Теплопроводность меди – как влияет на свойства меди? + Видео

Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.  

1 Медь – коротко про теплопроводность

Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м², толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.

Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра.

 Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:

• алюминий;
• железо;
• кислород;
• мышьяк;
• сурьма;
• сера;
• селен;
• фосфор.

Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.

Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение).

Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.

2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

• плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
• стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

3 Минусы высокой теплопроводности

Низкая теплопроводность во многих случаях является нужным свойством – на этом основана теплоизоляция. Использование медных труб в системах отопления приводит к гораздо большим потерям тепла, чем при применении магистралей и разводок из других материалов. Медные трубопроводы требуют более тщательной теплоизоляции.

У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.

При газовой сварке меди необходимо использование горелок мощностью на 1–2 номера выше, чем для стальных деталей такой же толщины. Если медь толще 8–10 мм, рекомендуется работать с двумя или даже тремя горелками (часто сварку производят одной, а другими осуществляют подогрев).  Сварочные работы на переменном токе электродами сопровождаются повышенным разбрызгиванием металла. Резак, достаточный для толщины высокохромистой стали в 300 мм, подойдет для резки латуни, бронзы (сплавы меди) толщиной до 150 мм, а чистой меди всего в 50 мм. Все работы связаны с значительно большими затратами на расходные материалы.

4 Как у меди повысить теплопроводность?

Медь – один из главных компонентов в электронике, используется во всех микросхемах. Она отводит и рассеивает тепло, образующееся при прохождении тока. Ограничение быстродействия компьютеров обусловлено увеличением нагрева процессора и других элементов схем при росте тактовой частоты. Разбиение на несколько ядер, работающих одновременно, и другие способы борьбы с перегревом себя исчерпали. В настоящее время ведутся разработки, направленные на получение проводников с более высокой электропроводимостью и теплопроводностью.

Открытый недавно учеными графен способен значительно увеличить теплопроводность медных проводников и их возможность к рассеиванию тепла. При проведении эксперимента слой меди покрыли графеном со всех сторон. Это улучшило теплоотдачу проводника на 25 %. Как объяснили ученые, новое вещество меняет структуру передачи тепла и позволяет энергии двигаться в металле свободнее. Изобретение находится на стадии доработки – при эксперименте использовался медный проводник гораздо больших размеров, чем в процессоре.

преимущества, особенности очистки и ремонта

Теплообменник – это один из элементов устройств, где происходят тепловые процессы по передаче энергии от нагретого тела к холодному. Все современные тепловые машины – от домашней системы отопления до атомного ректора, который, по сути, является тем же котлом, оснащены такими теплопередающими деталями. Только выполняются они из разных материалов и имеют сложные системы управления, безопасности.

Назначение, виды металлических теплообменников

Конструкция и производительность устройств нагрева зависят от назначения, принципа действия, материала теплообменника. Например, невозможно создать компактное изделие из чугуна для парапетного или настенного обогревателя. Поскольку углеродистая сталь или чугун имеют значительную плотность, а значит и массу. Старые чугунные котлы ушли в прошлое. Сегодня популярны малогабаритные отопительные конструкции с легкими деталями и более высоким уровнем передачи энергии. К ним относятся газовые настенные котлы с медным теплообменником.

При производстве термодинамической конструкции используются такие материалы, как:
• медь;
• сталь разных марок;
• чугун;
• алюминий;
• силумин.

В современных бытовых отопительных котлах большую часть его поверхности занимает теплообменный агрегат. От конструкции и вида материала зависят экономические и экологические параметры котла.

Классифицируются теплообменники в зависимости от назначения по таким типам, как подогревающие, охлаждающие, конденсирующие, испаряющие. По принципу действия блоки бывают регенеративные, рекуперативные и смесительные. Первые два вида имеют общее название «тепловые поверхностные аппараты». Одни из примеров таких агрегатов – радиаторы в автомобилях. Их назначение – участие в работе системы охлаждения двигателя. Нагретая вода контактирует с воздухом через стенки медно-алюминиевых теплообменников.

В смесительных (контактных) машинах два рабочих потока (горячий и холодный) смешиваются друг с другом. Подобный процесс наблюдается в струйных конденсаторах, где распыляемая жидкость использует энергию конденсации. Они проще в изготовлении и характеризуются повышенной теплоемкостью. Но сфера применения ограничена.

Какие теплообменники лучше – медные или алюминиевые?

В отопительном оборудовании все чаще используется материал будущего – сплав алюминия и кремния. Схожая эвтектическая структура позволила соединить два разнородных вещества – металл и минерал. Получился материал, обладающий отличными свойствами литья. Теплообменники без сварочных швов и сложной формы увеличивают поверхность обмена энергией. Задача создания таких конструкций состоит в оптимизации теплопередачи при минимальных габаритах передающего тепло агрегата.

Теплообменник из сплава алюминия и кремния отличается хорошей антикоррозионной устойчивостью. Отсутствие сварных швов, сгибов придает изделию высокую прочность. Еще одно достоинство – оптимальное механическое сопротивление обратному низкотемпературному потоку теплоносителя. Теперь металлу не опасен большой температурный градиент подающего и обратного контура.

