.Koper voor architectuur en kunst
※ Pijpleidingsysteem
Door de voordelen van koperen waterleidingen, zoals mooi en duurzaam, eenvoudige installatie, brandveilig en sanitair, heeft het een aanzienlijk betere prijs-prestatieverhouding vergeleken met gegalvaniseerde stalen buizen en kunststofbuizen. In woon- en openbare gebouwen worden koperen leidingen steeds vaker gebruikt voor watervoorziening, verwarming, gastoevoer en sprinklersystemen, en zijn ze momenteel het voorkeursmateriaal geworden. In de ontwikkelde landen hebben koperen watervoorzieningssystemen een groot deel voor hun rekening genomen. Het Manhattan Building in New York, het zesde hoogste gebouw ter wereld, gebruikt alleen al voor het watervoorzieningssysteem 10,{4} kilometer koperen leidingen. In Europa is het verbruik van stalen leidingen voor drinkwater zeer groot. Het gemiddelde verbruik van stalen buizen voor drinkwater in Groot-Brittannië bedraagt 1,6 kilogram per persoon per jaar, en in Japan 0,2 kilogram. Omdat gegalvaniseerde stalen buizen gevoelig zijn voor roest, hebben veel landen ze verboden. Het is absoluut noodzakelijk dat mijn land het gebruik van koperen leidingsystemen bij de woningbouw bevordert.
※ Huisdecoratie
In Europa is het een traditie om doorgaande platen te gebruiken voor het maken van daken en dakranden. In de Scandinavische landen wordt het zelfs gebruikt als wanddecoratie. Koper heeft een goede weerstand tegen atmosferische corrosie, is duurzaam en kan worden gerecycled. Het heeft een goede verwerkbaarheid en kan gemakkelijk in complexe vormen worden verwerkt. Bovendien heeft het prachtige kleuren, waardoor het zeer geschikt is voor huisdecoratie. Het wordt al lang toegepast op de daken van oude gebouwen zoals kerken, en straalt nog steeds een aantrekkelijke glans uit. Het wordt ook steeds vaker gebruikt bij de bouw van moderne grote gebouwen en zelfs appartementen en huizen. In Londen heeft het gebouw van de "Commonwealth Council", dat de moderne Britse architectuurkunst vertegenwoordigt, bijvoorbeeld een complexe dakvorm, gebouwd met koperen platen, met een gewicht van ongeveer 25 ton; het Crystal Palace Sports Center, dat in 1966 werd geopend, gebruikt 60 ton koper om een golvend dak te maken, enz. Volgens statistieken bedraagt het gemiddelde jaarlijkse verbruik van koperen platen die voor daken worden gebruikt in Duitsland {{6} },8 kilogram per persoon, en in de Verenigde Staten is dit 0,2 kilogram.
Bovendien wordt bij de decoratie van het huis, zoals deurklinken, sloten, luiken, balustrades, lampen, wanddecoraties en keukengerei enz. gebruik gemaakt van staalproducten die niet alleen duurzaam en gedesinfecteerd zijn, maar ook decoreren met een elegante sfeer. en zijn zeer geliefd bij mensen.
※ Beelden en ambachten
Er is geen ander metaal ter wereld dat zo breed kan worden gebruikt als koper voor verschillende ambachten. Het is populair vanaf de oudheid tot heden. In de hedendaagse stedelijke constructie gebruiken verschillende monumenten, gegoten klokken, statieven, beelden, Boeddhabeelden, antieke producten, enz. een grote hoeveelheid gegoten koperlegeringen. Moderne muziekinstrumenten, zoals fluiten, zijn gemaakt van wit koper en saxofoons zijn gemaakt van messing. Verschillende prachtige kunstwerken, goedkope vergulding en imitatie gouden en zilveren sieraden vereisen ook het gebruik van koperlegeringen van verschillende componenten.
De Hong Kong Tian Tan Buddha, gebouwd in 1996, is gemaakt van gietstukken van tin, zink en loodbrons. Het is 26 meter hoog en weegt 206 ton. De Nanhai Guanyin Boeddha op de Putuo-berg, Zhejiang, gebouwd in 1997, is 20 meter hoog en weegt 70 ton. Het is 's werelds eerste gigantische bronzen beeld gebouwd met imitatiegouden materialen. Vervolgens werd in Wuxi een 88-meter hoog bronzen beeld van Sakyamuni Boeddha voltooid.
