruožai. Kai varis derinamas su sidabru, gautas lydinys turi daug tų pačių savybių kaip grynas varis. Bet jei varis derinamas su fosforu, gautas lydinys elgiasi visai kitaip.
Skirtingi vario lydiniai suteikia skirtingą paskirtį. Neretai lydiniai gaminami arba siekiant sustiprinti varį, arba padidinti jo elektrinio laidumo savybes.
Vario laidumas
Metalų laidumas reiškia metalų gebėjimą praleisti elektrą. Laidumas gali pasikeisti pridėjus kitų metalų, pavyzdžiui, gaminant lydinius. Didžiausio laidumo metalas yra tauriųjų metalų sidabras. Sidabro kaina neleidžia jam būti ekonomiškai perspektyviam plačiajai elektrai. Tarp tauriųjų metalų vario arba Cu laidumas yra didžiausias. Tai reiškia, kad varis gali perduoti daugiau elektros srovės nei kiti taurieji metalai. Iš tikrųjų kitų tauriųjų metalų laidumas lyginamas su variu, nes varis tapo galutiniu standartu.
Laidumo standartas vadinamas tarptautiniu atkaitinto vario standartu arba IAKS. Medžiagos IAKS procentas reiškia jos elektrinį laidumą, o gryno vario IAKS procentas laikomas 100 procentų. Priešingai, aliuminio laidumas IAKS siekia 61 proc. Cu laidumui įtakos turi įvairių metalų pridėjimas, kad susidarytų lydiniai. Vario lydiniai, kuriuose yra daugiau nei 99,3 proc. Vario, vadinami „variais“. Kai kuriuose lydiniuose yra labai didelis vario procentas, ir tokių yra vadinami „aukšto vario lydiniais“. Nors vario procentas daro įtaką Cu laidumui, labiausiai jį paveikia tai, kokios medžiagos tai yra kartu su. Kompromisas paprastai įvyksta, kai vario lydiniai yra stipresni. Paprastai šių lydinių laidumas mažesnis.
„Cu-ETP“ („Electronic Touch Pitch“) turi 100 procentų IAKS ir yra vario, naudojamo laiduose, kabeliuose ir magistralėse, rūšis. Lietinis varis arba Cu-C yra 98 proc. IAKS, taigi jis taip pat pasižymi dideliu laidumu. Pridedant alavo, magnio, chromo, geležies ar cirkonio, kad būtų pagaminti lydiniai su variu, metalo stiprumas padidėja, tačiau jo laidumas sumažėja. Pavyzdžiui, vario-alavo arba CuSnO.15 Cu laidumas siekia net 64 procentus IAKS. Priklausomai nuo lydinio funkcijos, Cu laidumas gali gerokai sumažėti. Vis dar yra lydinių, kurie kartu užtikrina gerą apdirbamumą ir aukštą laidumą. Jo pavyzdžiai yra vario telūras (CuTep) ir vario sieros (CuSP) lydiniai. Jų laidumas svyruoja nuo 64 iki 98 procentų IAKS. Šie lydiniai yra gana naudingi montuojant puslaidininkius ir atsparumo suvirinimo antgalius. Kartais vario pagrindo medžiagoms reikalingas didelis kietumas ir stiprumas, esant vidutiniam Cu laidumui; pavyzdys yra vario, nikelio ir silicio mišinys, suteikiantis CAK laidumą 45–60 procentų IAKS. Žemo laidumo skalės gale žalvariai yra vario lydiniai, kurie puikiai tinka liejimui. Jų IAKS procentas svyruoja apie 20. Vienas iš šių mažo C laidumo lydinių pavyzdžių yra varis-cinkas. Kartais subalansuotas lydinys užtikrina mažą ar vidutinį Cu laidumą, kuris yra naudingas elektros poreikiams patenkinti. Vario-cinko žalvariai patenka į šią kategoriją, o jų laidumas svyruoja nuo 28 iki 56 procentų IAKS. Vienintelis vario universalumas ir jo gebėjimas suformuoti naudingus lydinius su tiek daug skirtingų metalų yra neįtikėtinas.
Kadangi Cu laidumas yra toks didelis, jo gebėjimas perduoti šilumą taip pat yra gana didelis. Norint pagaminti vario lydinius su dideliu laidumu, reikia, kad lydiniai būtų atsparūs perkaitimui, kai jie turi elektros srovę. Tai labai svarbu perduodant energiją, nes didesnė šiluma paveiks atsparumą.
Vario naudojimas
Varis naudojamas įvairiai, tiek fiziškai, tiek biologiškai. Jis taip pat naudojamas žemės ūkyje kaip nuodas. Vario tirpalai dažniausiai naudojami kaip cheminių bandymų dalis. Organizme varis vaidina svarbų elementą, būtiną energijos perdavimui ląstelėse. Kai kurie vėžiagyviai netgi naudoja geležį kaip varį, o ne kaip geležį.
Varis, žinoma, naudojamas monetoms gaminti; vyresni centai yra vienas pavyzdys. Tiesą sakant, daugumoje monetų yra bent šiek tiek vario.
Varis dažniausiai naudojamas perduodant ir pristatant elektrą į visus kasdienius daiktus, kuriuos naudojate. Varis yra plačiai naudojamas elektros laidų, statybų, mašinų, telekomunikacijų, elektros energijos perdavimo, transporto ir kitose pramonės srityse. Jis gali būti naudojamas kabeliams, transformatoriams ir jungčių dalims. Varis taip pat naudojamas kompiuteriuose ir mikroschemose.
Augant tvarios energijos rinkai, auga ir vario paklausa. Varis yra labai naudingas daugelyje sričių, be to, jį galima perdirbti dar kartą. Todėl tai yra pagrindinis atsinaujinančios energijos sistemų komponentas. Tiesą sakant, saulės, vėjo ir elektrinių transporto priemonių pramonė remiasi variu, kad prijungtų juos prie elektros tinklo. Elektrinėms transporto priemonėms reikia daug daugiau vario nei dujomis varomoms transporto priemonėms. Dėl didelio vario laidumo jis yra labai efektyvus. Atrodo tinkama, kad seniausiai žmonių naudojamas metalas ir ateityje teiks naudos.