Тепловые аппараты из стальных и медных сплавов

Поскольку серийное производство бытовых приборов сосредоточено на изготовлении теплообменников из черного металла, то газовые котлы с медным теплообменником считаются престижным товаром. Медь обладает высокими теплопередающими характеристиками. Поэтому для обогрева большого дома можно использовать небольшие котлы с незначительным количеством теплоносителя. В итоге аппараты получаются очень компактными.

Важно! Нередко покупатели интересуются, какой выбрать теплообменник – стальной или медный. Исходить нужно из физико-химических свойств черного и цветного металлов. Удельная теплоемкость меди ниже, чем стали.

То есть для нагрева равного количества вещества, меди нужно передать меньше теплоты, чем стали. Соответственно инерция отопительной системы, где стоит стальной теплопередающий агрегат больше. Автоматика котла, работающая с медным теплопередающим блоком, быстрее реагирует на повышение температуры теплоносителя. В итоге это приводит к экономии топлива. Еще большая реакция системы отопления на нагрев происходит при работе насоса. Кроме этого, он обеспечивает улучшение циркуляции даже при нарушенных уклонах труб и предотвращает закипание воды.

Сравнивая медные теплообменники для котлов со стальными, можно сказать, что последние более пластичны. Этот фактор важен, поскольку происходит постоянный процесс взаимодействия с открытым огнем. Вследствие этого развиваются тепловые напряжения металла и появляются трещины. Сталь более прочна в этом отношении и выдерживает большое количество циклов: нагрев – остывание.

Заметка! К недостаткам стали, кроме инерционности, повышенной удельной теплоемкости, относят:
• подверженность коррозии;
• увеличенный объем поверхности калорифера;
• большое количество теплоносителя;
• значительную массу отопительных приборов.

Стальные газовые котлы по массе составляют от 70 кг и выше. Чем больше мощность, тем значительнее габариты. Очень важным параметром котла является толщина металлической стенки.

Изготовление медных теплообменников по сравнению со стальными выгодно даже с точки зрения их обслуживания. Коэффициента шероховатости у меди меньше, чем у стали в 130 раз. Благодаря этому гидродинамическое сопротивление медных изделий при движении по ним жидкости снижает степень загрязнения и образования накипи.

Важно! Сегодня производители экономят на металле и уменьшают толщину до предела. Это увеличивает вероятность быстрого прогорания. Поэтому при покупке необходимо ориентироваться на толщину стенок калорифера не менее 3 мм.

Газовая колонка с медным теплообменником

Газовая колонка имеет в своем составе теплообменник, вода в котором нагревается горелкой. Медь с высоким коэффициентом теплоотдачи быстро передает тепло воде, которая расходуется на принятие ванны. Медные изделия работают тем лучше, чем меньше в сплаве разных примесей. При их наличии стенки емкости нагреваются неравномерно, что вызывает их быстрое прогорание. Иногда, чтобы понизить цену медного теплообменника, уменьшают толщину стенок и диаметр трубок. Масса пустого аппарата составляет до 3,5 кг.

Теплообменный блок изготавливается в виде трубки. В нижней части она имеет форму змейки с ребрами. Вокруг устанавливается металлический лист, а поверх его спиральная труба. Кроме меди, применяют оцинкованную и нержавеющую сталь. Какой теплообменник лучше, медный или из нержавейки, говорит сам факт стоимости аппарата. Медь дороже стального сплава в 20 раз. Но она лучше передает тепло и в эксплуатации экономнее. Нержавеющая сталь долговечнее.

Важно! Прежде чем купить газовую колонку с медным телообменником, следует изучить её технические параметры. Хорошая вещь не будет стоить дешево. Медь при контакте с водой сильно окисляется. Особенно этот процесс наблюдается в месте подачи холодной воды. Там образуется конденсат. Повышенная влажность разъедает стенку трубки, и появляются свищи. На тонких стенках они образуются быстро. Качественные товары отслужат положенный срок.

Очистка медного теплообменника

В результате многолетней работы по нагреванию теплоносителя, на поверхности образуются наслоения. Они ухудшают характеристики котла. Если их долго игнорировать, то агрегат может выйти из строя. Для устранения кальция и прочих неорганических веществ проводится промывка медных теплообменников специальными химреагентами или подачей в полости воздуха под большим давлением.

Данная процедура должна проводиться в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации отопительного оборудования. Для этого применяют очистные системы, различающиеся объемом подаваемой жидкости и мощностью. У некоторых из них происходит периодическое изменение направления потока, что повышает качество чистки.

Пластинчатые медные теплообменники для промывки не разбирают. Их моют спецрастворами, которые разогреваются до температуры 60°С. После залива в полости, включается насос в режим циркуляции. Время обработки составляет от 1 до 4-х часов. Затем проводится пассификация и нейтрализация раствора с помощью реагента. Термин «пассификация» означает защиту поверхности металла от окисления.

Ремонт медных теплообменников

В ходе эксплуатации испарителей появляются разные виды повреждений:
• разрывы трубок на точке подачи воды и её выхода;
• нарушение целостности в результате гидроударов;
• вмятины, свищи;
• нарушение герметичности резьбовых соединений.

Перед началом ремонта выполняется поиск микротрещин, которые визуально не заметны. Скрытые дефекты можно обнаружить только методом опрессовки. Свищи устраняются пайкой медного теплообменника с помощью высокотемпературных припоев.

