21.08.2023 by Aileen Sammler, Dr. Dmitry Sergeev
Tendência metálica: Sobre as propriedades termofísicas do cobre e suas ligas
O cobre apresenta excepcional Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica e térmica, ficando atrás apenas da prata como um dos melhores condutores. Estudos ilustram um aumento maciço no fornecimento de cobre e ligas de cobre, o que inclui materiais como bronze, latão e outras ligas. Eles são usados principalmente no setor aeroespacial, na fabricação de máquinas e nos mercados de componentes industriais.
A crescente necessidade de cobre
O cobre apresenta excepcional Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica e térmica, ficando atrás apenas da prata como um dos melhores condutores. Um relatório publicado recentemente pela S&P Global prevê que, até 2035, a necessidade mundial de cobre poderá sofrer um aumento, potencialmente dobrando em relação ao seu estado atual, de 25 para 50 milhões de toneladas métricas. Outros estudos também ilustram um aumento maciço no fornecimento de ligas de cobre, que inclui materiais como bronze, latão e outras ligas. Eles são usados principalmente nos mercados aeroespacial, de fabricação de máquinas e de componentes industriais.
Atualmente, o cobre também é fundamental para inovações contemporâneas, como maquinário elétrico, infraestrutura de energia sustentável, aparelhos eletrônicos e sistemas avançados de resfriamento e transferência de calor. Além disso, o cobre é utilizado em conveniências modernas, incluindo automação, robótica, potência computacional e transmissão rápida de energia.
Fatores que ampliam o consumo de cobre
- Infraestrutura elétrica: A Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica e a durabilidade do cobre o tornaram o material preferido para sistemas elétricos domésticos e industriais.
- Energia renovável: A transição para fontes de energia renováveis envolve um aumento no uso do cobre, já que os sistemas de energia solar e eólica exigem muito mais cobre do que os sistemas tradicionais movidos a combustíveis fósseis.
- Carros e caminhões elétricos: A crescente acessibilidade e as tecnologias aprimoradas de baterias já impulsionaram as vendas de veículos elétricos. Como cada carro e caminhão elétrico utiliza muito mais cobre do que os motores de combustão convencionais, o aumento na produção de veículos elétricos sugere um aumento na demanda de cobre.
- Assistência médica: O cobre é amplamente utilizado na tecnologia médica não apenas por sua alta Condutividade elétrica (SBA)A condutividade elétrica é uma propriedade física que indica a capacidade de um material de permitir o transporte de uma carga elétrica.condutividade elétrica, que é muito importante para diferentes dispositivos médicos, mas também por suas propriedades antibacterianas naturais.
Propriedades termofísicas do cobre e suas ligas
As propriedades termofísicas do cobre e de suas ligas contribuem para o seu uso generalizado em vários setores, incluindo aplicações eletrônicas, de engenharia elétrica, aeroespacial, automotiva e de transferência de calor. As propriedades também são cruciais no projeto de engenharia e no material selection para garantir o desempenho ideal em aplicações específicas.
Embora as principais propriedades do cobre puro já sejam conhecidas, ainda há uma grande necessidade de determinação experimental adicional das propriedades mecânicas, termodinâmicas e termofísicas de suas ligas e compostos intermediários, bem como do cobre que ocorre em formas especiais, como filmes finos ou com diferentes tamanhos de grão. (Figura 1)
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Por exemplo, a análise de flash a laser (LFA) fornece medições rápidas e precisas da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica do cobre e de suas ligas em uma ampla faixa de temperatura. A LFA também pode ser aplicada a filmes finos e amostras small, o que é benéfico em aplicações de tecnologia moderna em que o cobre aparece nessas formas. Aqui, o uso da tecnologia de refletância no domínio do tempoPicoTR / NanoTR para filmes particularmente finos também é possível.