铜不仅广泛应用于传统产业,在新兴产业和高科技领域也发挥着重要作用,例如:※计算机信息技术是高科技的先导。它依靠现代人类智慧的结晶——计算机作为工具来处理和应对不断变化的信息。计算机的心脏由微处理器(包括运算器和控制器)和存储器组成。这些基本组件(硬件)是大规模集成电路,在微小的芯片上分布着成千上万个互连的晶体管和电阻。电容器等。,用于快速数值运算、逻辑运算和大量信息存储。这些集成电路芯片要经过引线框架和印刷电路组装才能工作。从上一章“电子工业中的应用”可以看出,铜和铜合金不仅是引线框架、焊料和印刷电路板的重要材料;而且可以在集成电路微小元件的互连中发挥重要作用。超导和低温一般材料(半导体除外)的电阻随着温度的降低而降低。当温度降到很低的时候,有些材料的电阻会完全消失。这种现象被称为超导。※.发生超导的最高温度称为材料的超导临界温度。超导性的发现为电的利用开辟了新天地。对于背电阻为零的情况,施加很小的电压就可以产生很大(理论上无穷大)的电流,获得巨大的磁场和力;或者当电流通过它时,电压降和电能损失不会发生。显然,它的实际应用将导致人类生产和生活的变化,这引起了人们的关注。但是对于普通金属来说,超导性只有在温度下降到非常接近绝对零度(OK =-273℃)时才会出现,这在工程上是很难实现的。近年来开发了一些超导合金,其临界温度高于纯金属,例如Nb3 Sn合金为18.1K但其应用完全离不开铜。首先这些合金要在超低温下工作,低温要通过气体液化来获得。例如,液氦、液氢和液氮的液化温度分别为4K(-269℃)、20K(-253℃)和77K(-196℃)。铜在如此低的温度下仍具有良好的韧性和塑性,是低温工程中结构和管道运输不可缺少的材料。另外,Nb3 Sn、NbTi等超导合金非常脆,很难加工成型材,所以要用钢作为包覆材料将它们结合起来。目前,这些超导材料已被用于制造强磁体,并应用于医学诊断用的核磁共振仪器和矿井中的一些强力磁选机。计划中的时速500公里以上的磁悬浮列车,也是依靠这些超导磁体使列车悬浮起来,从而避免轮轨接触的阻力,实现车厢的高速运行。最近发现了一些临界温度更高的材料,称为“高温超导材料”。大部分是复合氧化物。更早更有名的是含铅的铜基氧化物(YB2 Cu3 O7),其临界温度为90K,可以在液氮的温度下工作。目前还没有获得临界温度接近室温的材料;而且这些材料很难做成大型物体,能够通过的维持超导性的电流密度也不够高。因此,目前还没有在高压场合应用,需要进一步研发。在航天技术火箭、卫星和航天飞机中,除了微电子控制系统、仪器仪表外,许多关键部件也需要铜和铜合金。※.比如火箭发动机的燃烧室和推力室的内村,可以利用钢的优良导热性进行冷却,使温度保持在允许的范围内。阿里翁五号火箭的燃烧室由铜、银和金制成。在这个村子里加工了360个冷却通道,火箭发射时引入液氢冷却。此外,铜合金也是卫星结构中承载部件的标准材料。卫星上的太阳能电池板通常由铜合金和其他几种元素制成。揭示高能物理中物质结构的奥秘是科学家的一项重要基础任务。※.对这个问题的每一步认识都会对人类产生巨大的影响。目前原子能的使用就是一个例子。现代物理学的最新研究发现,物质的最小积木不是分子和原子,而是比它们小十亿倍的夸克和轻子。现在对这些基本粒子的研究,往往是在比原子弹爆炸时的核作用高出几百倍的非常高的反应能量下进行的,这就是所谓的高能物理。如此高的能量,是带电粒子在强磁场中通过长距离加速“轰击”固定目标(高能加速器),或者两股反向加速的粒子流相互碰撞(对撞机)而获得的。因此,有必要用钢绕组构建长距离强磁场通道。此外,受控热核反应堆也需要类似的结构。为了减少由于大电流产生的热量而导致的温升,这些磁通道由空的异形铜棒缠绕而成,这样就可以通入介质进行冷却。比如欧洲著名的卢瑟福高能物理实验室的质子同步加速器,其水冷磁体是由中空铜管制成的,总共使用了大约300吨的铜挤压材料。1984年中国建造的重粒子加速器使用了46吨长40米、内圆的管道。在后来建造的正负电子对撞机中,将使用105吨这种铜管。中国研制的受控热核反应堆有16个聚焦线圈。每个线圈都缠绕着一根55米长的铜带。外壳由钢板焊接而成,钢板上焊接有冷却水管。这个装置总共用了50吨钢。
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什么是科技铜(铜材料的应用)
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