Du kjenner kanskje metall kobber best fra eldre øre, som er laget av kobber og andre metaller. Men kobber spiller mange viktige roller over hele verden på grunn av dets unike egenskaper. En av disse egenskapene er dens ledningsevne, eller dens evne til å lede elektrisitet. Kobbers høye ledningsevne gjør den ideell til elektriske formål.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Kobber er et ikke-edelt, rødgullfarget metall med høy elektrisk ledningsevne. Ledningsevnen til kobber er faktisk så høy at den betraktes som standarden som andre ikke-edle metaller og legeringer sammenlignes med. Ledningsevnen til kobber påvirkes av tilsetningen av andre metaller for å lage legeringer.
Egenskaper av kobber
Kobber er et attraktivt rødgullfarget metall. Det er oppkalt kobber etter det gamle engelske ordet "coper", som stammer fra "Cyprium aes", som er det latinske ordet for et metall fra Kypros. Kobbers atomsymbol er "Cu", og atomnummeret er 29. Kobber var det første metallet mennesker noensinne har arbeidet. Til slutt oppdaget folk at hvis de kombinerte kobber med metallblikket, kunne de lage en ny type metall som kalles bronse. Dette lanserte det vi kaller bronsealderen, der sivilisasjonen sprang fremover ved hjelp av metall kobber. Bronse ble brukt i valuta og verktøy som bidro til å forandre samfunnet.
Kobber finnes ofte ved siden av svovel. Viktige kilder til kobber inkluderer kalkopyritt og bornitt. Kobber ekstraheres fra utvunnet kobbersulfidmalm ved smelting og deretter raffinering via elektrolyse.
En nyttig egenskap for kobber er dens duktilitet eller evne til å bli strukket. Kobber kan trekkes og vris, men den vil ikke knekke. Dette gjør den ideell for bruk som ledning. Kobber er et formbart metall, noe som betyr at det lett kan formes og manipuleres. Som sådan er den noe myk. En annen egenskap til kobber er dens utmerkede evne til å lede varme. Kobber bøyer seg ikke for korrosjon som noen andre metaller, og det oksiderer ikke eller ruster som jern. Kobber er faktisk motstandsdyktig mot mange organiske forbindelser, og den mest verdifulle egenskapen er kanskje den høye ledningsevnen.
Kobber er et utmerket metall for bearbeiding og skjøting, da det er lett å forme og lodde. I tillegg er en utmerket og verdifull eiendom av kobber dens evne til å bli resirkulert. Det spiller ingen rolle om en kobberkilde er fra en gruve eller fra gjenvinningsmaterialer. De mange nyttige egenskapene forblir uavhengig av kilde.
Legeringer er blandinger av metaller, som blandingen av kobber og tinn for å lage bronse, som er et hardere metall enn kobber. Metalllegeringer har noen av de samme egenskapene til deres opprinnelige metaller, men de kan vise seg å være veldig forskjellige i oppførsel også. Legeringsblandinger kan påvirke metallers elektriske ledningsevne, for eksempel. Kombinasjonen av forskjellige metaller med kobber resulterer i unike egenskaper for hver legering. Når kobber kombineres med sølv, har den resulterende legeringen mange av de samme funksjonene som ren kobber. Men hvis kobber kombineres med fosfor, oppfører den resulterende legeringen seg på en helt annen måte.
Ulike kobberlegeringer gir forskjellige bruksområder. Ofte blir legeringer laget enten for å styrke kobber eller øke dets elektriske ledningsegenskaper.
Ledningsevne av kobber
Ledningsevnen til metaller refererer til metallers evne til å lede elektrisitet. Ledningsevnen kan endres ved tilsetning av andre metaller, for eksempel når man lager legeringer. Metallet med størst ledningsevne er edelt metall sølv. Silver kostnad forhindrer at det er økonomisk levedyktig for elektrisk bruk i stor skala. Blant ikke-edle metaller er kobber eller Cu ledningsevne den høyeste. Det betyr at kobber kan bære mer elektrisk strøm enn andre ikke-edle metaller. Ledningsevnen til andre ikke-edle metaller sammenlignes faktisk med kobber fordi kobber har blitt den ultimate standarden.
