Studii de caz

Studii de caz
Baterii mai sigure cu ajutorul cuprului

Multe obiecte din casele noastre, ca aparate de ras, mixerele, telecomandele, camerele video și lanternele ar fi inutile fără bateriile alcaline cu care funcţionează. Pentru cei care au copii, lipsa bateriilor de schimb pentru jucării, console de jocuri și alte gadget-uri pot cauza criză în familie. Bateriile sunt utilizate şi în aer liber pentru echipamentele de grădină și în birouri și școli. Este greu să ne imaginăm o lume fără ele.

O baterie nouă, inovatoare, a simplificat mecanica de bază ale bateriilor alcaline, transformându-le în unele mai sigure, mai ecologice și îmbunătățind performanța lor. Din această cauză, marii producători de baterii s-au angajat să introducă această tehnologie în produsele lor finite.

Funcţionarea bateriilor alcaline se bazează pe conductivitatea cuprului, ele având așa-numitele tije care funcționează ca surse anodice de curent. În mod tradițional, tija din  baterie s-a fabricat dintr-un aliaj de cupru-zinc şi a fost placat cu un strat fin de staniu pentru a reduce degajarea gazului de hidrogen în celulă. Staniul a fost aplicat cu ajutorul unui proces de galvanoplastie. În timpul utilizării, hidrogenul s-a produs ca parte al procesului natural de oxidare care, în anumite împrejurări, se putea amesteca cu aerul, creând o atmosferă explozivă.

Această tijă nouă de baterie este dintr-un aliaj de cupru modificat care conține deja staniu, eliminându-se astfel procesul de galvanoplastie și formarea deșeurilor asociate. Noul fir crește siguranța prin reducerea la jumătate a producerii gazului de hidrogen. Devine astfel mai ieftin, se reduc scurgerile și se extinde durata de viață a bateriei.

Oricine a spus “dacă nu este stricat, nu-l repara” nu a înțeles cât de mult poate oferi încă cuprul, când este combinat cu alte metale, -în acest caz, cu zinc și staniu-, în modalități noi și inovatoare.

Vehicule mai sigure şi mai confortabile cu ajutorul cuprului

Maşinile pe care le vedem pe drumuri în prezent, sunt foarte diferite de cele care rulau în urmă cu doar un deceniu. Astfel, este foarte probabil ca vehiculele care vor fi peste zece ani, sunt aproape de neconceput azi. Producătorii de automobile depun în continuu eforturi pentru ca produsele lor să fie mai eficiente privind consumul de combustibil, să fie mai ecologice, mai confortabile și mai atractive și vor să adauge caracteristici noi care îi vor inspira pe clienții lor. Dar toate acestea trebuie realizate fără adăugarea unor greutăţi în plus.

Aliajele de alamă sunt folosite de zeci de ani în sectorul autovehiculelor și al echipamentelor industriale. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura de funcționare a motoarelor cu ardere a continuat să crească, era nevoie de aliaje noi pentru a obţine performanța necesară.

Industria cuprului a proiectat un aliaj inovator de alamă, special pentru a îndeplini cerințele de înaltă performanță ale aplicațiilor pentru construcția de automobile și mașini. Este compus din 70% cupru cu cantități mici de mangan, aluminiu, siliciu, fier și zinc.

Noul aliaj oferă posibilitatea realizării unor construcții uşoare, cu economie de spațiu, susținând tendința de reducere a dimensiunilor în tehnologia motoarelor. Are o rezistență mult mai mare la căldură în comparație cu alte materiale concurente, și nu prezintă semne de înmuiere chiar până la 400°C. Deţine şi o rezistență remarcabilă la uzură, este mai ecologic, atât în ​​producția cât și în utilizarea finală, dar păstrează şi avantajele oferite de alte aliaje de alamă, cum ar fi prelucrabilitatea superioară şi lucrabilitatea.

Ce bine ar fi, dacă oamenii ar putea apela la astfel de soluții inovatoare atunci când doresc să piardă din greutate.

Cuprul asigură energie solară la preț accesibil

Deoarece sursele tradiționale de energie nu o să dureze pentru totdeauna, se caută permanent cea mai sustenabilă sursă de energie alternativă. Tehnologia fotovoltaică, alimentată de soare, s-a maturizat mult mai repede decât era prevăzută și a depășit așteptările inițiale legate de ea. Panourile solare au devenit populare rapid și, prin urmare, mai accesibile. Cuprul a jucat un rol important în acest fenomen.

Datorită caracteristicilor intrinsece, cum ar fi conductivitatea, prelucrabilitatea, formabilitatea și proprietățile mecanice, cuprul a fost întotdeauna materialul preferat pentru extragerea eficientă a energiei electrice din celulele solare. Se utilizează cupru relativ gros, dar moale în celulele de siliciu pentru a reduce fragilitatea și deoarece cuprul moale oferă un transfer mai rapid și limita de curgere este mai scăzută.

