.Kupari arkkitehtuuriin ja taiteeseen
※ Putkijärjestelmä
Kuparivesiputkien etujen, kuten kauniin ja kestävän, helpon asennuksen, palonkestävän ja hygieenisen, ansiosta sillä on huomattavasti parempi hinta-laatusuhde verrattuna galvanoituihin teräsputkiin ja muoviputkiin. Asuin- ja julkisissa rakennuksissa kupariputkia suositaan yhä enemmän vesi-, lämmitys-, kaasu- ja sprinklerijärjestelmissä, ja niistä on tullut suosituin materiaali tällä hetkellä. Kehittyneissä maissa kupariset vesihuoltojärjestelmät ovat muodostaneet suuren osan. Manhattan Building New Yorkissa, maailman kuudenneksi korkein rakennus, käyttää 60,000 jalkaa (10,000 kilometriä) kupariputkia pelkästään vesihuoltoon. Euroopassa teräsputkien kulutus juomaveteen on erittäin suurta. Keskimääräinen teräsputkien kulutus juomaveteen Isossa-Britanniassa on 1,6 kiloa henkilöä kohden vuodessa ja Japanissa 0,2 kiloa. Koska galvanoidut teräsputket ovat alttiita ruostumaan, monet maat ovat kieltäneet ne. Kotimaani on ehdottoman tärkeää edistää kupariputkijärjestelmien käyttöä talonrakentamisessa.
※ Talon sisustus
Euroopassa on perinne käyttää läpimeneviä levyjä kattojen ja räystäiden valmistukseen. Pohjoismaissa sitä käytetään jopa seinäkoristeena. Kuparilla on hyvä ilmakehän korroosionkestävyys, se on kestävää ja voidaan kierrättää. Sillä on hyvä prosessoitavuus ja siitä voidaan helposti tehdä monimutkaisia muotoja. Siinä on myös kauniita värejä, joten se sopii hyvin kodin sisustamiseen. Sillä on pitkä käyttöhistoria vanhojen rakennusten, kuten kirkkojen, katoilla, ja se säteilee edelleen houkuttelevaa loistoa. Sitä käytetään myös yhä enemmän nykyaikaisten suurten rakennusten ja jopa asuntojen ja talojen rakentamisessa. Esimerkiksi Lontoossa "Commonwealth Council" -rakennuksella, joka edustaa modernia brittiläistä arkkitehtuuritaidetta, on monimutkainen kattomuoto, joka on rakennettu kuparilevyistä ja painaa noin 25 tonnia; vuonna 1966 avattu Crystal Palace -urheilukeskus käyttää 60 tonnia kuparia aaltoilevan katon jne. valmistamiseen. Tilastojen mukaan kattojen valmistukseen käytettyjen kuparilevyjen keskimääräinen vuosikulutus Saksassa on {{6} },8 kiloa henkilöä kohden, ja Yhdysvalloissa se on 0,2 kiloa.
Lisäksi talon sisustuksessa, kuten ovenkahvat, lukot, ikkunaluukut, kaiteet, valaisimet, seinäkoristeet ja keittiövälineet jne., käytetään terästuotteita, jotka eivät ole vain kestäviä ja desinfioituja, vaan myös koristelevat tyylikkäällä tunnelmalla , ja ihmiset rakastavat niitä syvästi.
※ patsaita ja käsitöitä
Maailmassa ei ole muuta metallia, jota voitaisiin käyttää yhtä laajasti kuin kuparia erilaisten käsitöiden valmistukseen. Se on ollut suosittu muinaisista ajoista nykypäivään. Nykypäivän kaupunkirakentamisessa monet muistomerkit, valetut kellot, kolmijalat, patsaat, Buddha-patsaat, antiikkituotteet jne. käyttävät suuria määriä valettuja kupariseoksia. Nykyaikaiset soittimet, kuten huilut, on valmistettu valkoisesta kuparista ja saksofonit messingistä. Erilaiset hienot taideteokset, edullinen kultapinnoitus sekä kulta- ja hopeakorujen jäljitelmät vaativat myös eri komponenttien kupariseosten käyttöä.
Hongkongin Tian Tan Buddha, rakennettu vuonna 1996, on valmistettu tina-, sinkki- ja lyijypronssivaluista. Se on 26 metriä korkea ja painaa 206 tonnia. Nanhai Guanyin Buddha Putuo-vuorella, Zhejiangissa, rakennettu vuonna 1997, on 20 metriä korkea ja painaa 70 tonnia. Se on maailman ensimmäinen jättimäinen pronssipatsas, joka on rakennettu kultamateriaaleilla. Myöhemmin Wuxissa valmistui 88-metrikorkuinen pronssinen patsas Sakyamuni Buddhasta.
