Czysty proszek miedzi, składający się głównie z miedzi, jest elementem metalowym. Miedź jest miękkim metalem. Gdy powierzchnia jest właśnie przycięta, jest czerwono-pomarańczowa z metalicznym połyskiem, a prosta substancja jest fioletowo-czerwona. Ma dobrą ciągliwość, wysoką przewodność cieplną i przewodność, dlatego jest najczęściej stosowanym materiałem w kablach oraz elementach elektrycznych i elektronicznych. Może być również stosowany jako materiał budowlany i może tworzyć wiele rodzajów stopów. Stopy miedzi charakteryzują się doskonałymi właściwościami mechanicznymi i niską rezystywnością, wśród których najważniejsze są brąz i mosiądz. Ponadto miedź jest także metalem trwałym, który można poddać wielokrotnemu recyklingowi bez szkody dla jego właściwości mechanicznych. Jest to metal nieżelazny-, który ma bardzo ścisły związek z ludźmi. Jest szeroko stosowany w przemyśle elektrycznym, lekkim, produkcji maszyn, budownictwie, przemyśle obronnym i innych dziedzinach. Pod względem zużycia materiałów nieżelaznych w Chinach zajmuje drugie miejsce po aluminium.
|
Wzór chemiczny |
Cu |
|
Dokładna masa |
64 |
|
Masa cząsteczkowa |
64 |
|
m/z |
63 (100.0%), 65 (44.6%) |
|
Analiza elementarna |
Cu, 100,00 |
Właściwości chemiczne miedzi:
1. Reakcja z tlenem: miedź jest nieaktywnym metalem ciężkim, który nie łączy się z tlenem w suchym powietrzu w temperaturze pokojowej. Po podgrzaniu może wytworzyć czarny tlenek miedzi:
Jeśli będzie się palić w bardzo wysokiej temperaturze, wytworzy się czerwony Cu2O:
2. Reakcja z powietrzem (reakcja z O2, H2O, CO2): po długim czasie wystawienia na działanie wilgotnego powietrza, na powierzchni miedzi powoli utworzy się warstwa zieleni miedzianej (zasadowy węglan miedzi). Zieleń miedzi może zapobiegać dalszej korozji metalu, a jej skład jest zmienny.
3. Reakcja z halogenem:Czysty proszek miedzimoże łączyć się z chlorem w warunkach zapłonu.
4. Reakcja z siarką: po podgrzaniu miedź łączy się bezpośrednio z siarką, tworząc siarczek miedziawy (Cu2S):
5. Reakcja z roztworem chlorku żelaza: w przemyśle elektronicznym roztwór FeCl3 jest powszechnie stosowany do trawienia miedzi w celu produkcji obwodów drukowanych. Równanie:
6. Reakcja z kwasem: reakcja z powietrzem i rozcieńczonym kwasem. W sekwencji potencjału (sekwencji aktywności metalu) pierwiastki z grupy miedzi znajdują się za wodorem, więc nie mogą zastąpić wodoru w rozcieńczonym kwasie. Jednakże w obecności powietrza miedź można najpierw utlenić do tlenku miedzi, następnie poddać reakcji z kwasem, a następnie powoli rozpuścić w tych rozcieńczonych kwasach. Zobacz następujące równanie:
7. Reaguj z kwasami utleniającymi: miedź zostanie utleniona i rozpuszczona przez kwasy utleniające, takie jak kwas azotowy i stężony kwas siarkowy (wymagane ogrzewanie):
8. Katalizator: miedź może działać jako katalizator w niektórych reakcjach organicznych, takich jak katalityczne utlenianie alkoholu:
Metoda promieni Y-: sól bimetalu jest redukowany do cząstek metalu pod wpływem promienia Y-. Promień Y- powoduje, że roztwór generuje solwatowane elektrony, które mogą redukować jony metali bez środka redukującego, zmniejszać ich wartościowość i tworzyć cząstki metalu poprzez zarodkowanie i wzrost. Zalety: jest łatwy w obsłudze w normalnej temperaturze i ciśnieniu, a wielkość cząstek jest chroniona w tym samym czasie wytwarzania cząstek, co może zapobiegać aglomeracji cząstek i może być wytwarzany na dużą skalę
Metoda elektrolityczna: elektrolitem stosowanym do przygotowania proszku miedzi jest CuSO z odpowiednią ilością H, tj. Rozwiązaniem jest anoda z czystej miedzi, a powierzchnia katody to stop tytanu. Po przyłożeniu prądu cu2+ przemieszcza się do katody, zmniejsza się i osadza na jej powierzchni. Wibracje ultradźwiękowe i kawitacja powodują, że osadzona metalowa miedź szybko odpada i zawiesza się w elektrolicie z małymi cząsteczkami, co może skutecznie zapobiegać gromadzeniu się i wzrostowi cząstek. Proces technologiczny otrzymywania proszku miedzi metodą elektrolizy to: elektroliza - > skrobanie - > filtracja → zbieranie proszku miedzi → mycie → obróbka przeciwutleniająca → mycie - > pieczenie - > redukcja wodoru - > kruszenie - > przesiewanie. Czynniki, które muszą mieć wpływ na proces elektrolizy, obejmują jony i ich stężenie, gęstość prądu, dodatki, cykl zgarniania proszku, temperaturę elektrolitu itp.
