مس یکی از قدیمی ترین فلزاتی است که انسان ها از آن استفاده کرده اند. دلیل اصلی این امر این است که خواص متالورژیکی مفیدی دارد و یک فلز بومی است، به این معنی که می توان آن را به صورت طبیعی به شکل قابل استفاده یافت. همچنین به طور طبیعی در مواد معدنی مالاکیت، کوپریت، آزوریت، بورنیت و کالکوپیریت وجود دارد.
نماد عنصر شیمیایی مس مس است که عدد اتمی آن 29 است.
مزایای استفاده از مس
مس بسیاری دارد خواص مفید، آن را برای طیف گسترده ای از برنامه ها ایده آل می کند.
خواص اصلی مس عبارتند از:
- هدایت الکتریکی بالا
- شکل پذیری بالا
- هدایت حرارتی خوب
- مقاومت در برابر خوردگی
- ماشینکاری خوب
- خواص ضد میکروبی / مقاومت در برابر رسوب زیستی
- غیر مغناطیسی
خواص کلیدی مس
این بخش با چند مثال از کاربردهای رایج، خواص کلیدی را که مس را به یک فلز مفید تبدیل می کند، بررسی می کند.
رسانایی الکتریکی
مس خالص دارای مقدار هدایت الکتریکی 5.9×10 است7 زیمنس بر متر، آن را به دومین فلز رسانای الکتریکی نسبت به نقره تبدیل می کند که دارای ارزش 6.2×10 است.7 زیمنس/متر
از آنجایی که مس بسیار فراوان تر و در نتیجه ارزان تر از نقره است، مس به سرعت به یک روش محبوب برای انتقال برق تبدیل شد. شکل پذیری مس آن را برای تولید سیم و کابل ایده آل می کند. با این حال، وزن مس آن را برای خطوط برق هوایی که تمایل به استفاده از رشتههای فولادی با کشش بالا با آلومینیوم یا پوشش آلومینیوم دارند، کمتر کاربردی کرده است.
سیم مسی هنوز در مواردی استفاده میشود که نیاز به انتقال ولتاژ بالا دارد که در آن استحکام و بهرهوری انرژی مهم است، مانند کابلها و کانتینرها برای شبکههای راهآهن و تراموا.
موتورهای الکتریکی، به ویژه موتورهای کوچک، اغلب از یک سیم پیچ مسی استفاده می کنند، زیرا افزایش رسانایی به طور قابل توجهی کارایی موتور را در مقایسه با فلزات دیگر بهبود می بخشد.
رسانایی گرمایی
مس به دلیل داشتن خواص حرارتی خوب شناخته شده است و از نظر رسانایی حرارتی اندازه گیری شده مواد طبیعی در یک سوم پس از الماس قرار دارد و سپس نقره. هدایت حرارتی معمولی مس خالص 386.00 W/(m·K) در 20 درجه سانتیگراد است.
این بدان معنی است که گرما به سرعت از فلز عبور می کند. این به دلیل ساختار شبکه ای نزدیک اتم های مس است که با افزایش دما بیشتر می لرزند و گرما را به داخل منتقل می کنند.
مس همچنین دارای نقطه ذوب بالا (1085 درجه سانتیگراد) است که آن را برای کاربردهای با دمای بالا مانند پایههای وسایل پخت و پز مانند قابلمه، مبدلهای حرارتی در دیگها و سینکهای حرارتی در تجهیزات الکتریکی ایدهآل میکند.
شکل پذیری و ماشین کاری
مس هم چکش خوار و هم انعطاف پذیر است، به این معنی که به راحتی می توان آن را ماشین کاری کرد و به شکل سیم مانند کشید. استفاده از مس در ویژگیهای معماری، بهویژه ساختمانهای قدیمی کلیسا بهعنوان منارهها و منارهها معمول است. پشت بام و چشمک زدن ساختمان های قدیمی اغلب از مس ساخته می شد و پتینه سبز رنگ که از اکسیداسیون به وجود می آید ظاهری متمایز به ساختمان ها می بخشد و همچنین به دوام فلز می افزاید.
