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銀牌中的銀,也是冠軍

2024-09-13收藏

銀元素的符號Ag來自於其拉丁文名稱Argentum,意思是「淺色、明亮」。英語Silver直接源自古英語的seolfor,意為銀,銀色。

漢字銀由金和艮組成。金表示這是一種金屬,而艮是聲符兼義符,聲符指明了「銀」的讀音「yin」, 而義符則是「跟」的省略,表示跟隨、緊接著的意思,「艮」字族漢字均與「邊界」「極限」之義有關。因而銀的本義是「價值接近於黃金的金屬」。

1. 銀的歷史起源

銀是一種套用歷史悠久的貴金屬,人類在古代就對銀有了一定的認識,其使用至今已有4000多年的歷史。

銀在地殼中的豐度遠大於金,大約是金的15倍,但由於其化學性質比金活潑,所以在自然界多以化合物的狀態存在。正是由於這個原因,銀的發現要比金晚。

歷史上銀曾有貨幣和裝飾的雙重價值,英鎊和中國以前的銀元,就是以銀為主的銀、銅合金。

在古代,由於技術的受限,人們得到銀的量很少,所以其價值比金還貴。如公元前1780年至公元前1580年間,埃及王朝的法典規定,銀的價值為金的2倍,甚至到了17世紀,日本金、銀的價值還是相等的。

2. 銀作為貨幣的歷史

在歷史上,銀曾經與黃金一樣,作為很多國家的法定貨幣,具有金融儲備職能以及作為國際間支付的重要手段。

在中國,對銀的認識和利用有著悠久的歷史,很早就被制作成工藝品和貨幣。在唐宋以後已經把白銀用做貨幣大量使用;到了元代,銀本位制得到進一步強化,把銀作為一種主要貨幣,這個時期出現了「銀錠」「元寶」等(圖1)。

圖1 元代元寶(圖片來自網路)

到明清,銀本位制不斷鞏固加強,銀幣在明朝成為正式貨幣,元寶、碎銀和銀元成為清朝法定貨幣,銀在明清王朝的經濟開發中的作用至關重要。

明代初期由於禁止商人及金銀銅錫出海,國內使用銅錢,極嚴禁止私鑄銀幣。至永樂晚年,朝廷為了應付開支,開始重視開采銀礦。先後遣官開采陜西、福建等地的礦產,設立葛容溪銀場局,雲南大理銀冶等。宣德年以後,金銀開采時停時續,民采、官采及私采不斷發生糾紛,政府軍與」盜礦者」常發生武力戰鬥。各銀場有朝廷派駐的官員督辦稅課。此後,河南、雲南、山東、四川等地采銀潮開始,至嘉靖、萬歷年間達到高峰,銀兩已成為全國流通貨幣,價值大的交易均用銀計價,民間也普遍使用白銀(圖2)。直至明末,各地私礦徒結聚甚多。

圖2 大明元寶(圖片來自網路)

清代貨幣制度基本上沿襲明代,主要使用銅錢和銀兩,短時期局部使用過戶部官票和大清寶鈔。一般大額交易使用銀,小額及零星交易使用銅錢。隨著社會經濟的發展,銀的地位顯得更加重要。清代中期以後,市場上通行使用白銀鑄幣,向外國購買機器鑄造銀元,與當時流行的西班牙、墨西哥銀元及其他外國銀洋,以及新鑄的銅元並列流通,見圖3。光緒十四年,張之洞任粵督,仿照外國的鑄幣樣式鑄造銀幣,之後李鴻章繼任粵督,正式開鑄名曰」光緒元寶」(俗稱龍洋)的銀元。自此,中國開始自行鑄造銀元本位幣。由於中西貿易、經濟交往擴大,至清代晚期,通行的貨幣是以銀元和銀行兌換券為主(圖4)。

圖3 大清元寶(圖片來自網路)

圖4 大清銀行兌換券(圖片來自網路)

