Vad är kopparens konduktivitet?

Du kanske känner till metallkopparen bäst från äldre pennor, som är gjorda av koppar och andra metaller. Men koppar spelar många viktiga roller runt om i världen på grund av dess unika egenskaper. En av dessa egenskaper är dess konduktivitet eller dess förmåga att leda elektricitet. Kopparens höga konduktivitet gör den idealisk för elektriska ändamål.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Koppar är en icke-ädel, röd-guldfärgad metall med hög elektrisk ledningsförmåga. I själva verket är kopparens ledningsförmåga så hög att den anses vara den standard som andra icke-ädla metaller och legeringar jämförs med. Ledarförmågan hos koppar påverkas av tillsatsen av andra metaller för att göra legeringar.

Koppar är en attraktiv röd-guldfärgad metall. Det heter koppar efter det gamla engelska ordet "coper", som härstammar från "Cyprium aes", vilket är det latinska ordet för en metall från Cypern. Koppars atomsymbol är "Cu" och dess atomnummer är 29. Koppar var den första metall som människor någonsin arbetat. Så småningom upptäckte människor att om de kombinerade koppar med metalltennen, kunde de göra en ny typ av metall som kallades brons. Detta lanserade det vi kallar bronsåldern, där civilisationen sprang framåt med hjälp av metallkoppar. Brons användes i valuta och verktyg som hjälpte till att förändra samhället.

Koppar finns ofta tillsammans med svavel. Viktiga källor till koppar inkluderar kalkopyrit och bornit. Koppar extraheras från brytad kopparsulfidmalm genom smältning och sedan raffinering via elektrolys.

En användbar egenskap hos koppar är dess seghet eller förmåga att sträckas. Koppar kan dras och vridas men ändå går det inte sönder. Detta gör den idealisk för användning som tråd. Koppar är en formbar metall, vilket betyder att den lätt kan formas och manipuleras. Som sådan är det något mjukt. En annan egenskap hos koppar är dess utmärkta förmåga att leda värme. Koppar viker inte för korrosion som vissa andra metaller, och det oxiderar inte eller rostar inte som järn. Koppar är faktiskt resistent mot många organiska föreningar, och kanske är dess mest värdefulla egenskap dess höga konduktivitet.

Koppar är en utmärkt metall för bearbetning och fogning, eftersom den är lätt att forma och löd. Dessutom är en utmärkt och värdefull egenskap hos koppar dess förmåga att återvinnas. Det spelar ingen roll om en kopparkälla kommer från en gruva eller från återvinningsmaterial. Dess många användbara egenskaper förblir oavsett källa.

Legeringar är blandningar av metaller, som blandningen av koppar och tenn för att göra brons, vilket är en hårdare metall än koppar. Metalllegeringar har några av samma egenskaper som sina modermetaller, men de kan också visa sig vara väldigt olika i beteende. Legeringsblandningar kan till exempel påverka metallens elektriska ledningsförmåga. Kombinationen av olika metaller med koppar resulterar i unika egenskaper för varje legering. När koppar kombineras med silver har den resulterande legeringen många av samma egenskaper som ren koppar. Men om koppar kombineras med fosfor beter sig den resulterande legeringen på ett helt annat sätt.

Olika kopparlegeringar ger olika användningsområden. Ofta tillverkas legeringar antingen för att stärka koppar eller öka dess elektriska ledningsegenskaper.

Metallens ledningsförmåga hänvisar till förmågan hos metaller att leda elektricitet. Ledningsförmågan kan förändras med tillsats av andra metaller, till exempel vid tillverkning av legeringar. Metallen med störst konduktivitet är ädelmetall silver. Silvers kostnad förhindrar att den är ekonomiskt bärkraftig för storskalig elektrisk användning. Bland icke-ädla metaller är koppar- eller Cu-ledningsförmåga den högsta. Det betyder att koppar kan bära mer elektrisk ström än andra icke-ädla metaller. I själva verket jämförs ledningsförmågan hos andra icke-ädla metaller med koppar eftersom koppar har blivit den ultimata standarden.