Standard for ledningsevne kalles International Annealed Copper Standard, eller IACS. Prosentandelen av IACS av et stoff refererer til dets elektriske ledningsevne, og ren kobbers IACS-prosent anses som 100 prosent. I motsetning til dette ligger ledningsevnen til aluminium på 61 prosent IACS. Cu-ledningsevne påvirkes av tilsetning av forskjellige metaller for å danne legeringer. Kobberlegeringer med mer enn 99,3 prosent kobberinnhold kalles "kobber". Noen legeringer inneholder veldig høye prosentandeler av kobber, og det er de kalt "høye kobberlegeringer." Mens andelen kobber påvirker Cu-ledningsevne, påvirkes den mest påfallende av hva slags materialer det er kombinert med. En kompromiss skjer vanligvis når kobberlegeringer er laget for å være sterkere. Vanligvis har disse legeringer lavere ledningsevne.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) har 100 prosent IACS og er betegnelsen på den typen kobber som brukes i ledninger, kabler og samleskinner. Støpt kobber, eller Cu-C, er 98 prosent IACS, så det har også høy konduktivitet. Når tinn, magnesium, krom, jern eller zirkonium tilsettes for å lage legeringer med kobber, stiger metallets styrke, men ledningsevnen synker. For eksempel har kobber-tinn eller CuSnO.15 en Cu-ledningsevne så lavt som 64 prosent IACS. Avhengig av legeringsfunksjonen kan Cu-ledningsevnen synke betydelig. Det er fremdeles legeringer som gir både god bearbeidbarhet og høy ledningsevne. Eksempler på hans inkluderer kobber-tellur (CuTep) og kobber-svovel (CuSP) legeringer. Ledningsevnen deres varierer fra 64 til 98 prosent IACS. Disse legeringene viser seg å være ganske nyttige for halvlederfester og motstandssveisingstips. Noen ganger krever kobberbaserte materialer høy hardhet og styrke med moderat Cu-ledningsevne; et eksempel er en blanding av kobber, nikkel og silisium, som gir en Cu-ledningsevne på 45 til 60 prosent IACS. På enden av skalaen med lav ledningsevne er messing kobberlegeringer som er utmerket for støping. Prosentandelen av IACS ligger rundt 20. Et eksempel på disse legeringer med lav Cu-ledningsevne er kobber-sink. Noen ganger gir en balansert legering lav til moderat Cu-ledningsevne, noe som er nyttig for elektriske behov. Kobber-sink messing faller inn i denne kategorien, og deres ledningsevne varierer fra 28 til 56 prosent IACS. Den store allsidigheten til kobber og dens evne til å danne nyttige legeringer med så mange forskjellige metaller er utrolig.
Ettersom Cu-ledningsevnen er så høy, er dens evne til å overføre varme også ganske høy. Å lage kobberlegeringer med høy ledningsevne krever at legeringer er motstandsdyktige mot overoppheting når de bærer elektrisk strøm. Dette er avgjørende i energioverføring, da høyere varme vil påvirke motstanden.
Bruk av kobber
Kobber brukes på mange måter, både fysisk og biologisk. Det brukes også i landbruket som gift. Løsninger av kobber brukes ofte som en del av kjemiske tester. I kroppen spiller kobber en rolle som et essensielt element som er nødvendig for energioverføring i celler. Noen krepsdyr bruker til og med kobber i stedet for jern som sin primære oksygentransportør.
Kobber brukes selvfølgelig til å lage mynter; eldre øre er ett eksempel. Faktisk inneholder de fleste mynter minst litt kobber i seg.
Kobber brukes mest til overføring og levering av elektrisitet til alle de daglige tingene du bruker. Kobber brukes mye i elektriske ledninger, konstruksjon, maskiner, telekommunikasjon, kraftoverføring, transport og annen industriell bruk. Den kan brukes til kabler, transformatorer og koblingsdeler. Kobber brukes også i datamaskiner og mikrokretsløp.
Etter hvert som markedet for bærekraftig energi vokser, øker også etterspørselen etter kobber. Kobber er ekstremt nyttig på mange områder og kan også resirkuleres om og om igjen. Derfor er det en nøkkelkomponent i fornybare energisystemer. Faktisk er sol-, vind- og elbilindustrien avhengig av kobber for å koble dem til strømnettet. Elektriske biler krever mye mer kobber enn gassdrevne biler. Kobbers høye ledningsevne gjør den veldig effektiv. Det virker passende at det eldste brukte metallet av mennesker vil fortsette å gi fordeler godt inn i fremtiden.