民國北洋政府時期,國幣流通漸廣,但各種舊銀元並沒有完全結束市場流通,通商貿易也仍以銀兩為標準,銀元要折合成銀兩計算。南京國民政府成立後,為了鞏固政權而進行了統一幣制。1933年民國政府在上海試行「廢兩改元」,自3月10日起,上海各業的交易往來,一律改用銀幣計算。之後,財政部又頒布了相應的鑄造條例,規定由中央造幣廠統一鑄造銀本位幣,銀本位幣定名為」元」,每枚重26.6971 g,成色0.88,即含銀量為88%,含銅量為12%,公差不超過3‰。」廢兩改元」確立了銀本位制度,統一了全國貨幣;白銀貨幣由計重改為計數,有利於發揮其價值尺度和流通手段的功能,削弱了錢莊和外國銀行的勢力,有利於國內銀行的加速發展。

1935年民國政府宣布發行法幣、取消銀本位,銀作為貨幣的使用受到了限制,但銀元在民間一直流通到1949年(圖5)。

圖5 民國銀元(圖片來自網路)

1949年中華人民共和國成立,百廢俱興,為了穩定人民幣,中國人民銀行於1950年4月制定下發了【金銀管理辦法】(草案),凍結民間金銀買賣,由中國人民銀行經營管理,實行統購統配政策,嚴厲打擊銀元投機倒把和走私活動。這一政策的實施增加了國家儲備,鞏固了人民幣的本幣地位。

中華人民共和國的銀工業,隨著中國經濟的不斷發展和管理體制的變革蓬勃發展,國內白銀也從過去供應不足,一躍成為世界主要的銀生產國之一,每年還大量出口。中國的白銀工業已經在全球具有重要的地位,銀消費也不斷增加,成為全球白銀市場最具發展潛力的新興市場之一。

3. 銀的導電能力

3.1 電的重要性

電對人類的重要性不言而喻。電方便了生活,人們的衣食住行都離不開電,所有的電器都要用到電,如空調、電車、電飯鍋、電壺等。電帶動了發明,如馬達的發明和廣泛使用,使生產力水平大大提高,它效率高,清潔使用方便。電使得資訊得以傳播,使資訊準確快捷地傳到世界的每一個角落,如通訊裝置、手機、電腦等,一時一刻也離不開電(圖6)。

圖6 電力是國民經濟的血液(圖片來自網路)

電的發現與套用極大地節省了人類的體力勞動和腦力勞動,使人類的力量長上了翅膀,使人類的資訊觸角不斷延伸。

在現代,電力是不可或缺的動能,少了它,就好像食物失去了調味用鹽,巧克力沒有了濃郁的口感,故事書缺乏生動活潑的插圖,一切都變得索然無味。

清晨,從電鍋中拿出熱騰騰的早餐,此時電以「熱能」的面目出現,接著看看鐘表,這是由電轉換的「動能」推著指標在前進,鐘聲則是電力轉換「聲能」,到了辦公室開啟電燈,電又成了「光能」。

設想一下,如果突然沒有了電,會是一種什麽情景?「一日無電,百事荒蕪」。雖然實際上只是倒退了100多年,但是否會給了我們回到了原始社會的感覺?

3.2 導線的重要性

「電」,我們看不見,摸不著,但它確實存在。而且,電只有透過傳輸才能被人們所利用。電透過導線而傳輸,導線是利用電的必要元素。導線最基本的作用是連線電路,導電而構成回路。具體而言,可分為生熱(電熱絲的導線)、生磁(電磁鐵的線圈)、生力(電機的導線)、發光(LED線)等。

能夠導電的物質稱為導體。電流在透過導體傳送的過程中會受到阻力,引起損耗。電阻,可以簡單地被理解為物質對電流的阻力。不言而喻,我們在選擇導線的時候,希望其電阻越小越好,也就是說,希望導體的導電能力越強越好。