Standarden för konduktivitet kallas International Annealed Copper Standard, eller IACS. Andelen IACS för ett ämne avser dess elektriska ledningsförmåga, och ren koppars IACS-procent anses vara 100 procent. Däremot ligger ledningsförmågan hos aluminium vid 61 procent IACS. Cu-ledningsförmågan påverkas av tillsatsen av olika metaller för att bilda legeringar. Kopparlegeringar med mer än 99,3 procent kopparinnehåll kallas "koppar". Vissa legeringar innehåller mycket höga procentandelar koppar, och de är kallas "Höga kopparlegeringar." Medan andelen koppar påverkar Cu-ledningsförmågan påverkas den mest slående av vilken typ av material det är kombinerad med. En avvägning sker i allmänhet när kopparlegeringar görs starkare. Generellt har dessa legeringar lägre konduktivitet.

Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) har 100 procent IACS och är beteckningen för den typ av koppar som används i ledningar, kablar och samlingsskenor. Gjuten koppar, eller Cu-C, är 98 procent IACS, så det har också hög konduktivitet. När tenn, magnesium, krom, järn eller zirkonium tillsätts för att göra legeringar med koppar stiger metallens hållfasthet, men dess konduktivitet sjunker. Till exempel har koppar-tenn eller CuSnO.15 en Cu-ledningsförmåga så låg som 64 procent IACS. Beroende på legeringsfunktionen kan Cu-ledningsförmågan sjunka avsevärt. Det finns fortfarande legeringar som ger både god bearbetbarhet och hög ledningsförmåga. Exempel på hans inkluderar legeringar av koppartellur (CuTep) och kopparsvavel (CuSP). Deras ledningsförmåga sträcker sig från 64 till 98 procent IACS. Dessa legeringar visar sig vara ganska användbara för halvledarfästen och spetsar för motståndssvetsning. Ibland kräver kopparbaserade material hög hårdhet och hållfasthet med måttlig Cu-ledningsförmåga. ett exempel är en blandning av koppar, nickel och kisel, vilket ger en Cu-ledningsförmåga på 45 till 60 procent IACS. På vågens lågledande ände är mässing kopparlegeringar som är utmärkta för gjutning. Deras andel av IACS ligger runt 20. Ett exempel på dessa legeringar med låg Cu-ledningsförmåga är koppar-zink. Ibland ger en balanserad legering låg till måttlig Cu-ledningsförmåga, vilket är användbart för elektriska behov. Koppar-zink mässingar faller inom denna kategori, och deras konduktivitet varierar från 28 till 56 procent IACS. Den stora mångsidigheten hos koppar och dess förmåga att bilda användbara legeringar med så många olika metaller är otrolig.

Eftersom Cu-ledningsförmågan är så hög är dess förmåga att överföra värme också ganska hög. För att tillverka kopparlegeringar med hög ledningsförmåga krävs att legeringar är resistenta mot överhettning när de bär elektrisk ström. Detta är avgörande för energiöverföring, eftersom högre värme kommer att påverka motståndet.

Koppar används på många sätt, både fysiskt och biologiskt. Det används också i jordbruket som ett gift. Lösningar av koppar används ofta som en del av kemiska tester. I kroppen spelar koppar en roll som ett väsentligt element som är nödvändigt för energiöverföring i celler. Vissa kräftdjur använder till och med koppar istället för järn som sin primära syretransportör.

Koppar används naturligtvis vid tillverkning av mynt; äldre öre är ett exempel. Faktum är att de flesta mynt innehåller åtminstone lite koppar i dem.

Koppar används oftast vid överföring och leverans av el till alla vardagliga saker du använder. Koppar används i stor utsträckning i elektriska ledningar, konstruktion, maskiner, telekommunikation, kraftöverföring, transport och andra industriella användningar. Den kan användas för kablar, transformatorer och anslutningsdelar. Koppar används också i datorer och mikrokretsar.

När marknaden för hållbar energi växer växer efterfrågan på koppar också. Koppar är extremt användbart inom många områden och kan också återvinnas om och om igen. Därför är det en nyckelkomponent i system för förnybar energi. Faktum är att sol-, vind- och elfordonsindustrin är beroende av koppar för att ansluta dem till elnätet. Elfordon kräver mycket mer koppar än bensindrivna fordon. Koppars höga konduktivitet gör den mycket effektiv. Det verkar passande att den äldsta använda metallen av människor kommer att fortsätta att erbjuda fördelar långt in i framtiden.