Для работы понадобится паяльник, флюс и припой. Сначала наносится флюс, который очищает поверхность от окислившихся частиц. Также он помогает равномерно распределяться припою. В качестве флюса используют пасту, которая содержит медь. Если её нет, то можно взять канифоль и даже таблетку аспирина.

Заметка! При заваривании медного теплообменника нужно, чтобы припой плавился от трубки, а не от контакта с паяльником.

Слой припоя в месте повреждения наращивается постепенно, пока его толщина не достигнет 1-2 мм. Пламя горелки должно быть средним, иначе можно еще больше повредить испаритель. После окончания пайки нужно снять остатки флюса. Потому что кислота, содержащаяся в его составе, разъедает медь.

Посмотрите видео «Ремонт медного теплообменника»

 

        Поделиться:

самые распространенные мифы — Ferra.ru

В рамках этого мифа, пожалуй, стоит развеять еще один, появившийся на свет с легкой руки некоторых сетевых журналистов, и распространившийся поэтому достаточно быстро и хорошо. Все серебристые пасты «с добавлением алюминия или серебра», которые прилагаются к кулерам или продаются на соответствующих рынках, а также «пасты с добавлением цинка», к коим, в частности, относится и КПТ-8, не содержат этих металлов в чистом виде. В них используются оксиды или нитриды соответствующих металлов, которые, в отличие от металлов, являются изоляторами, а не проводниками электрического тока. Термопасты с добавлением чистого серебра существуют, однако ни один производитель в здравом уме не будет комплектовать ей свои кулеры — во-первых, потому, что дорого, а во-вторых, потому что опасно. Да и купить такую пасту достаточно сложно.

Следовательно, пробой нам не грозит, даже если мы покроем «алюминиевой» пастой весь Athlon с его мостиками.

Подробнее о термопастах и термонашлепках можно прочесть в нашем материале (см. www.ferra.ru/online/supply/13736).

Миф пятый: Чем больше в корпусе кулеров, тем лучше охлаждение

Я, будучи в здравом уме и трезвой памяти, заявляю, что прекрасно осознаю все то, что я тут пишу, и понимаю, что буду заплеван за нижеследующее многими моддерами, превратившими свои корпуса в подобие многомоторных винтовых самолетов. Однако все же скажу — бездумная установка кулеров в корпус лишь снижает эффективность охлаждения внутреннего пространства.

Дело в том, что большинство хороших (Обратите внимание — именно хороших! Плохие корпуса дорабатывать нет никакого смысла, горбатого только могила исправит) корпусов допускают установку дополнительных вентиляторов именно в тех местах, в которых допускают, не просто так, а потому, что так надо. Иными словами, если места под вентиляторы есть на передней и задней панели — так это не потому, что на других панелях места не было, а потому, что именно там вентиляторы и должны быть расположены для достижения наибольшей эффективности охлаждения. Разумеется, небольшие подвижки возможны, равно как возможно оснащение этих панелей вентиляторами сверх нормы. Однако большинство пользователей в погоне за прохладой поступает, как правило, иначе — режет блоухоллы там, где это вообще возможно, то есть чаще всего на боковой и верхней стенке. Причем ориентируют эти вентиляторы чаще всего на внос воздуха внутрь корпуса. И этим вносят в задумку производителя существенные коррективы, выражающиеся в дополнительных потоках воздуха, меняющих всю тепловую картину, и заставляющих воздух выходить не там, где надо, и проделывать совсем не тот путь, который нужно.

Какой металл лучший дирижер?

Давайте вернемся к периодической таблице, чтобы объяснить, какие металлы лучше всего проводят электричество. Количество валентных электронов в атоме — это то, что делает материал способным проводить электричество. Внешняя оболочка атома — валентность. В большинстве случаев проводники имеют один или два (иногда три) валентных электрона.

Металлы с ОДНИМ валентным электроном — это медь, золото, платина и серебро. Железо имеет два валентных электрона. Хотя алюминий имеет три валентных электрона, он также является отличным проводником.Полупроводник — это материал, который имеет 4 валентных электрона.

Электропроводность

Металлическое соединение заставляет металлы проводить электричество. В металлической связи атомы металла окружены постоянно движущимся «морем электронов». Это движущееся море электронов позволяет металлу проводить электричество и свободно перемещаться между ионами.

Большинство металлов в определенной степени проводят электричество. Некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются обычными проводниками электричества.Металлы с самой высокой проводимостью — это серебро, медь и золото.

Порядок проводимости металлов

Этот список электропроводности включает сплавы, а также чистые элементы. Поскольку размер и форма вещества влияют на его проводимость, в списке предполагается, что все образцы имеют одинаковый размер. Здесь представлены основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания проводимости, как и в Metal Detecting World.

От лучшего к худшему — какой металл является лучшим проводником электричества

(одинакового размера)

1	Серебро (Чистое)
2	Медь (чистая)
3	Золото (Чистое)
4	Алюминий
5	цинк
6	Никель
7	Латунь
8	бронза
9	Железо (чистое)
10	Платина
11	Сталь (углеродистая)
12	Свинец (чистый)
13	Нержавеющая сталь

Серебро Проводимость

«Серебро — лучший проводник электричества, потому что оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов).

Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специального оборудования, такого как спутники или печатные платы », — поясняет Sciencing.com.