Czysty proszek miedzi, jako jeden z najwcześniejszych metali używanych przez człowieka, zawsze zajmował centralną pozycję w procesie cywilizacji ludzkiej ze względu na doskonałą przewodność, przewodność cieplną, plastyczność i odporność na korozję. Od piramid starożytnych egipskich faraonów po precyzyjne elementy nowoczesnych statków kosmicznych, od sztuki dekoracyjnej tradycyjnej architektury po przełomowe technologie w dziedzinie nowej energii, zastosowanie miedzi przeniknęło do wszystkich dziedzin przemysłu, technologii, życia, opieki medycznej i nie tylko.
Miedź jest głównym materiałem do przenoszenia mocy i konwersji energii, jej przewodność ustępuje jedynie srebrowi, ale jej koszt wynosi tylko 1/100 srebra, co czyni ją preferowanym przewodnikiem w światowych systemach elektroenergetycznych.
1. Infrastruktura sieci energetycznej
Ponad 90% linii przesyłowych ultra{1}}wysokiego napięcia na świecie wykorzystuje przewodniki z miedzi lub stopów miedzi. W chińskiej inżynierii ultra-wysokiego napięcia zużywa się około 8 ton miedzi na kilometr linii przesyłowej, co zapewnia zmniejszenie strat mocy do 0,05%/100 km. W dziedzinie transformatorów zastosowanie uzwojeń miedzianych poprawia wydajność sprzętu do ponad 98%, oszczędzając energię elektryczną odpowiadającą mocy wytwarzanej rocznie przez trzy elektrownie Three Gorge.
2. Nowa rewolucja energetyczna
Przemysł fotowoltaiczny: Srebrna pasta monokrystalicznych krzemowych ogniw słonecznych zawiera 60% miedzi, a przewodzący klej na bazie miedzi poprawia wydajność pakowania komponentów o 15%.
Do 2025 r. globalna moc zainstalowana systemów fotowoltaicznych przekroczy 5000 GW, co spowoduje wzrost zapotrzebowania na miedź o 300 000 ton rocznie.
W energetyce wiatrowej kable wewnętrzne wież morskich turbin wiatrowych projektuje się z rdzeniami miedzianymi, które mają 5 razy wyższą odporność na korozję niż rdzenie aluminiowe i wydłużoną żywotność do 25 lat. Turbina wiatrowa o pojedynczej mocy 15 MW wymaga 40 ton materiału miedzianego, czyli o 300% więcej niż model o mocy 5 MW.
System magazynowania energii: dodanie nanocząstek miedzi do materiału elektrody dodatniej akumulatorów litowo-jonowych może wydłużyć cykl życia akumulatora ponad 8000 razy i gęstość energii do 350 Wh/kg. System magazynowania energii Tesla Megapack zawiera 2,8 tony miedzi na jednostkę, co czyni go jednym z największych na świecie terminali zużycia miedzi.
Od układów scalonych po obliczenia kwantowe – zastosowania miedzi w elektronice w dalszym ciągu przesuwają granice fizyki.
1. Produkcja półprzewodników
Technologia połączeń wzajemnych: W chipach procesowych 45 nm rezystywność połączeń miedzianych jest zmniejszona o 40% w porównaniu do aluminium, a opóźnienie transmisji sygnału jest zmniejszone o 30%. W procesie 3 nm TSMC zastosowano-samonastawną technologię wielokrotnego wzorowania, z 18 warstwami miedzianych połączeń wzajemnych w jednym chipie, a dokładność szerokości linii kontrolowana była w granicach 2 nm.
Materiał opakowaniowy: W opakowaniach typu flip chip technologia miedzianych słupków zwiększa gęstość we/wy do 10000/mm², czyli 10 razy więcej niż w przypadku tradycyjnych kulek lutowniczych z cyny i ołowiu. W procesorach Intel Xeon zastosowano radiatory z kompozytu miedziowo-grafenowego o przewodności cieplnej 1800 W/(m·K), czyli o 50% wyższej niż w przypadku czystej miedzi.