※ kolikot
Siitä lähtien, kun esi-isämme käyttivät kolikoita liiketoimiin, kuparia ja kupariseoksia on käytetty kolikoiden valmistukseen, mikä on siirtynyt sukupolvelta toiselle. Nykyaikaisten kolikkopuhelimien, ratsastuksen ja ostosten kehittymisen myötä kolikoiden valmistuksessa käytetyn teräksen määrä on lisääntynyt.
Kuparikolikoita käytettäessä koon muuttamisen lisäksi on erittäin kätevää käyttää erilaisia metalliseoskomponentteja ja muuttaa metalliseoksen väriä erilaisten valuuttojen valmistamiseen ja erottamiseen. Yleisesti käytettyjä ovat "hopeakolikot", jotka sisältävät 25 % nikkeliä, messinkikolikot, jotka sisältävät 20 % sinkkiä ja 1 % tinaa, sekä "kupari" kolikot, jotka sisältävät pienen määrän tinaa (3 %) ja sinkkiä (1,5 %). Kuparikolikoiden valmistukseen kuluu vuosittain tuhansia tonneja kuparia ympäri maailmaa. Pelkästään Lontoon Royal Mint tuottaa 700 miljoonaa kuparikolikkoa vuodessa, mikä vaatii noin 7,000 tonnia metallia.
H. Sovellus huipputeknologiassa
Kuparia ei käytetä vain laajasti perinteisillä teollisuudenaloilla, vaan sillä on myös tärkeä rooli nousevilla teollisuudenaloilla ja korkean teknologian aloilla. Esimerkiksi:
※ Tietokoneet
Tietotekniikka on korkean teknologian edelläkävijä. Se perustuu modernin ihmisen viisauden kiteytymiseen - tietokoneeseen, työkaluun, jolla käsitellään ja käsitellään jatkuvasti muuttuvaa ja laajaa tietoa. Tietokoneen sydän koostuu mikroprosessorista (mukaan lukien aritmeettinen yksikkö ja ohjain) ja muistista. Nämä peruskomponentit (laitteistot) ovat suuren mittakaavan integroituja piirejä, joissa on kymmeniä miljoonia toisiinsa kytkettyjä transistoreita, vastuksia, kondensaattoreita ja muita komponentteja, jotka on jaettu pienille siruille nopeiden numeeristen laskelmien, loogisten toimintojen ja suurten tietomäärien tallentamiseksi. Näiden integroitujen piirien sirut on koottava johtokehysten ja painettujen piirien läpi toimiakseen. Edellisestä luvusta "Sovellukset elektroniikkateollisuudessa" voimme nähdä, että kupari ja kupariseokset eivät ole vain tärkeitä materiaaleja lyijykehyksissä, juotoksissa ja painetuissa piirilevyissä; niillä voi myös olla tärkeä rooli pienten komponenttien yhdistämisessä integroiduissa piireissä.
※ Suprajohtavuus ja matala lämpötila
Yleisten materiaalien (paitsi puolijohteiden) resistanssi pienenee lämpötilan laskiessa. Kun lämpötila laskee hyvin alhaiseksi, joidenkin materiaalien kestävyys katoaa kokonaan. Tätä ilmiötä kutsutaan suprajohtavuudeksi. Korkeinta lämpötilaa, jossa suprajohtavuus ilmenee, kutsutaan materiaalin suprajohtavuuden kriittiseksi lämpötilaksi. Suprajohtavuuden löytö on avannut uuden maailman sähkön käytölle. Kun resistanssi on nolla, voidaan tuottaa erittäin suuri (teoreettisesti ääretön) virta käyttämällä hyvin pientä jännitettä, ja voidaan saada valtava magneettikenttä ja magneettinen voima; tai kun virta kulkee sen läpi, jännite ei vähene eikä sähköenergia häviä. Ilmeisesti sen käytännön soveltaminen aiheuttaa muutoksia ihmisen tuotannossa ja elämässä, ja se on herättänyt paljon huomiota.
