.Cobre para la arquitectura y el arte
※ Sistema de tuberías
Debido a las ventajas de las tuberías de agua de cobre, como su belleza, durabilidad, fácil instalación, resistencia al fuego y sanitarias, tienen una relación precio-rendimiento significativamente superior en comparación con las tuberías de acero galvanizado y las tuberías de plástico. En edificios residenciales y públicos, las tuberías de cobre son cada vez más utilizadas para el suministro de agua, calefacción, suministro de gas y sistemas de rociadores contra incendios, y se han convertido en el material preferido en la actualidad. En los países desarrollados, los sistemas de suministro de agua de cobre han representado una gran proporción. El edificio Manhattan de Nueva York, el sexto edificio más alto del mundo, utiliza 60,000 pies (10,000 kilómetros) de tuberías de cobre sólo para el sistema de suministro de agua. En Europa, el consumo de tuberías de acero para agua potable es muy elevado. El consumo medio de tuberías de acero para agua potable en el Reino Unido es de 1,6 kilogramos por persona al año y en Japón es de 0,2 kilogramos. Dado que los tubos de acero galvanizado son propensos a oxidarse, muchos países los han prohibido. Es imperativo que mi país promueva el uso de sistemas de tuberías de cobre en la construcción de viviendas.
※ Decoración de la casa
En Europa, es tradición utilizar placas pasantes para fabricar techos y aleros. En los países nórdicos se utiliza incluso como decoración de paredes. El cobre tiene buena resistencia a la corrosión atmosférica, es duradero y puede reciclarse. Tiene buena procesabilidad y se puede transformar fácilmente en formas complejas. También tiene bonitos colores, por lo que es muy adecuado para la decoración de la casa. Tiene una larga historia de aplicación en los tejados de edificios antiguos, como iglesias, y todavía emite un brillo atractivo. También se utiliza cada vez más en la construcción de grandes edificios modernos e incluso apartamentos y casas. Por ejemplo, en Londres, el edificio "Commonwealth Council", que representa el arte arquitectónico británico moderno, tiene una forma de techo compleja, construida con placas de cobre, que pesa alrededor de 25 toneladas; el centro deportivo Crystal Palace, inaugurado en 1966, utiliza 60 toneladas de cobre para hacer un techo ondulado, etc. Según las estadísticas, el consumo anual promedio de placas de cobre utilizadas para techos en Alemania es de {{6} }.8 kilogramos por persona, y en Estados Unidos es de 0,2 kilogramos.
Además, la decoración de la casa, como manijas de puertas, cerraduras, contraventanas, barandillas, lámparas, adornos de paredes y utensilios de cocina, etc., utiliza productos de acero que no solo son duraderos y desinfectados, sino que también decoran con un ambiente elegante. y son profundamente amados por la gente.
※ Estatuas y artesanías.
No existe ningún otro metal en el mundo que pueda usarse tan ampliamente como el cobre para realizar diversas artesanías. Ha sido popular desde la antigüedad hasta la actualidad. En la construcción urbana actual, diversos monumentos, campanas fundidas, trípodes, estatuas, estatuas de Buda, productos antiguos, etc., utilizan una gran cantidad de aleaciones de cobre fundido. Los instrumentos musicales modernos, como las flautas, están hechos de cobre blanco y los saxofones, de latón. Varias obras de arte exquisitas, chapados en oro económicos y joyas de imitación de oro y plata también requieren el uso de aleaciones de cobre de varios componentes.
El Buda Tian Tan de Hong Kong, construido en 1996, está hecho de piezas fundidas de bronce de estaño, zinc y plomo. Tiene 26 metros de altura y pesa 206 toneladas. El Buda Nanhai Guanyin en la montaña Putuo, Zhejiang, construido en 1997, tiene 20 metros de altura y pesa 70 toneladas. Es la primera estatua gigante de bronce del mundo construida con materiales de imitación de oro. Posteriormente, se completó en Wuxi una estatua de bronce de 88-metros de altura del Buda Sakyamuni.
※ Monedas
Desde que nuestros antepasados utilizaron monedas para transacciones, se ha utilizado cobre y aleaciones de cobre para fabricar monedas, que se han transmitido de generación en generación. Con el desarrollo de los teléfonos modernos que funcionan con monedas, los viajes y las compras, etc., ha aumentado la cantidad de acero utilizado en la fabricación de monedas.
En la aplicación de monedas de cobre, además de cambiar el tamaño, es muy conveniente utilizar diferentes componentes de aleación y cambiar el color de la aleación para hacer y distinguir diferentes denominaciones de moneda. Las más utilizadas son las "monedas de plata" que contienen un 25% de níquel, las monedas de latón que contienen un 20% de zinc y un 1% de estaño y las monedas de "cobre" que contienen una pequeña cantidad de estaño (3%) y zinc (1,5%). Cada año se consumen miles de toneladas de cobre en la producción de monedas de cobre en todo el mundo. Sólo la Royal Mint de Londres produce 700 millones de monedas de cobre cada año, lo que requiere alrededor de 7000 toneladas de metal.