Медная проводимость

«Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах.Большинство проводов имеют медное покрытие, а сердечники электромагнитов обычно оборачиваются медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала », — сообщает Sciencing.com

.

Золото Проводимость

Хотя золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет на воздухе, оно слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

Проводимость алюминия

Алюминий может проводить электричество, но он не проводит электричество так же хорошо, как медь.Алюминий образует электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать их перегрев. В высоковольтных линиях электропередачи, заключенных в стальной корпус для дополнительной защиты, используется алюминий.

Цинк Проводимость

ScienceViews.com объясняет, что «Цинк — это сине-серый металлический элемент с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк является хрупким, но становится пластичным при 100 C. Податливость означает, что он может изгибаться и формироваться без разрушения.Цинк — умеренно хороший проводник электричества ».

Никель Проводимость

Большинство металлов проводят электричество. Никель — элемент с высокой электропроводностью.

Латунь Проводимость

Латунь — это металл, работающий на растяжение, который используется для небольших станков, поскольку его легко сгибать и формовать в различные детали. Его преимущества по сравнению со сталью заключаются в том, что он немного более проводящий, дешевле в приобретении, менее коррозионный, чем сталь, и при этом сохраняет ценность после использования. Латунь — это сплав.

Бронза, проводимость

Бронза — это электропроводящий сплав, а не элемент.

Электропроводность железа

Железо имеет металлические связи, в которых электроны могут свободно перемещаться вокруг более чем одного атома. Это называется делокализацией. Из-за этого железо — хороший проводник.

Платина Проводимость

Платина — это элемент с высокой электропроводностью, который более пластичен, чем золото, серебро или медь. Он менее податлив, чем золото.Металл обладает отличной устойчивостью к коррозии, устойчив при высоких температурах и имеет стабильные электрические свойства.

Электропроводность стали

Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для оболочки других проводников, потому что это негибкий и очень коррозионный металл при контакте с воздухом.

Проводимость свинца

«Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, который проводит электричество, что делает его плохим изолятором.Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, он легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение. Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно делают из свинца. Стартер автомобиля на короткое время потребляет ток более 100 ампер, что требует надежного подключения к батарее », — поясняет сайт Sciencing.com.

Проводимость из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь, как и все металлы, является относительно хорошим проводником электричества.

Факторы, влияющие на электропроводность

Определенные факторы могут повлиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество. ThoughtCo объясняет эти факторы здесь:

• Температура: Изменение температуры серебра или любого другого проводника приводит к изменению его проводимости. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость, одновременно увеличивая удельное сопротивление. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
• Примеси: Добавление примесей к проводнику снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит провод, как чистое серебро. Окисленное серебро — не такой хороший проводник, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов.
• Кристаллическая структура и фазы: Если в материале есть разные фазы, проводимость на границе раздела немного замедлится и может отличаться от одной структуры от другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
• Электромагнитные поля: Проводники генерируют собственные электромагнитные поля, когда через них проходит электричество, причем магнитное поле перпендикулярно электрическому полю. Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление, которое может замедлять ток.
• Частота: Число циклов колебания, которые переменный электрический ток завершает в секунду, является его частотой в герцах. Выше определенного уровня высокая частота может вызвать протекание тока вокруг проводника, а не через него (скин-эффект).Поскольку нет колебаний и, следовательно, нет частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

Посетите Tampa Steel & Supply для качественной стали и алюминия

Вам нужны запасы стали? Не ищите ничего, кроме профессионалов Tampa Steel and Supply. У нас есть обширный перечень стальной продукции для любого проекта, который вам нужен. Мы гордимся тем, что обслуживаем наших клиентов почти четыре десятилетия, и готовы помочь вам с вашими потребностями в стали.Есть вопросы? Позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или загляните в наш красивый выставочный зал Тампа.

Сделайте запрос онлайн
или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

Новый метод производства кристаллов фуллерена в 50 раз быстрее, чем у предшественника

(а) Фотография полученного FFMP на кварцевой пластине и (б) — (г) изображения образцов, полученные с помощью растрового электронного микроскопа. Предоставлено: Йокогамский национальный университет.

Исследователи из Йокогамского национального университета и Университета электросвязи в Японии разработали высокоэффективный метод производства уникального кристалла фуллерена, называемого микростолбом фуллерена с ребрами (FFMP), который имеет важное значение для электроники следующего поколения.

Фуллерен — популярный выбор для разработки технологий не только из-за своего небольшого размера, он также очень прочен и обладает полупроводниковыми свойствами, что делает его хорошим кандидатом в таких устройствах, как полевые транзисторы, солнечные элементы, сверхпроводящие материалы и химические вещества. датчики.В настоящее время материал используется, однако с ним трудно обращаться, поскольку фуллерен имеет наноразмерные размеры и обычно находится в порошкообразном состоянии. В качестве решения этой проблемы создаются и используются одномерные кристаллы фуллерена.

«Производство одномерных кристаллов фуллерена требует экспертных навыков и занимает несколько дней при использовании типичных методов производства. В этом исследовании нам удалось разработать очень простой метод изготовления с использованием процесса отжига», — сказал доктор Такахиде Оя, доцент Йокогамы. Национальный университет и автор-корреспондент исследования.