Tavallisissa metalleissa suprajohtavuus ilmenee kuitenkin vain, kun lämpötila lasketaan hyvin lähelle absoluuttista nollaa (-273 astetta C), mikä on teknisesti vaikea saavuttaa. Viime vuosina on kehitetty joitakin suprajohtavia metalliseoksia, joiden kriittiset lämpötilat ovat korkeammat kuin puhtaiden metallien. Esimerkiksi Nb3Sn-lejeeringin kriittinen lämpötila on 18,1 K. Niiden käyttö on kuitenkin erottamaton kuparista. Ensinnäkin näiden metalliseosten on toimittava erittäin alhaisissa lämpötiloissa ja saatava alhaiset lämpötilat kaasujen nesteyttämisen kautta. Esimerkiksi nestemäisen heliumin, nestemäisen vedyn ja nestetypen nesteytyslämpötilat ovat 4K (-269 astetta C), 20 K (-253 astetta C) ja 77 K (-196 astetta C). Kuparilla on edelleen hyvä sitkeys ja plastisuus niin alhaisissa lämpötiloissa, ja se on välttämätön rakenne- ja putkikuljetusmateriaali kryogeenisessä tekniikassa. Lisäksi suprajohtavat seokset, kuten Nb3Sn ja NbTi, ovat erittäin hauraita ja vaikeita prosessoida profiileiksi. Ne on yhdistettävä kuparin kanssa vaippamateriaalina. Tällä hetkellä näitä suprajohtavia materiaaleja on käytetty vahvojen magneettien valmistukseen, ja niitä on käytetty ydinmagneettisissa resonanssilaitteissa lääketieteellistä diagnoosia varten ja joissakin vahvoissa magneettisissa erottimissa kaivoksissa. Yli 500 kilometriä tunnissa nopeuteen suunnitellut maglev-junat luottavat myös näihin suprajohtaviin magneetteihin junien ripustamiseksi, pyörän ja kiskon välisen kosketuksen välttämiseksi ja vaunujen nopean toiminnan saavuttamiseksi.
※ Ilmailutekniikka
Raketeissa, satelliiteissa ja avaruussukkuloissa käytetään mikroelektronisten ohjausjärjestelmien ja instrumenttien sekä instrumentointilaitteiden lisäksi myös kuparia ja kupariseoksia. Esimerkiksi: rakettimoottorin polttokammio ja työntökammio voidaan jäähdyttää teräksen erinomaisella lämmönjohtavuudella lämpötilan pitämiseksi sallitulla alueella. Ariana 5 -raketin palotilassa käytetään kupari-hopea-yhdistelmää. Tässä kammiossa käsitellään 360 jäähdytyskanavaa, ja nestemäistä vetyä syötetään jäähdytykseen raketin laukaisun yhteydessä.
Lisäksi kupariseokset ovat vakiomateriaaleja satelliittirakenteiden kantaville komponenteille. Satelliittien aurinkopaneelit on yleensä valmistettu kuparista ja useiden muiden elementtien seoksista.
※ Korkeaenerginen fysiikka
Aineen rakenteen mysteerin paljastaminen on tärkeä perusaihe, jota tutkijat jatkuvasti jatkavat. Jokaisella askeleella syvemmälle tämän asian ymmärtämisessä on merkittävä vaikutus ihmiskuntaan. Nykyinen atomienergian käyttö on esimerkki. Modernin fysiikan uusin tutkimus on osoittanut, että aineen pienimmät rakennuspalikat eivät ole molekyylejä ja atomeja, vaan niitä miljardeja kertoja pienempiä kvarkkeja ja leptoneja. Nyt näiden alkuainehiukkasten tutkimusta tehdään usein erittäin korkealla reaktioenergialla, joka on satoja kertoja suurempi kuin ydinpommin räjähdyksen aikana tapahtuva ydintoiminta, jota kutsutaan korkeaenergiseksi fysiikaksi. Tällainen korkea energia saadaan varautuneilla hiukkasilla voimakkaassa magneettikentässä pitkän matkan kiihdytyksen jälkeen, "pommittamalla" kiinteää kohdetta (korkeanenerginen kiihdytin) tai kahden vastakkaisiin suuntiin kiihtyvän hiukkasen törmäämisellä toisiinsa (collider). Tätä varten on tarpeen käyttää terästä käämeinä pitkän matkan vahvan magneettikentän kanavan rakentamiseen. Lisäksi samanlainen rakenne vaaditaan myös kontrolloidussa lämpöydinreaktiolaitteessa. Suuren virran synnyttämän lämmön aiheuttaman lämpötilan nousun vähentämiseksi nämä magneettikanavat on kierretty ontoilla erikoismuotoisilla kuparitankoilla, jotta väliaine voidaan ohjata sisään jäähdytystä varten.