※ Munten
Sinds onze voorouders munten voor transacties gebruikten, zijn koper en koperlegeringen gebruikt om munten te maken, die van generatie op generatie zijn doorgegeven. Met de ontwikkeling van moderne telefoons met muntsysteem, paardrijden en winkelen, enz., is de hoeveelheid staal die wordt gebruikt bij het maken van munten toegenomen.
Bij de toepassing van koperen munten is het, naast het veranderen van de maat, erg handig om verschillende legeringscomponenten te gebruiken en de legeringskleur te veranderen om verschillende valutadenominaties te maken en te onderscheiden. Veelgebruikte munten zijn ‘zilveren munten’ die 25% nikkel bevatten, koperen munten die 20% zink en 1% tin bevatten, en ‘koperen’ munten die een kleine hoeveelheid tin (3%) en zink (1,5%) bevatten. Jaarlijks worden duizenden tonnen koper verbruikt bij de productie van koperen munten over de hele wereld. Alleen al de Royal Mint in Londen produceert elk jaar 700 miljoen koperen munten, waarvoor ongeveer 7,000 ton metaal nodig is.
H. Toepassing in geavanceerde technologie
Koper wordt niet alleen veel gebruikt in traditionele industrieën, maar speelt ook een belangrijke rol in opkomende industrieën en hightechgebieden. Bijvoorbeeld:
※ Computers
Informatietechnologie is de voorloper van hoogwaardige technologie. Het berust op de kristallisatie van de moderne menselijke wijsheid: de computer, een hulpmiddel om de steeds veranderende en enorme informatie te verwerken en te verwerken. Het hart van de computer bestaat uit een microprocessor (inclusief een rekeneenheid en een controller) en een geheugen. Deze basiscomponenten (hardware) zijn grootschalige geïntegreerde schakelingen, met tientallen miljoenen onderling verbonden transistors, weerstanden, condensatoren en andere componenten, verdeeld over kleine chips om snelle numerieke berekeningen, logische bewerkingen en grote hoeveelheden informatie-opslag uit te voeren. De chips van deze geïntegreerde schakelingen moeten worden geassembleerd via leadframes en gedrukte schakelingen om te kunnen werken. Uit het vorige hoofdstuk "Toepassingen in de elektronica-industrie" kunnen we zien dat koper en koperlegeringen niet alleen belangrijke materialen zijn in leadframes, soldeer en printplaten; ze kunnen ook een belangrijke rol spelen bij de onderlinge verbinding van kleine componenten in geïntegreerde schakelingen.
※ Supergeleiding en lage temperatuur
De weerstand van algemene materialen (behalve halfgeleiders) neemt af naarmate de temperatuur daalt. Wanneer de temperatuur zeer laag daalt, zal de weerstand van sommige materialen volledig verdwijnen. Dit fenomeen wordt supergeleiding genoemd. De hoogste temperatuur waarbij supergeleiding optreedt, wordt de supergeleidende kritische temperatuur van het materiaal genoemd. De ontdekking van supergeleiding heeft een nieuwe wereld geopend voor het gebruik van elektriciteit. Wanneer de weerstand nul is, kan een zeer grote (theoretisch oneindige) stroom worden gegenereerd door een zeer kleine spanning aan te leggen, en kunnen een enorm magnetisch veld en een enorme magnetische kracht worden verkregen; of wanneer de stroom er doorheen gaat, is er geen spanningsreductie en geen verlies van elektrische energie. Het is duidelijk dat de praktische toepassing ervan veranderingen in de menselijke productie en het leven zal veroorzaken, en het heeft veel aandacht getrokken.