2. Obliczenia kwantowe
Komputer kwantowy IBM „Osprey” wykorzystuje nadprzewodzące cewki ze stopu niobu i tytanu, ale 90% przewodów łączących w-niskotemperaturowym układzie chłodzenia wykorzystuje miedź beztlenową o wysokiej-czystości, co zapewnia rezystywność mniejszą niż 1 × 10 ⁻¹Ω · m w temperaturze -273 stopni. W procesorze Google „Sycamore” oparta na miedzi wnęka rezonansowa mikrofalowa osiąga wierność sygnału na poziomie 99,9999%, promując supremację kwantową.
Miedź odgrywa kluczową rolę w zmniejszaniu masy i elektryfikacji pojazdów transportowych.
1. Nowy pojazd energetyczny
Układ silnika: Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi Tesla Model 3 wykorzystuje technologię miedzianego wirnika, która poprawia wydajność o 8% i zmniejsza masę o 15% w porównaniu z tradycyjnymi silnikami asynchronicznymi. W elektrycznym układzie napędowym „8 w jednym” platformy BYD e-3.0 stopień wykorzystania szczelin silnika z płaskim drutem miedzianym osiąga 78%, a gęstość mocy przekracza 6 kW/kg.
Urządzenia do ładowania: pierwsza na świecie platforma szybkiego ładowania-o wysokim napięciu 800 V wykorzystuje styczniki ze stopu miedzi, które mają trzykrotnie większą odporność na erozję łukową niż styki srebrne i żywotność nawet milion razy. Zawartość miedzi w pojedynczym stosie doładowania Tesli V4 sięga 45 kg, co stanowi wzrost o 20% w porównaniu z wersją V3.
2. Lotnictwo
Elementy silnika: Łopatki turbiny silnika GE9X są wykonane z wysokotemperaturowego-stopu na bazie miedzi o temperaturze roboczej 1150 stopni, czyli o 50 stopni wyższej niż materiał poprzedniej generacji. Rury układu paliwowego Airbusa A350XWB wykonane są z kompozytu tytanowo-miedzianego, który ma 10 razy wyższą odporność na korozję niżCzysty proszek miedzii zmniejsza wagę o 40%.
Technologia satelitarna: Satelita Beidou-3 wykorzystuje anteny ze stopu miedzi, niobu i tytanu z pamięcią kształtu, o współczynniku odzyskiwania deformacji wynoszącym 99,99% w ekstremalnych warunkach w zakresie od -180 stopni do 120 stopni, zapewniając dokładność transmisji sygnału.
Odporność na warunki atmosferyczne i walory estetyczne miedzi czynią ją materiałem wiecznym w dziedzinie architektury.
1. Charakterystyczny budynek
Budynek centrum Szanghaju: Zewnętrzna ściana osłonowa wykonana jest z płyty ze stopu miedzi i cynku, która po 15 latach naturalnego utleniania utworzyła unikalną warstwę ochronną w kolorze „miedziano-zielonej”. Współczynnik odbicia spadł z 85% do 60%, co odzwierciedla jedność oszczędzania energii w budynku i efektu artystycznego.
„Budynek toreb papierowych” na Uniwersytecie Technologicznym w Sydney: Na elewacji zewnętrznej zastosowano 32 000 perforowanych płyt miedzianych, a dynamiczne efekty światła i cienia powstają w wyniku projektowania parametrycznego. Efektywność oświetlenia naturalnego w pomieszczeniach została zwiększona o 40% i uzyskała certyfikat LEED Platinum.
2. Dziedzictwo kulturowe
Miedziane elementy Sali Odżywczej Muzeum Pałacowego: Miedziany, złocony pierścień ze złotą bramą, odlany w okresie Qianlong, został wykonany metodą traconego wosku, a warstwa złocenia powierzchniowego miała grubość 0,2 mm. Po 300 latach nadal zachowuje 95% integralności.
Luwr Piramida: Konstrukcja ze szkła miedzianego zaprojektowana przez IM Pei, z miedzianą ramą wykonaną ze stali nierdzewnej 316L pokrytej miedzią, osiągającą najwyższy poziom odporności na korozję zgodnie z normą ISO 9227 i wydłużonym cyklem konserwacji wynoszącym 20 lat.
Właściwości antybakteryjne i biokompatybilność miedzi stanowią podstawę jej innowacyjnych zastosowań w medycynie.