3.3 銀的導電性及其套用

「銀」是迄今為止人類所知道的導電性最好的金屬。圖7是一些常見金屬的導電能力比較。為了便於理解與比較,圖7是以銀的導電能力為基準(100%),可以看出,銅的導電能力可以達到銀的95%,鋁可以達到60%以上,鎢只能達到30%左右,而鐵的導電能力不到銀的1/6,鉻不到1/8。

圖7 常見金屬的導電性

工業與日常生活中最常用的導線是銅而不是銀,其主要原因在於,雖然銅的導電能力略遜於銀,但其價格要比銀便宜的多,出於經濟方面的考慮,大多使用銅。而高壓傳輸電力時有時會使用鋁的導線,這除了經濟方面的原因之外,還有就是鋁很輕,其密度(2.7 g/cm3)僅有銀(10.49 g/cm3)的1/4左右,不到銅(8.96 g/cm3)的1/3。就單位品質導體的導電能力來講,鋁要優於銀或銅。

正是由於銀優異的導電性,所以在電子電器材料領域有著廣泛的套用。電子電器是用銀量最大的行業,其使用分為電接觸材料、復合材料和焊接材料等。銀和銀基電接觸材料可以分為:純銀類、銀合金類、銀-氧化物類、燒結銀合金類等。全世界銀和銀基電接觸材料年產量為2900~3000 t。復合材料是利用復合技術制備的材料,分為銀合金復合材料和銀基復合材料。從節銀技術來看,銀復合材料是一類大有發展前途的新材料。銀的焊接材料如純銀焊料、銀‒銅焊料等。

銀絲可用來制作靈敏度極大的物理儀器元件。各種繼電器中重要接觸點的接頭就是用銀制做的,無線電系統中重要的元件在焊接時也要用銀作焊料(圖8)。各種自動化裝置、火箭、潛水艇、電腦、核裝置以及通訊系統等裝置中都有大量的接觸點。在使用期間,每個接觸點要工作(接通與斷開)上百萬次。為了能滿足這樣嚴格的工作要求,接觸點必須具有良好的導電性、耐磨、效能可靠,還必須能滿足許多特殊的技術要求。這些接觸點一般是用銀制造的,這是因為銀能夠完全能滿足種種要求。如果在銀中加入稀土元素,效能就可能會更加優良。用這種加稀土元素的銀制作的接觸點,壽命可以延長好幾倍。

圖8 銀基觸點材料(圖片來自網路)

4. 銀的導熱能力

4.1 熱傳導的重要性

熱量從系統的一部份傳到另一部份或由一個系統傳到另一個系統的現象叫傳熱。熱傳導是熱傳導、對流、放射線三種傳熱模式之一,是固體中傳熱的主要方式。

只要存在溫差就有熱傳導。傳熱是由溫度差異引起的熱量傳遞過程。傳熱現象在我們的日常生活中司空見慣。人類對熱傳導的認識要比對電傳導的認識早得多。早在人類文明之初,人們就學會了燒火取暖,這就是熱傳導的套用。隨著工業革命的到來,蒸汽機、內燃機等熱動力機械相繼出現,傳熱套用更是得到了飛速的發展,廣泛地出現在工農業生產與人們的日常生活之中。當今世界,國與國之間的競爭是經濟競爭。而伴隨著經濟的高速發展,也帶來了資源、人口與環境等重大國際問題。傳熱的研究在促進經濟發展和加強環境保護方面起著舉足輕重的作用。

熱傳導在工業領域有許多套用,例如橡膠制品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱裝置和熱絕緣的設計計算、高溫高壓裝置(如氨合成塔中的廢熱鍋爐等)的設計中也都需用熱傳導規律。

4.2 銀的導熱性

各種物體都能夠傳熱,但是不同物質的熱傳導效能不同。容易傳熱的物體叫做熱的良導體,不容易傳熱的物體叫做熱的不良導體。金屬基本都是熱的良導體,其中又以銀的傳熱能力最強。