Ţinând cont de toate acestea, producătorii au creat un nou material pe bază de cupru, care face posibilă producția de masă, automatizată, a panourilor solare. Noua bandă PV de cupru, este fabricată dintr-un tip de cupru extrem de pur, care este laminat plat dintr-o sârmă rotundă și apoi este acoperită cu staniu. Avantajul cheie al acestui produs este rezistenţa. Benzile PV asigură producerea unor plăci mai subţiri, rezistență electrică redusă, maximizarea puterii și un proces de producție mult mai automatizat.

Datorită producției în masă, aceste elemente sunt mult mai accesibile și permit pătrunderea pe piață a acestei tehnologii de energie regenerabilă. În timp ce acest lucru înseamnă o cotă mai mare în producţia energiei sustenabile, cu emisii mai reduse de CO2 și de gaze cu efect de seră, din păcate, nu se poate garanta că soarele va străluci mai des.

Cuprul ne asigură trenuri rapide și sigure

Datorită faptului, că în prezent experimentăm avantajele oferite de trenurile de mare viteză, care ne duc acolo unde vrem -mai rapid și mai comod decât înainte- dorim să profităm de această posibilitate. Mulţumită industriei cuprului, se deschid noi orizonturi. O nouă generație de fire de contact oferă o alternativă superioară la firul de contact costisitor de cupru-argint utilizat frecvent în sistemele suspendate de alimentare electrică, noua soluţie fiind mai ecologică protejând mediul înconjurător. Noua sârmă, care este 99,9% din cupru, conţine cantități foarte mici de aliaje care îmbunătățesc rezistența la uzură, cu până la 50%, fără a reduce conductivitatea. Prin ajustarea compoziției aliajului, producătorul poate adapta performanţa sârmei pentru a satisface cerințele specifice ale clientului.

Un factor important în creșterea vitezei maxime ale trenurilor este abilitatea de a menține pantograful motorului în contact continuu cu linia de alimentare suspendată. Pe măsură ce crește viteza trenului, linia de alimentare se mișcă tot mai mult în sus și în jos, un fenomen cunoscut sub numele de propagare a undelor. Tensiunea mai mare al noului fir reduce această mișcare permiţând ca viteza maximă să fie crescută.

În comparație cu firele pe bază de cupru-argint existente, noul fir oferă şi o economie de 40% a costurilor, iar uzura este cu 50% mai mică. Aceasta din urmă asigură durată de viață substanțial mai lungă, reduce eforturile de întreținere de rutină și îmbunătățește eficiența resurselor, deoarece este nevoie de mai puține linii înlocuitoare.

Iar toate acestea sunt în avantajul pasagerilor. Este o soluţie inovatoare şi avantajoasă atât pentru industria producătoare cât şi pentru călători.

Cuprul protejează centralele electrice marine

Împreună cu creșterea cerinţei pentru surse alternative de energie, structurile marine, ca fermele eoliene, devin mai importante. Dar și platformele petroliere și de gaz existente, amplasamentele lor marine, sunt expuse la un mediu puternic coroziv. Acestea trebuie să reziste la apa mării, la razele UV şi la acțiunea mareelor şi al valurilor. Protecția acestor structuri de oţel împotriva depunerilor marine a fost întotdeauna o provocare pentru metodele tradiționale de protecție, deoarece o parte din metal nu este în contact permanent cu apa mării. Un nou tip de doc dezvoltat de industria cuprului special pentru fermele eoliene, are o manta de protecție în jurul zonelor vulnerabile și asigură o bună protecție împotriva umidităţii, salinităţii ridicate și ancrasării marine.

Docul este complet învelit cu un aliaj de cupru-nichel, ce s-a dovedit a fi o alternativă foarte ieftină și de lungă durată faţă de sistemele convenţionale de învelire. Este rezistent la apa mării și este utilizat deja pe scară largă în aplicații marine, datorită rezistenţei excelente la poluare și coroziune. Cupru-nichelul amortizează mai bine impactul manevrelor de andocare a navelor de întreținere. Cu acest aliaj se lucrează ușor şi are proprietăţi remarcabile la diferitele procedeuri de lipire, ambele proprietăţi prescurtând timpul de instalare și de întreținere.

Nu este predispus la coroziune după o încărcare mecanică, ceea ce asigură o durată lungă de funcţionare.