H. Aplicación en alta tecnología
El cobre no sólo se utiliza ampliamente en las industrias tradicionales, sino que también desempeña un papel importante en las industrias emergentes y en los campos de alta tecnología. Por ejemplo:
※ Ordenadores
La tecnología de la información es la precursora de la alta tecnología. Se basa en la cristalización de la sabiduría humana moderna: la computadora, una herramienta para procesar y manejar información vasta y en constante cambio. El corazón de la computadora está compuesto por un microprocesador (que incluye una unidad aritmética y un controlador) y una memoria. Estos componentes básicos (hardware) son circuitos integrados a gran escala, con decenas de millones de transistores, resistencias, condensadores y otros componentes interconectados distribuidos en pequeños chips para realizar cálculos numéricos rápidos, operaciones lógicas y grandes cantidades de almacenamiento de información. Los chips de estos circuitos integrados deben ensamblarse mediante marcos de conductores y circuitos impresos para funcionar. Del capítulo anterior "Aplicaciones en la industria electrónica", podemos ver que el cobre y las aleaciones de cobre no solo son materiales importantes en marcos de conductores, soldaduras y placas de circuito impreso; También pueden desempeñar un papel importante en la interconexión de componentes diminutos en circuitos integrados.
※ Superconductividad y baja temperatura.
La resistencia de los materiales en general (excepto los semiconductores) disminuye a medida que disminuye la temperatura. Cuando la temperatura baja mucho, la resistencia de algunos materiales desaparecerá por completo. Este fenómeno se llama superconductividad. La temperatura más alta a la que aparece la superconductividad se denomina temperatura crítica superconductora del material. El descubrimiento de la superconductividad ha abierto un nuevo mundo para el uso de la electricidad. Cuando la resistencia es cero, se puede generar una corriente muy grande (teóricamente infinita) aplicando un voltaje muy pequeño, y se puede obtener un campo magnético y una fuerza magnética enormes; o cuando la corriente lo atraviesa, no hay reducción de voltaje ni pérdida de energía eléctrica. Evidentemente, su aplicación práctica provocará cambios en la producción y la vida humana, y ha atraído mucha atención.
Sin embargo, en el caso de los metales ordinarios, la superconductividad sólo aparece cuando la temperatura se reduce a un nivel muy cercano al cero absoluto ({0}} grados C), lo cual es difícil de lograr en ingeniería. En los últimos años se han desarrollado algunas aleaciones superconductoras, cuyas temperaturas críticas son superiores a las de los metales puros. Por ejemplo, la temperatura crítica de la aleación Nb3Sn es 18,1 K. Sin embargo, su aplicación es inseparable del cobre. En primer lugar, estas aleaciones tienen que trabajar a temperaturas ultrabajas y obtener temperaturas bajas mediante la licuefacción de gases. Por ejemplo, las temperaturas de licuefacción del helio líquido, el hidrógeno líquido y el nitrógeno líquido son 4K (-269 grados C), 20 K (-253 grados C) y 77 K (-196 grados C) respectivamente. El cobre todavía tiene buena tenacidad y plasticidad a temperaturas tan bajas, y es un material estructural y de transporte de tuberías indispensable en la ingeniería criogénica. Además, las aleaciones superconductoras como Nb3Sn y NbTi son muy frágiles y difíciles de transformar en perfiles. Deben combinarse con cobre como material de revestimiento. En la actualidad, estos materiales superconductores se han utilizado para fabricar potentes imanes, y se han aplicado en dispositivos de resonancia magnética nuclear para diagnóstico médico y en algunos potentes separadores magnéticos en minas. Los trenes maglev que se planean para tener una velocidad de más de 500 kilómetros por hora también dependen de estos imanes superconductores para suspender los trenes, evitar la resistencia del contacto rueda-carril y lograr un funcionamiento de alta velocidad de los vagones.
※ Tecnología aeroespacial
En cohetes, satélites y transbordadores espaciales, además de los sistemas de control microelectrónicos y los instrumentos y equipos de instrumentación, muchos componentes clave también utilizan cobre y aleaciones de cobre. Por ejemplo: la cámara de combustión y la cámara de empuje del motor de cohete se pueden enfriar gracias a la excelente conductividad térmica del acero para mantener la temperatura dentro del rango permitido. La cámara de combustión del cohete Ariana 5 utiliza una aleación combinada de cobre y plata. En esta cámara se procesan 360 canales de refrigeración y se introduce hidrógeno líquido para enfriar cuando se lanza el cohete.
Además, las aleaciones de cobre también son materiales estándar para componentes portantes en estructuras satélite. Los paneles solares de los satélites suelen estar hechos de cobre y aleaciones de varios otros elementos.
※ Física de alta energía
Descubrir el misterio de la estructura de la materia es un tema básico importante que los científicos persiguen constantemente. Cada paso más profundo en la comprensión de este tema tendrá un impacto significativo en la humanidad. El uso actual de la energía atómica es un ejemplo. Las últimas investigaciones en física moderna han descubierto que los componentes más pequeños de la materia no son moléculas ni átomos, sino quarks y leptones que son miles de millones de veces más pequeños que ellos. Ahora bien, la investigación sobre estas partículas elementales se lleva a cabo a menudo bajo condiciones de energía de reacción extremadamente alta, cientos de veces mayor que la acción nuclear durante la explosión de una bomba atómica, lo que se denomina física de alta energía. Esta alta energía se obtiene mediante partículas cargadas en un fuerte campo magnético, después de una aceleración a larga distancia, "bombardeando" un objetivo fijo (acelerador de alta energía), o mediante dos partículas que aceleran en direcciones opuestas y chocan entre sí (colisionador). Para ello, es necesario utilizar acero como devanado para construir un canal de campo magnético fuerte de larga distancia. Además, también se requiere una estructura similar en un dispositivo de reacción termonuclear controlada. Para reducir el aumento de temperatura debido al calor generado por la gran corriente, estos canales magnéticos están enrollados con varillas huecas de cobre de formas especiales para que el medio pueda pasar para su enfriamiento.
