.ทองแดงสำหรับสถาปัตยกรรมและศิลปะ

.ทองแดงสำหรับสถาปัตยกรรมและศิลปะ

※ ระบบท่อ

เนื่องจากข้อดีของท่อน้ำทองแดง เช่น สวยงาม ทนทาน ติดตั้งง่าย ทนไฟ และถูกสุขอนามัย จึงมีอัตราส่วนราคาต่อประสิทธิภาพที่เหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับท่อเหล็กชุบสังกะสีและท่อพลาสติก ในอาคารที่พักอาศัยและอาคารสาธารณะ ท่อทองแดงได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับระบบประปา ระบบทำความร้อน ระบบจ่ายแก๊ส และระบบฉีดน้ำดับเพลิง และกลายเป็นวัสดุที่ต้องการในปัจจุบัน ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ระบบประปาทองแดงมีสัดส่วนขนาดใหญ่ อาคารแมนฮัตตันในนิวยอร์ก ซึ่งเป็นอาคารที่สูงเป็นอันดับหกของโลก ใช้ท่อทองแดงยาว 60,000 ฟุต (10,{4}} กิโลเมตร) สำหรับระบบประปาเพียงอย่างเดียว ในยุโรปการบริโภคท่อเหล็กสำหรับน้ำดื่มมีปริมาณมาก ปริมาณการใช้ท่อเหล็กสำหรับน้ำดื่มโดยเฉลี่ยในสหราชอาณาจักรอยู่ที่ 1.6 กิโลกรัมต่อคนต่อปี และในญี่ปุ่นอยู่ที่ 0.2 กิโลกรัม เนื่องจากท่อเหล็กชุบสังกะสีมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิม หลายประเทศจึงสั่งห้าม ประเทศของฉันจำเป็นต้องส่งเสริมการใช้ระบบท่อทองแดงในการก่อสร้างบ้าน

※ ของตกแต่งบ้าน

ในยุโรป เป็นประเพณีที่จะใช้แผ่นทะลุมาทำหลังคาและชายคา ในประเทศนอร์ดิกยังใช้เป็นการตกแต่งผนังด้วยซ้ำ ทองแดงมีความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศได้ดี ทนทาน และสามารถรีไซเคิลได้ มีความสามารถในการแปรรูปที่ดีและสามารถทำเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย อีกทั้งยังมีสีสันที่สวยงามจึงเหมาะมากในการตกแต่งบ้าน มีประวัติการใช้งานมายาวนานบนหลังคาอาคารโบราณ เช่น โบสถ์ และยังคงเปล่งประกายแวววาวที่น่าดึงดูด นอกจากนี้ยังใช้มากขึ้นในการก่อสร้างอาคารขนาดใหญ่ที่ทันสมัย ​​แม้กระทั่งอพาร์ตเมนต์และบ้านเรือน ตัวอย่างเช่น ในลอนดอน อาคาร "Commonwealth Council" ซึ่งแสดงถึงศิลปะสถาปัตยกรรมสมัยใหม่ของอังกฤษ มีรูปทรงหลังคาที่ซับซ้อน สร้างด้วยแผ่นทองแดง หนักประมาณ 25 ตัน ศูนย์กีฬาคริสตัลพาเลซซึ่งเปิดในปี 1966 ใช้ทองแดง 60 ตันเพื่อสร้างหลังคาหยัก ฯลฯ ตามสถิติแล้ว ปริมาณการใช้แผ่นทองแดงที่ใช้สำหรับหลังคาในเยอรมนีโดยเฉลี่ยต่อปีคือ {{6} }.8 กิโลกรัมต่อคน และในสหรัฐอเมริกาคือ 0.2 กิโลกรัม

นอกจากนี้การตกแต่งบ้าน เช่น มือจับประตู กุญแจ บานประตูหน้าต่าง ราวบันได โคมไฟ ของตกแต่งผนังและอุปกรณ์ในครัว เป็นต้น ใช้ผลิตภัณฑ์เหล็กที่ไม่เพียงแต่ทนทานและฆ่าเชื้อเท่านั้น แต่ยังตกแต่งด้วยบรรยากาศที่หรูหรา และเป็นที่รักของผู้คนอย่างลึกซึ้ง