В статье, опубликованной в журнале Scientific Reports в ноябре 2020 года, команда подробно описывает, как они использовали небольшой нагревательный аппарат, который принимал фуллерен и нагревали его до температуры 1173 Кельвина в течение примерно часа. Фуллерен, первоначально осажденный в нагревательном устройстве, декристаллизуется под действием тепла, а затем перекристаллизуется при понижении температуры. Этот общий процесс, известный как отжиг, более чем в пятьдесят раз быстрее, чем старый метод получения кристаллов фуллерена.

«Используя наш метод, массовое производство одномерных кристаллов фуллерена может быть произведено за час. Полученные кристаллы фуллерена, которые мы назвали« микростолбик фуллерена с ребрами »(FFMP), имеют отличительную структуру», — сказал Ойя.

(а) Фотография полученного FFMP на кварцевой пластине и (б) — (г) изображения образцов, полученные с помощью растрового электронного микроскопа. Предоставлено: Йокогамский национальный университет.

Команда также уверена, что кристаллы фуллерена, полученные в этом новом, более эффективном производственном процессе, будут иметь такие же качества, что и кристаллы фуллерена, такие как нановискеры фуллерена, полученные с использованием старых методов.

«Ожидается, что FFMP будет обладать электропроводностью и функциональностью полупроводников n-типа», — сказал Оя.

Требуются дополнительные испытания, чтобы подтвердить, что FFMP действительно сохраняет качества, столь полезные для электронной реализации, но положительные результаты могут означать, что солнечные элементы с гораздо более высокой эффективностью, например, чрезвычайно маленькие схемы, интегрированные в гибкие устройства.

Команда уже исследовала этот отжиг при различных условиях окружающей среды, температурах и времени нагрева. Изучив процесс, команда теперь нацелена на характеристику FFMP в контексте электрического компонента. «В качестве следующего шага этого исследования ожидается подтверждение и получение электрической проводимости и функциональности полупроводников n-типа, поскольку обычный фуллерен обладает такими свойствами. Кроме того, разработка« наностолба с ребристыми фуллеренами (FFNP) »путем модификации процесс также ожидается.Мы полагаем, что в ближайшем будущем FFMP (или FFNP) будут полезны для полевых транзисторов, органических фотоэлектрических элементов и т. Д. «, — сказал Оя.

Это будет не первый случай, когда Оя и его команда занимаются специальными небольшими материалами для использования в электронике.

«У нас уже есть технология изготовления углеродных нанотрубок или УНТ — одномерного наноуглеродного материала — композитной бумаги и композитных нитей / текстильных материалов на основе УНТ в качестве уникальных композитных материалов», — сказал Ойа. «Поэтому мы будем разрабатывать композитные материалы FFMP вместе с их приложениями.Мы считаем, что полезные композиты FFMP (и их комбинация с композитами CNT) будут использоваться в нашей повседневной жизни в ближайшем будущем ».

---

Зеленая химия фуллерена

---

Дополнительная информация: Таку Ониши и др., Простой процесс отжига для получения уникального одномерного кристалла фуллерена, названного фуллереновым ребристым микростолбом, Scientific Reports (2020).DOI: 10.1038 / s41598-020-76252-6

Предоставлено Йокогамский национальный университет

Ссылка : Новый метод производства кристаллов фуллерена в 50 раз быстрее, чем предыдущий (2020, 15 декабря) получено 15 декабря 2020 с https: // физ. org / новости / 2020-12-метод-кристалл-фуллерена-быстрее.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Алюминий: применение, применение — Металпедия

Алюминий: применение, применение-Металпедия

• Поскольку алюминий имеет огромные запасы по всему миру и обладает множеством превосходных свойств, он широко используется в промышленности и в повседневной жизни.
• Его основные области применения определяются его свойствами.

• Алюминий имеет плотность 2,7 г / см3 (треть от железа и меди), обладает хорошей пластичностью, а его электропроводность составляет две трети от меди, а его качество составляет лишь одну треть от меди. Кроме того, его цена сравнительно дешевая, поэтому он широко используется при производстве шин высокого напряжения, электрических кабелей и в радиопромышленности.
• Хотя его плотность невелика, плотность и твердость алюминиевого сплава хорошие. Поэтому алюминиевый сплав широко используется в обрабатывающей промышленности, например, в самолетах, автобусах, поездах и кораблях. Более того, ракеты-носители космических кораблей, как и спутники, также были изготовлены с использованием большого количества алюминия и алюминиевых сплавов.

• Алюминий является хорошим проводником тепла (его теплопроводность в три раза больше, чем у железа), и многие различные виды теплообменников, теплоотводящих материалов и кухонных плит в промышленности изготавливаются из алюминия.

• Алюминий обладает хорошей пластичностью (уступая только золоту и серебру), и его можно превратить в алюминиевую фольгу (тоньше 0,01 мм) при температурах от 100 ℃ до 150 ℃, что означает, что он широко используется в упаковке (все от сигарет до банок для конфет и напитков). Кроме того, алюминиевую фольгу можно свернуть в алюминиевую проволоку и полосы, а также другие алюминиевые изделия.

• Коррозионная стойкость может быть превосходной благодаря тонкому поверхностному слою оксида алюминия, который образуется, когда металл подвергается воздействию воздуха.Поэтому алюминий всегда используется в производстве химических реакторов, медицинского оборудования, холодильного оборудования, установок нефтепереработки, нефте- и газопроводов и т. Д.