سایر کاربردهایی که چکشخواری مس را نشان میدهند عبارتند از سیمها، لولهها، لولهها و کابلهای گیتار.
بدون شکلپذیری بالای مس، ساخت سیمهایی با قطر بسیار کم که برق را در رایانهها، تلویزیونها، تلفنهای همراه و خودروها انتقال میدهند، غیرممکن خواهد بود. اکثر دستگاههای الکتریکی فشرده حاوی سیمکشی مسی هستند، معمولاً در بردهای مدار چاپی، جایی که به عنوان سیمکشی انتخابی جایگزین آلومینیوم شده است.
مقاومت در برابر خوردگی
مس با مقاومت در برابر خوردگی طبیعی بالا، ثابت کرده است که فلز مفیدی برای سازه های بیرونی و دریایی و دریانوردی است. اغلب به شکل آلیاژی استفاده می شود، زیرا آلیاژهای مس-نیکل 90/10 و 70/30 در مقاومت در برابر اثرات خورنده آب دریا بسیار خوب هستند.
برای ایجاد خواص مقاومت در برابر خوردگی بسیار بالا آلیاژهای مس-نیکل، یک واکنش شیمیایی بین سطح لایه ای فلز و آب نمک انجام می شود و از هسته فلز زیر آن محافظت می کند.
نرخ خوردگی بسیار کم است و از 0.0025 تا 0.025 میلی متر در سال متغیر است. این باعث شده است که اسکله ها، اسکله ها و اسکله ها با طول عمر بسیار بالاتری که با این مواد روکش شده اند ساخته شوند.
مقاومت در برابر خوردگی مس نیز یک عامل اصلی در تبدیل آن به یک انتخاب محبوب برای لوله کشی خانگی برای لوله های آب و گاز است.
مقاومت ضد میکروبی / رسوب زیستی
خواص ضد میکروبی مس قرن ها پیش به طور شهودی مورد توجه قرار گرفت، مدت ها قبل از اینکه علم میکروب ها به درستی درک شود. ظروف حامل آب که از مس ساخته شده بودند نسبت به سایر فلزات کمتر مستعد رشد جلبک و تشکیل لجن بودند.
دانشمندان هنوز در حال بررسی خواص ضد باکتریایی مس هستند و بسیاری معتقدند که می تواند راه حلی برای مشکل باکتری های مقاوم در حال انتقال در بیمارستان ها ارائه دهد.
آلیاژهای مس در این زمینه تحقیقاتی مورد توجه خاص هستند، زیرا به دلیل ساختار سطحی لایهای خود ضدعفونی میشوند که تعداد زیادی از میکروبها از جمله MRSA را از بین میبرد.
به طور فزاینده ای دیده می شود که سطوح لمسی مسی در بخش های بیمارستان و سالن های عمل، جایگزین سطوح فولادی ضد زنگ و نقره ای می شوند که در از بین بردن باکتری ها موثر نیستند.
سایر عفونتهای میکروارگانیک مشکلساز که توسط مس از بین میروند عبارتند از E coli، استافیلوکوک، ویروس آنفلوآنزا A، کلستریدیوم دیفیسیل و آدنوویروس، و همچنین سایر عفونتهای قارچی.
یکی دیگر از خواص مرتبط مس این است که زیست استاتیکی آن است. این بدان معنی است که باکتری ها و سایر اشکال حیات در آن رشد نمی کنند یا رشد نمی کنند. این یکی از دلایلی است (همراه با مقاومت بالای آن در برابر خوردگی) که اغلب از مس در بدنه کشتی ها برای جلوگیری از رشد ماهی و صدف، به ویژه به شکل رنگ مبتنی بر مس استفاده می شود.