※ รูปปั้นและงานฝีมือ

ไม่มีโลหะอื่นใดในโลกที่สามารถนำมาใช้อย่างแพร่หลายเท่ากับทองแดงเพื่อทำงานฝีมือต่างๆ ได้รับความนิยมตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน ในการก่อสร้างในเมืองในปัจจุบัน อนุสาวรีย์ต่างๆ ระฆังหล่อ ขาตั้งสามขา รูปปั้น พระพุทธรูป สินค้าโบราณ ฯลฯ ใช้โลหะผสมทองแดงหล่อจำนวนมาก เครื่องดนตรีสมัยใหม่ เช่น ฟลุต ทำจากทองแดงสีขาว และแซกโซโฟนทำจากทองเหลือง งานศิลปะประณีตต่างๆ การชุบทองราคาไม่แพง และเครื่องประดับทองและเงินเลียนแบบยังต้องใช้โลหะผสมทองแดงในส่วนประกอบต่างๆ

พระพุทธเทียนถานแห่งฮ่องกง สร้างขึ้นในปี 1996 หล่อด้วยดีบุก สังกะสี และทองแดง สูง 26 เมตร และหนัก 206 ตัน พระพุทธเจ้าแม่กวนอิมหนานไห่ในภูเขาผู่โถว เจ้อเจียง สร้างขึ้นเมื่อปี 1997 มีความสูง 20 เมตร และหนัก 70 ตัน เป็นรูปปั้นทองสัมฤทธิ์ขนาดยักษ์องค์แรกของโลกที่สร้างขึ้นด้วยวัสดุเลียนแบบทอง ต่อมา รูปปั้นทองสัมฤทธิ์สูง 88- ของพระศากยมุนีพุทธเจ้าก็สร้างเสร็จในเมืองอู๋ซี

※ เหรียญ

เนื่องจากบรรพบุรุษของเราใช้เหรียญในการทำธุรกรรม จึงมีการนำทองแดงและโลหะผสมทองแดงมาทำเหรียญ ซึ่งสืบทอดกันมาจากรุ่นสู่รุ่น ด้วยการพัฒนาโทรศัพท์แบบหยอดเหรียญที่ทันสมัย ​​การขี่ม้าและการช็อปปิ้ง ฯลฯ ทำให้ปริมาณเหล็กที่ใช้ในการผลิตเหรียญเพิ่มขึ้น

ในการใช้เหรียญทองแดง นอกเหนือจากการเปลี่ยนขนาดแล้ว การใช้ส่วนประกอบโลหะผสมที่แตกต่างกันและเปลี่ยนสีโลหะผสมเพื่อสร้างและแยกแยะสกุลเงินที่แตกต่างกันนั้นสะดวกมาก ที่ใช้กันทั่วไปคือ "เหรียญเงิน" ที่มีส่วนผสมของนิกเกิล 25%, เหรียญทองเหลืองที่มีส่วนผสมของสังกะสี 20% และดีบุก 1% และเหรียญ "ทองแดง" ที่บรรจุดีบุกจำนวนเล็กน้อย (3%) และสังกะสี (1.5%) ทุกปีมีการใช้ทองแดงหลายพันตันในการผลิตเหรียญทองแดงทั่วโลก โรงกษาปณ์ในลอนดอนเพียงแห่งเดียวผลิตเหรียญทองแดงได้ 700 ล้านเหรียญทุกปี ซึ่งต้องใช้โลหะประมาณ 7,{8}} ตัน

ซ. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชั้นสูง

ทองแดงไม่เพียงแต่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเกิดใหม่และสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอีกด้วย ตัวอย่างเช่น:

※ คอมพิวเตอร์

เทคโนโลยีสารสนเทศถือเป็นบรรพบุรุษของเทคโนโลยีชั้นสูง ขึ้นอยู่กับการตกผลึกของภูมิปัญญามนุษย์ยุคใหม่ คอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือในการประมวลผลและจัดการกับข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและมากมาย หัวใจของคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ (รวมทั้งหน่วยเลขคณิตและตัวควบคุม) และหน่วยความจำ ส่วนประกอบพื้นฐาน (ฮาร์ดแวร์) เหล่านี้เป็นวงจรรวมขนาดใหญ่ โดยมีทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และส่วนประกอบอื่นๆ ที่เชื่อมต่อถึงกันหลายสิบล้านตัวกระจายอยู่บนชิปขนาดเล็กเพื่อทำการคำนวณตัวเลขอย่างรวดเร็ว การดำเนินการทางตรรกะ และการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก ชิปของวงจรรวมเหล่านี้จะต้องประกอบผ่านลีดเฟรมและวงจรพิมพ์จึงจะทำงานได้ จากบทที่แล้ว "การใช้งานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์" เราจะเห็นได้ว่าทองแดงและโลหะผสมของทองแดงไม่เพียงแต่เป็นวัสดุที่สำคัญในลีดเฟรม สารบัดกรี และแผงวงจรพิมพ์เท่านั้น นอกจากนี้ยังสามารถมีบทบาทสำคัญในการเชื่อมต่อส่วนประกอบเล็กๆ ในวงจรรวมอีกด้วย

※ ตัวนำยิ่งยวดและอุณหภูมิต่ำ

ความต้านทานของวัสดุทั่วไป (ยกเว้นสารกึ่งตัวนำ) จะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำมาก ความต้านทานของวัสดุบางชนิดจะหายไปโดยสิ้นเชิง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด อุณหภูมิสูงสุดที่เกิดความเป็นตัวนำยิ่งยวดเรียกว่าอุณหภูมิวิกฤตของตัวนำยิ่งยวดของวัสดุ การค้นพบความเป็นตัวนำยิ่งยวดได้เปิดโลกใหม่สำหรับการใช้ไฟฟ้า เมื่อความต้านทานเป็นศูนย์ กระแสไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มาก (ตามทฤษฎีไม่มีที่สิ้นสุด) สามารถถูกสร้างขึ้นได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กมาก และสามารถรับสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่และแรงแม่เหล็กได้ หรือเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านก็ไม่มีการลดแรงดันไฟฟ้าและไม่สูญเสียพลังงานไฟฟ้า เห็นได้ชัดเจนว่าการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการผลิตและชีวิตของมนุษย์ และได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม สำหรับโลหะธรรมดา สภาพการนำยิ่งยวดจะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่ออุณหภูมิลดลงจนใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์มาก (-273 องศา C) ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุในทางวิศวกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพัฒนาโลหะผสมตัวนำยิ่งยวดบางตัว และอุณหภูมิวิกฤติของพวกมันก็สูงกว่าโลหะบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิวิกฤตของโลหะผสม Nb3Sn คือ 18.1K อย่างไรก็ตามการใช้งานของพวกเขาแยกออกจากทองแดงไม่ได้ ประการแรก โลหะผสมเหล่านี้ต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำมาก และได้อุณหภูมิต่ำผ่านการทำให้ก๊าซกลายเป็นของเหลว ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการทำให้เป็นของเหลวของฮีเลียมเหลว ไฮโดรเจนเหลว และไนโตรเจนเหลวคือ 4K (-269 องศา C), 20K (-253 องศา C) และ 77K (-196 องศา C) ตามลำดับ ทองแดงยังคงมีความเหนียวและความเป็นพลาสติกที่ดีที่อุณหภูมิต่ำเช่นนี้ และเป็นวัสดุการขนส่งทางโครงสร้างและทางท่อที่ขาดไม่ได้ในวิศวกรรมไครโอเจนิก นอกจากนี้ อัลลอยด์ตัวนำยิ่งยวด เช่น Nb3Sn และ NbTi มีความเปราะมากและยากต่อการแปรรูปเป็นโปรไฟล์ พวกเขาจะต้องรวมกับทองแดงเป็นวัสดุเปลือก ปัจจุบัน วัสดุตัวนำยิ่งยวดเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กแรงสูง และถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์เพื่อการวินิจฉัยทางการแพทย์ และตัวคั่นแม่เหล็กแรงสูงบางตัวในเหมือง รถไฟแม็กเลฟที่กำลังวางแผนที่จะมีความเร็วมากกว่า 500 กิโลเมตรต่อชั่วโมงยังต้องอาศัยแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเหล่านี้เพื่อระงับรถไฟ หลีกเลี่ยงการต้านทานการสัมผัสระหว่างล้อกับราง และเพื่อให้ตู้โดยสารทำงานด้วยความเร็วสูงได้