Cuprul controlează emisiile fungice în clădiri

În timp ce sistemele de aer condiționat (AC) ajută la uşurarea vieţii oamenilor în timpul verilor calde, ele constituie şi un teren propice pentru dezvoltarea mucegaiului și al bacteriilor. Particulele nocive din aer, cum ar fi praful, polenul, sporii de mucegai și bacteriile, sunt adesea recirculate prin sistem rezultând un potențial impact negativ asupra sănătății umane. Cel puțin acesta este cazul la sistemele AC convenționale, care folosesc aluminiu. Cuprul are proprietăți antimicrobiene unice și atunci când este utilizat pentru ţevile din sistemele AC, poate inhiba creșterea acestor organisme cu până la 99,99% în cazul bacteriilor și 99,74% în cazul ciupercilor, în comparație cu sistemele cu lamele din aluminiu. Cuprul este soluția cea mai eficientă energetic şi ecologic, este uşor de aplicat, are o rezistență superioară la coroziune și este reciclabil.

Chiar dacă o soluție din cupru costă mai mult, investiția inițială este mai mult decât compensată de avantajele pe termen lung ale costurilor directe, inclusiv întreținerea redusă, durata de viaţă mai lungă al produsului și consumul redus de energie, ceea ce duce la o amprentă de carbon mai mică. Peste toate acestea sunt beneficiile indirecte ale unui mediu de viață sănătos și costul redus de asistenţă medicală pentru cei care capătă o infecţie.

În zilele calde și în zonele cu climat cald, când Vă gândiţi la aerul rece, gândiţi-Vă la cupru.

Cuprul crește eficiența energetică al sistemelor de aer-condiţionat

Conceput inițial pentru spaţii publice, în zone cu climat cald, sistemele de aer condiționat (AC) au devenit tot mai populare în birourile noastre, în diferitele tipuri de transport și chiar în casele noastre. Ca urmare, a crescut şi cantitatea de energie utilizată de către aceste sisteme. Industria de HVAC a răspuns prin căutarea unor soluții, care sunt mult mai eficiente energetic, utilizează mai puțini agenţi frigorifici, inclusiv cele care nu sunt nocive pentru stratul de ozon, și sunt mai economice în ansamblu.

Inovațiile în proiectarea ţevilor de cupru au adus avantaje semnificative de performanță, care au mărit performanța generală ale sistemelor AC. Ţevile noi sunt mai mici în diametru și au microcaneluri pe peretele interior. Toate aceste caracteristici îmbunătățesc transferul de căldură între agentul frigorific și pereții ţevii și îmbunătățesc eficiența energetică. Fabricarea ţevilor necesită mai puțin material, se utilizează mai puţin agent frigorific, și aceste ţevi oferă flexibilitate mai mare la proiectare. În timp ce consumatorul poate dori reproiectarea sistemelor (în scopuri estetice), tehnologia ţevilor noi rămâne compatibilă cu metodele de producție existente și al echipamentelor utilizate în industria HVAC. Aceste ţevi cu microcaneluri sunt disponibile într-o gamă largă de aliaje, ca ele să poată satisface toate nevoile pieței.

Cuprul ajută sistemele AC nu numai să fie eficiente dar să fie şi la modă.

Cuprul ne asigură dispozitive electronice mai mici

Când Alexander Bell a inventat telefonul, scopul lui a fost să facă posibil ca două persoane să poată vorbi unul cu celălat fără să fie în acelaşi loc. Ce ar face el cu dispozitivele de astăzi? Efectuarea și primirea apelurilor telefonice este o parte foarte mică a aplicaţiilor pentru care telefoanele (mobile) de azi sunt utilizate. Consumatorii cer capacităţi mari de memorie, camere video, audio playere, senzori și multe alte aplicaţii, și toate acestea într-un pachet cât mai mic. Nevoia de miniaturizare face lipirea microscopică a firelor de aur sau a cipurilor pe bază de staniu extrem de dificilă și, ca urmare, lipirea tradițională a sârmelor de interconexiuni între cipuri și circuitele externe şi-a atins limitele.

Industria a găsit o modalitate de a extinde aceste limite, prin utilizarea tehnologiei membranei de cupru. Aceasta elimină problema de lipire microscopică deoarece membrana este presată direct pe placă prin intermediul unei așa-numite “loviri” cu capace de lipire din staniu-argint care creează interconexiuni între chip și substrat. Această inovaţie permite distanțe de intrare-ieșire mai mici, comparativ cu lipirea microscopică și crește calitatea și fiabilitatea interconexiunilor. Pentru producători, aceasta înseamnă economie, creşterea flexibilităţii de proiectare, prelucrabilitate şi fiabilitate, și impact mai mic asupra mediului. Pentru consumatori înseamnă avantajele oferite de performanţele tot mai mari ale produselor.

Din fericire, cuprul este un material care poate fi reciclat la infinit, fără pierderea performanțelor, fără care multe dispozitive electronice -pe care noi ne bazăm- pot înceta să mai existe, cel puțin în forma lor actuală.