• Термит обычно используется для плавки тугоплавких металлов и сварных рельсов.
• Алюминий используется в качестве раскислителя в процессе выплавки стали.
• Когда алюминиевый порошок смешивают с графитом и диоксидом титана (или другими оксидами металлов с высокой температурой плавления) в правильных соотношениях, а затем смесью наносят на металл с последующим высокотемпературным прокаливанием, в результате получают высокотемпературную металлокерамику, которая играет важную роль в ракетных технологиях.

• При сгорании алюминия в кислороде выделяется много тепла и ослепления, поэтому его часто используют при производстве взрывчатых смесей, таких как аммиачно-алюминиевое взрывчатое вещество (смесь нитрата аммония, древесного угля, порошка алюминия, технического углерода и других горючих смесей. органического вещества), горючей смеси (например, бомб и снарядов, «сделанных из термита», которые можно использовать для атаки сложных целей или танков, артиллерии и т. д.) и осветительной смеси (например, содержащей 68% нитрата бария, алюминиевый порошок и шеллак, от 28% до 4%).

• Алюминиевый порошок имеет красивый серебристый блеск (обычно металлические порошки имеют черный цвет), поэтому его обычно используют для покрытия и называют серебряной или серебряной краской, чтобы защитить изделия из железа от коррозии.

• Когда алюминий находится при низких температурах, вместо того, чтобы быть хрупким, его интенсивность увеличивается без хрупкости, поэтому он является идеальным материалом для использования в устройствах при низких температурах, таких как холодильные камеры, морозильники, антарктические снегоходы и окисление при производстве водорода. единицы.

• Алюминиевый лист имеет отличные отражающие характеристики (лучше, чем серебро, по отражению ультрафиолета). И чем выше чистота алюминия, тем лучше его отражательная способность, поэтому он обычно используется в производстве высококачественных зеркал, таких как отражатели для солнечных батарей.

• Некоторые пищевые добавки также содержат металлический алюминий, например, квасцы, разрыхлители и разрыхлители. Такие добавки также используются в некоторых жареных палочках из теста, булочках на пару, шелковой лапше и некоторых воздушных пище (картофельных чипсах).

• Алюминий обладает отличными звукопоглощающими характеристиками, поэтому в потолках студий вещания и современных крупногабаритных внутренних конструкциях, как правило, используется алюминий.
• В домашних условиях из-за своего звукопоглощающего эффекта дверные и оконные рамы всегда изготавливаются из алюминиевого сплава.

• Поскольку запасы алюминия в земной коре изобилуют, и он имеет определенные преимущества по сравнению с другими металлами, он будет по-прежнему широко использоваться в будущем.Например, производители обсуждают возможность использования большего количества алюминиевого сплава вместо стали, чтобы сделать автомобили легче. По мере развития технологий изделия из алюминиевого сплава быстро найдут применение в новых областях, выходящих за рамки традиционных областей аэрокосмической промышленности, транспорта, электроники, электричества и строительства.

• О нас Связаться с нами
• Metalpedia — это некоммерческий веб-сайт, цель которого — расширить знания о металлах и предоставить пользователям обширную справочную базу данных.Он в максимальной степени предоставляет пользователям достоверную информацию и знания. Если есть какое-либо нарушение авторских прав, пожалуйста, сообщите нам через нашу контактную информацию, чтобы незамедлительно удалить такой контент, нарушающий авторские права.

Теплопроводность — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Теплопроводность (или теплопроводность ) — это движение тепла от одного объекта к другому, имеющему разную температуру, когда они касаются друг друга.Например, мы можем согреть руки, дотронувшись до грелки. Когда холодные руки касаются грелки, тепло перетекает от более горячего объекта (грелки) к более холодному (руке). Люди делают вещи с разной теплопроводностью, например, посуду для обогрева или изолированные контейнеры, чтобы горячие вещи оставались горячими или холодные.

Другими способами передачи тепла являются тепловое излучение и / или конвекция. Обычно одновременно происходит более одного из этих процессов.

В атомной теории твердые тела, жидкости и газы состоят из крошечных частиц, называемых «атомами». Температура материала измеряет скорость движения атомов, а тепло измеряет общее количество энергии, вызванной вибрацией атомов.

Электропроводность может возникнуть при нагревании одной части материала. Атомы в этой части вибрируют быстрее и чаще поражают своих соседей. Столкновения заставляют эти атомы двигаться быстрее, передавая им тепловую энергию.Таким образом энергия проходит через твердое тело. (Скорее похоже на то, как энергия проходит по падающим домино).

Атомная картина также помогает объяснить, почему проводимость более важна в твердых телах: в твердых телах атомы расположены близко друг к другу и не могут двигаться. В жидкостях и газах частицы могут двигаться мимо друг друга, поэтому столкновения случаются реже.

Закон теплопроводности , также известный как закон Фурье , означает, что скорость во времени теплопередачи через материал пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади под прямым углом к ​​этому градиент, по которому течет тепло:

∂Q∂t = −k∮S∇T⋅dS {\ displaystyle {\ frac {\ partial Q} {\ partial t}} = — k \ oint _ {S} {\ nabla T \ cdot \, dS }}

где:

Q — количество переданного тепла, а

t — это время, а

k — теплопроводность материала ‘и

S — это область, через которую проходит тепло, а

T — температура.