※ เทคโนโลยีการบินและอวกาศ

ในจรวด ดาวเทียม และกระสวยอวกาศ นอกเหนือจากระบบควบคุมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือและอุปกรณ์วัดผลแล้ว ส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างยังใช้ทองแดงและโลหะผสมทองแดงอีกด้วย ตัวอย่างเช่น: ห้องเผาไหม้และห้องแทงของเครื่องยนต์จรวดสามารถระบายความร้อนได้ด้วยการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมของเหล็กเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่อนุญาต ห้องเผาไหม้ของจรวด Ariana 5 ใช้โลหะผสมทองแดงผสมเงิน ช่องระบายความร้อน 360 ช่องได้รับการประมวลผลในห้องนี้ และมีการใช้ไฮโดรเจนเหลวเพื่อระบายความร้อนเมื่อปล่อยจรวด

นอกจากนี้ โลหะผสมทองแดงยังเป็นวัสดุมาตรฐานสำหรับส่วนประกอบรับน้ำหนักในโครงสร้างดาวเทียมอีกด้วย แผงโซลาร์เซลล์บนดาวเทียมมักทำจากทองแดงและโลหะผสมขององค์ประกอบอื่นๆ อีกหลายองค์ประกอบ

※ ฟิสิกส์พลังงานสูง

การเปิดเผยความลึกลับของโครงสร้างของสสารถือเป็นหัวข้อพื้นฐานสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ติดตามอย่างต่อเนื่อง ทุกขั้นตอนในการทำความเข้าใจประเด็นนี้จะมีผลกระทบอย่างมากต่อมนุษยชาติ การใช้พลังงานปรมาณูในปัจจุบันเป็นตัวอย่าง การวิจัยล่าสุดในฟิสิกส์สมัยใหม่พบว่าหน่วยการสร้างที่เล็กที่สุดของสสารไม่ใช่โมเลกุลและอะตอม แต่เป็นควาร์กและเลปตันที่เล็กกว่าพวกมันหลายพันล้านเท่า ขณะนี้การวิจัยอนุภาคมูลฐานเหล่านี้มักดำเนินการภายใต้พลังงานปฏิกิริยาที่สูงมาก ซึ่งสูงกว่าการกระทำของนิวเคลียร์หลายร้อยเท่าระหว่างการระเบิดของระเบิดปรมาณู ซึ่งเรียกว่าฟิสิกส์พลังงานสูง พลังงานสูงดังกล่าวได้มาจากอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็กแรงสูง หลังจากการเร่งความเร็วในระยะไกล "การทิ้งระเบิด" ไปยังเป้าหมายคงที่ (เครื่องเร่งพลังงานสูง) หรือโดยอนุภาคสองตัวที่เร่งในทิศทางตรงกันข้ามที่ชนกัน (เครื่องชนกัน) ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องใช้เหล็กเป็นขดลวดเพื่อสร้างช่องสนามแม่เหล็กแรงสูงในระยะไกล นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องมีโครงสร้างที่คล้ายกันในอุปกรณ์ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุม เพื่อลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ ช่องแม่เหล็กเหล่านี้จะถูกพันด้วยแท่งทองแดงรูปทรงพิเศษกลวงเพื่อให้ตัวกลางสามารถผ่านเข้าไปเพื่อระบายความร้อนได้