1. Materiał antybakteryjny
Kontrola infekcji szpitalnych: W klinice Mayo w Stanach Zjednoczonych zastosowano złote klamki ze stopu miedzi, które zmniejszają liczbę bakterii powierzchniowych o 99,7% w porównaniu ze stalą nierdzewną i zmniejszają wskaźnik infekcji szpitalnych o 22%. W ramach pomocy Chin w budowie ośrodków leczenia wirusa Ebola w Afryce w pełni wykorzystuje się sprzęt medyczny ze stopu miedzi, a wskaźnik zakażeń krzyżowych utrzymuje się na poziomie poniżej 0,3%.
Zastosowanie tekstylne: Tkanina z włókien jonów miedzi ma współczynnik hamowania przeciwko Staphylococcus aureus wynoszący 99,99% i jest wykorzystywana do produkcji artykułów medycznych, takich jak odzież chirurgiczna i maski, aby zapewnić bezpieczeństwo personelu medycznego podczas epidemii COVID-19.
2.Leczenie raka
Leki złożone z miedzi: Kompleks miedzi cisplatyny (Cu Pt) może zwiększyć tempo apoptozy komórek raka piersi do 85% poprzez niszczenie topoizomerazy DNA komórek nowotworowych, czyli o 30 punktów procentowych więcej niż w przypadku tradycyjnych leków stosowanych w chemioterapii.
Nanotechnologia: Nanocząsteczki tlenku miedzi (CuO NP) stosowane w terapii fototermicznej mogą podnieść temperaturę w miejscu guza do 52 stopni pod wpływem promieniowania laserowego o długości fali 808 nm, zapewniając precyzyjną ablację.
Wytrzymałość i odporność stopów miedzi na zużycie wspierają rozwój-wysokiej klasy przemysłu wytwórczego.
1. Produkcja form
Forma do odlewania ciśnieniowego: powierzchnia podłoża ze stali H13 natryskiwana powłoką ze stopu na bazie miedzi może zwiększyć żywotność formy z 50 000 do 200 000 razy, zastosowaną w zintegrowanej produkcji korpusów do odlewania ciśnieniowego Tesli.
Forma do tworzyw sztucznych: Stop miedzi i berylu (C17200) ma przewodność cieplną 105 W/(m · K), która jest 5 razy wyższa niż stal formierska P20 i skraca cykl wtrysku o 30%. Wykorzystywany jest do produkcji etui do Apple iPhone.
2. Technologia łożysk
Łożyska maźnic kolei dużych prędkości: dzięki zastosowaniu ustalaczy wykonanych z metalurgii proszków na bazie miedzi współczynnik tarcia pozostaje stabilny poniżej 0,002 przy prędkości jazdy 350 km/h, co trzykrotnie wydłuża żywotność w porównaniu z tradycyjnymi ustalaczami stalowymi.
Łożyska głównego wału turbiny wiatrowej:Czysty proszek miedziTechnologia nawęglania stopu niklu umożliwia trwałość zmęczeniową łożysk przekraczającą 1 × 10 ⁷ obr./min, wspierając stabilną pracę morskiej turbiny wiatrowej o mocy 15 MW.
Miedź wykazuje wyjątkową wartość w kontroli zanieczyszczeń i recyklingu zasobów.
1. Technologia uzdatniania wody
Usuwanie metali ciężkich: Nanocząsteczki tlenku miedzi mają zdolność adsorpcji 256 mg/g jonów ołowiu w wodzie, czyli 10 razy większą niż węgiel aktywny. Wykorzystuje się je do kontroli zanieczyszczeń metalami ciężkimi w dorzeczu rzeki Jangcy.
Degradacja fotokatalityczna: W świetle widzialnym katalizator kompozytowy Cu ₂ O/TiO ₂ może sprawić, że szybkość mineralizacji zanieczyszczeń organicznych osiągnie 90%, co wykorzystuje się w projekcie oczyszczania cyjanobakterii w jeziorze Taihu.
2. Recykling odpadów
Rozwój górnictwa miejskiego: Chiny poddają recyklingowi około 2 miliony ton odpadowej miedzi rocznie, co jest równoznaczne z ograniczeniem wydobycia miedzi o 30 milionów ton i zmniejszeniem emisji dwutlenku węgla o 120 milionów ton.
Produkcja w pętli zamkniętej: Apple wykorzystuje roboty Daisy do demontażu iPhone'ów, uzyskując współczynnik odzysku miedzi na poziomie 98%, do produkcji obudów MacBooka, tworząc pętlę „recyklingu według projektu”.
Popularne Tagi: czysty proszek miedzi cas 7440-50-8, dostawcy, producenci, fabryki, hurtownia, zakup, cena, luzem, na sprzedaż