Voor gewone metalen treedt supergeleiding echter alleen op als de temperatuur wordt verlaagd tot zeer dicht bij het absolute nulpunt (-273 graad C), wat moeilijk te bereiken is in de techniek. De afgelopen jaren zijn er enkele supergeleidende legeringen ontwikkeld, en hun kritische temperaturen zijn hoger dan die van zuivere metalen. De kritische temperatuur van een Nb3Sn-legering is bijvoorbeeld 18,1 K. Hun toepassing is echter onlosmakelijk verbonden met koper. In de eerste plaats moeten deze legeringen bij ultralage temperaturen werken en lage temperaturen verkrijgen door het vloeibaar maken van gassen. De vloeibaarmakingstemperaturen van vloeibaar helium, vloeibare waterstof en vloeibare stikstof zijn bijvoorbeeld respectievelijk 4K (-269 graad C), 20K (-253 graad C) en 77K (-196 graad C). Koper heeft nog steeds een goede taaiheid en plasticiteit bij zulke lage temperaturen, en is een onmisbaar constructie- en pijpleidingtransportmateriaal in de cryogene techniek. Bovendien zijn supergeleidende legeringen zoals Nb3Sn en NbTi zeer bros en lastig te verwerken tot profielen. Ze moeten worden gecombineerd met koper als omhulselmateriaal. Momenteel worden deze supergeleidende materialen gebruikt om sterke magneten te maken en toegepast in nucleaire magnetische resonantie-apparaten voor medische diagnose en in enkele sterke magnetische scheiders in mijnen. De magneettreinen die naar verwachting een snelheid van meer dan 500 kilometer per uur zullen halen, vertrouwen ook op deze supergeleidende magneten om de treinen op te hangen, de weerstand van wiel-railcontact te vermijden en een hoge snelheid van de rijtuigen te bereiken.
※ Lucht- en ruimtevaarttechnologie
In raketten, satellieten en space shuttles maken veel belangrijke componenten, naast micro-elektronische controlesystemen, instrumenten en instrumentatieapparatuur, ook gebruik van koper en koperlegeringen. Bijvoorbeeld: de verbrandingskamer en stuwkrachtkamer van de raketmotor kunnen worden gekoeld door de uitstekende thermische geleidbaarheid van staal om de temperatuur binnen het toegestane bereik te houden. De verbrandingskamer van de Ariana 5-raket maakt gebruik van een koper-zilver-gecombineerde legering. In deze kamer worden 360 koelkanalen verwerkt en wordt vloeibare waterstof geïntroduceerd voor koeling wanneer de raket wordt gelanceerd.
Daarnaast zijn koperlegeringen ook standaardmaterialen voor dragende onderdelen in satellietconstructies. De zonnepanelen op satellieten zijn meestal gemaakt van koper en legeringen van verschillende andere elementen.
※ Hoge-energiefysica
Het blootleggen van het mysterie van de structuur van materie is een belangrijk basisonderwerp waar wetenschappers voortdurend naar streven. Elke stap dieper in het begrip van deze kwestie zal een aanzienlijke impact hebben op de mensheid. Het huidige gebruik van atoomenergie is daar een voorbeeld van. Uit het laatste onderzoek in de moderne natuurkunde is gebleken dat de kleinste bouwstenen van materie geen moleculen en atomen zijn, maar quarks en leptonen die miljarden keren kleiner zijn dan deze. Nu wordt het onderzoek aan deze elementaire deeltjes vaak uitgevoerd onder extreem hoge reactie-energie die honderden keren hoger is dan de nucleaire actie tijdens een atoombomexplosie, wat hoge-energiefysica wordt genoemd. Dergelijke hoge energie wordt verkregen door geladen deeltjes in een sterk magnetisch veld, na versnelling over lange afstanden, door een vast doel te "bombarderen" (hoogenergetische versneller), of door twee deeltjes die in tegengestelde richtingen versnellen en met elkaar in botsing komen (botser). Daartoe is het noodzakelijk om staal als wikkelingen te gebruiken om een sterk magnetisch veldkanaal over lange afstanden te construeren. Bovendien is een soortgelijke structuur ook vereist in een gecontroleerd thermonucleair reactieapparaat. Om de temperatuurstijging als gevolg van de warmte die door de grote stroom wordt gegenereerd te verminderen, zijn deze magnetische kanalen omwikkeld met holle, speciaal gevormde koperen staafjes, zodat het medium ter koeling kan worden doorgelaten.