Теплопроводность обычно зависит от температуры, но для некоторых распространенных материалов это изменение может быть небольшим в значительном диапазоне температур.

Подходящая сковорода для работы: понимание алюминия, анодированного алюминия и антипригарных покрытий — статья

Друг кулинара, Валери, загадочно спрашивает:

На кухонной арене, где битвы за оборудование выигрываются и проигрываются в зависимости отчасти от достоинств, отчасти от стиля, а отчасти от чистого упрямства, сковорода с антипригарным покрытием и сковорода из анодированного алюминия не будут действительно бороться со всем этим довольно часто.Хотя у них схожая форма и цвет, у них разные цели в жизни.

Антипригарная сковорода — это сковорода, покрытая антипригарным веществом, наиболее известным из которых является Teflon®. Сковороды с антипригарным покрытием хорошо то, что они не прилипают. (Конечно.) Недостатком сковород с антипригарным покрытием является то, что они часто очень хрупкие и выделяют токсичный газ при нагревании, согласно DuPont, 660 ° F, хотя я слышал сообщения о том, что частицы газа будут выбрасываться. антипригарным покрытием при температуре около 400 ° F.Тем не менее, при должном уходе как при приготовлении пищи, так и при уходе, сковороды с антипригарным покрытием избавят вас от многих проблем на кухне, особенно для людей, которые не умеют пользоваться сковородами с антипригарным покрытием.

Анодированный алюминий — это алюминий, который был окислен так, что его поверхность больше не реактивна. Алюминий сам по себе в некотором роде фантастичен, потому что он очень эффективно проводит тепло и быстро реагирует на изменения температуры. Кроме того, это недорогой металл, особенно по сравнению с медью.Проблема с алюминием в том, что он довольно реактивен с продуктами питания, а алюминий не является металлом, который вам действительно нужно много в ежедневном рационе. Это также может обесцветить вашу пищу.

Анодированный алюминий по-прежнему обладает высокой проводимостью, но его поверхность намного тверже, чем у обычного алюминия. Она намного прочнее, чем, скажем, антипригарная сковорода. С другой стороны, как и сковороду с антипригарным покрытием, вы никогда не должны мыть ее в посудомоечной машине, поскольку в обоих случаях она испортит поверхность. Ручная стирка только для обоих, хотя анодированный алюминий может выдерживать более интенсивную стирку, чем сковорода с антипригарным покрытием.И это хорошо, потому что во время стирки, вероятно, потребуется больше энергии, так как пища с большей вероятностью пристанет к ней.

Чтобы еда не прилипала к металлической сковороде, есть два ключевых фактора. Во-первых, сковорода должна быть горячей, прежде чем вы кладете в нее еду. Если вы, скажем, положите кусок курицы в холодную сковороду и нагреете его, тогда на поверхности сковороды, по сути, появятся поры. меньше по мере нагрева сковороды. Когда это произойдет, металл буквально захватит еду и не отпустит ее даже после того, как сковорода остынет.После этого вам нужно будет много помыть. Нагрейте сковороду, добавьте холодное масло и добавьте в еду. Это сэкономит вам много времени на мытье посуды.

Говоря о мытье посуды, шеф-повар Анджела Ларсон спрашивает: @thefoodgeek Как лучше всего удалить жир с дна кастрюли / кастрюли? 3 минуты назад через Интернет в ответ на foodgeek

Я предположил в Твиттере, что строгие слова в адрес человека, который моет посуду, — это самый простой путь, но в противном случае я обнаружил, что порошкообразное чистящее средство, такое как Bon Ami или Bartender’s Friend, — это путь.Конечно, вы должны быть осторожны с поверхностью, которую вы чистите, но большинство металлических сковородок должны быть в порядке с любой из них. Скомбинируйте одну из них с салфеткой для мытья посуды и несколькими мышцами за ней, и вы сможете сделать поверхность красивой и блестящей.

И, наконец, поскольку речь идет об алюминии, Шмутцли спрашивает:

@thefoodgeek когда-нибудь использовал тяжелый литой алюминий? Что вы думаете об этом по сравнению с чугуном? 3 минуты назад через Twitter для iPhone в ответ на foodgeek

Я не использовал тяжелый литой алюминий, но предпочитаю чугун.Литой алюминий по-прежнему так же реактивен, как и обычный алюминий, хотя из-за своей структуры он не такой проводящий. Если моя сковорода все равно будет реагировать, я бы предпочел просто использовать минерал, который более полезен для моего тела, а железо очень полезно с точки зрения питания. Однако литой алюминий более проводящий, чем чугун, поэтому он будет нагреваться быстрее и немного более чувствителен к теплу, имея при этом достаточную массу, чтобы удерживать тепло.

Основным преимуществом литого алюминия для потребителя является то, что он легче чугуна.Это, безусловно, может быть полезно в ситуации кемпинга или если у вас проблемы с поднятием чугуна, но я не видел никаких убедительных аргументов, которые убедили бы меня обменять свою чугунную сковороду на аналогичную, сделанную из алюминия. Основное преимущество литого алюминия в целом заключается в том, что производителю легче изготавливать из него определенные формы, особенно если они имеют сложную форму.

Какой вид сковороды (алюминиевая, медная, чугунная и др.)) для какой цели вы бы использовали? : Спросите доктора Гурмэ

Какой тип посуды вы бы использовали для какой цели?

Мне было интересно, согласны ли вы дать мне краткое изложение того, что вам нравится или не нравится в следующих выбор посуды и для чего бы вы ее использовали, если вообще:

• алюминий с тефлоновым покрытием
• анодированный алюминий
• нержавеющая сталь
• чугун
• медь
• керамическая эмаль (как Le Creuset)
• мыльный камень или гранит (например, TemperatureWare)

Доктор.Гурман говорит …

У меня есть несколько разных сковородок, которые я использую для готовки. я выбираю каждая сковорода в зависимости от того, что я собираюсь в ней готовить.

Например, у меня есть несколько размеров чугунных сковородок, которые я люблю использовать для таких рецептов, как кукурузный хлеб и мой рецепт яблочных блинов. Чугун пористый и впитывает масла, создавая естественное антипригарное покрытие. То же самое и с чугунной голландской духовкой. Проблема с чугуном в том, что он не реагирует нагревать так же, как и другие материалы.Медленно нагревается, но сохраняет хорошо нагревается, что делает его идеальным для приготовления блюд и выпечки в печь.

Некоторые производители покрывают свои чугунные кастрюли и сковороды керамической эмаль. Один из самых известных брендов — Le Creuset®. Эти кастрюли отлично подходит для приготовления блюд, которые нужно медленно нагревать, и для долго время, используя равномерный нагрев чугуна. Поскольку чугун может вступать в реакцию с кислой пищей, эмалевое покрытие идеально подходит для изготовления соусы и тому подобное.Ранее свинец использовался в производстве несколько эмали. Le Creuset и другие производители не используют свинец в своих продукты сегодня, однако.

Лучшим проводником тепла является медь. Традиционно внутри медные сковороды были покрыты оловом, потому что медь будет реагировать с кислая пища. Большинство медных кастрюль теперь покрыты тонким слоем из нержавеющей стали. На рынке есть очень сложные сковороды изготовлены из слоя меди, зажатой между нержавеющими стали.Это обеспечивает более быструю реакцию меди на тепло. обеспечивая легкую очистку (внутри и снаружи) нержавеющей стали. Я использую эти сковороды для очень быстрого обжаривания.

Нержавеющая сталь сама по себе относительно плохо проводит тепло. Самые качественные сковороды из нержавеющей стали сегодня имеют вставку из другой металл, как уже отмечалось. Медь одна из них, так как она очень реактивна, но другая альтернатива — алюминий. Хотя не так хорошо дирижер тепло как медь, алюминий намного дешевле.Нержавеющая сталь сковороды, не содержащие слоя более проводящего материала, широко доступны и недороги. Сковороды обычно штампуются из большой лист стали и очень тонкий. Из-за их родственника худоба они могут нагреваться очень непредсказуемо.

Алюминий — хорошая альтернатива, потому что он недорогой, ржавчина, и она имеет очень хорошую теплопроводность. Как с нержавеющей стали, вы можете приобрести сковороды, штампованные из большого лист алюминиевый или изготовленный методом литья.Последнее лучше выбор. Я использую алюминий для большей части повседневной готовки, потому что это наиболее часто используемый материал для сковороды сегодня, и я хочу к убедитесь, что читатели смогут легко воссоздать мои рецепты.

Сегодня многие алюминиевые сковороды имеют антипригарное покрытие, например Silverstone® или Teflon®. Они очень хорошо помогают уменьшить то количество жира, необходимое для приготовления пищи. У меня разные размеры гипса алюминиевые сковороды с антипригарным покрытием, которые я использую для широкого разнообразие рецептов.

В последнее время возникли разногласия по поводу тефлона® и других антипригарных материалов. покрытия. Похоже, что само антипригарное покрытие безопасно, но некоторые химические вещества, используемые для производства тефлона, получили название под вопросом, может ли быть связь с раком. Там является неясные доказательства того, что использование кастрюль с покрытием связано со здоровьем проблемы. Я стараюсь не перегревать сковороды с антипригарным покрытием и обычно используйте деревянную или пластиковую посуду, чтобы не поцарапать то поверхность.

Высказывались опасения по поводу использования металлических кастрюль и того, как это может влияют на здоровье людей. Уже были доказательства как 1965, показывая связь с алюминием и болезнью Альцгеймера, для пример. Есть ряд других источников окружающей среды для алюминий, включая многие продукты питания, упаковку и воду, а также в виде лекарства, такие как антациды. Пока не было убедительные доказательства того, что эти факторы окружающей среды демонстрируют а причинно-следственная связь между болезнью Альцгеймера и алюминием.

Используется ряд методов лечения, которые могут помочь уменьшить тенденцию алюминия, чтобы вступить в реакцию с пищевыми продуктами. Самый распространенный — анодированный алюминий, у которого внешний слой был утолщен и закален с помощью электролиза, чтобы сделать поверхность менее реактивной. Этот подходит для большинства рецептов и ингредиентов, но для рецептов, где может возникнуть реакция между металлом сковороды и ингредиенты, я буду использовать нержавеющую сталь или литье с эмалевым покрытием железо.