圖9是一些常見金屬的導熱能力的比較。與圖7相同,也是以銀的導熱能力為基準(100%),可以看出,銅的導電能力可以達到銀的94%,鋁可以達到近56%,鎢只能達到42%左右,而鐵的導電能力僅有銀的20%左右,鉛僅有銀的8%左右。

圖9 常見金屬的導熱性

4.3 散熱的重要意義

「散熱」是電子元件與電器制造過程中一個重要的環節,直接影響到電子元件和電器的效能與壽命。這是由於電路中的導線存在電阻,在工作過程中不可避免地會產生的熱量所引起的。同時,「散熱水平」也是考量電器科技與設計水平的一個重要因素。

電子元件發熱帶來的危害可能是嚴重的。讓我們來看一下過高的溫度對電器電路的影響吧。電子元件的出生的熱量無法及時散出,將會產生很高的溫度,從而引發電子遷移現象,這會對芯片和路線造成損壞。一旦發生損壞,情況會越來越嚴重,最後會造成整個電路短路,甚至可以使整個機器裝置產生燃燒、爆炸等現象(圖10),對人身和建築的安全構成極大的危害。

圖10 膝上型電腦自燃(圖片來自網路)

電子電器裝置的散熱是一個非常重要的話題。散熱的方式有風扇散熱、熱管散熱、水冷散熱、以及透過機器裝置本身散熱等。但是對於很多小型輕薄的裝置,由於體積與空間的限制,難以設定風扇、熱管、水冷等散熱方式,只能依靠自身散熱,此時,材料的導熱效能就顯得異常重要。

當然,人類現在所了解的還有比銀導熱性更好的物質,例如金剛石。但綜合考慮韌性、加工效能、導熱性等,還是非銀莫屬。據報導,開發者正試圖將導熱率最高的金屬材料——銀作為手機的散熱系統,這個訊息一出,甚是轟動。如果能把銀套用在手機的散熱系統,手機的散熱能力也會大幅提高,效果令人期待。

5. 結束語

最後以一首七律,作為對「銀」的總結。

屈居亞軍也瘋狂,不叫金行叫銀行。

驗毒固然有爭議,殺菌確實無言謊。

導電導熱鰲頭占,亦幣亦飾淵源長。

星辰姻緣皆美好,白發老人受景仰。

作者簡介:賈成廠,北京科技大學教授、博士生導師。1982年畢業於北京鋼鐵學院金屬材料系,獲學士學位。1987年獲日本東北(TOHOKU)大學碩士學位。1990年獲得日本東北(TOHOKU)大學博士學位。1990—1994年日本神奈川科學城博士後、總工程師。獲國家發明專利30余項。在國內外學術期刊上發表論文200余篇,其中SCI檢索76篇,EI檢索127篇,單篇文章他引超過100次。編著學術專著15本:【復合材料教程】【陶瓷基復合材料導論】【燒結金屬含油軸承】【金屬基復合材料導論】【超硬材料與工具】【金屬粉末凝膠註模成形】【燒結實踐與科學基礎】【韓鳳麟教授論文集】等。獲教育部科技進步二等獎、中國冶金教育協會優秀教材一等獎、高等教育國家級教學成果一等獎(參加)、北京市教育教學成果一等獎、中國有色金屬學會優秀期刊二等獎、中國金屬學會優秀工作者、「挑戰杯」全國大學生科技競賽優秀指導教師、復合材料學會【復合材料學報】傑出編委、北京科技大學「我愛我師——我心目中最優秀的教師」、師德先進個人、優秀黨員、先進工作者、教學成果一等獎、科技論文SCI收錄獎等榮譽。主要社會兼職:中國復合材料學會名譽理事、中國金屬學會粉末冶金分會名譽理事、中國機械工程學會粉末冶金分會常務理事、中國有色金屬學會粉末冶金與陶瓷分會理事、中國鋼結構協會粉末冶金分會名譽理事、中國有色加工協會特聘專家、中國建材工業協會粉體分會理事、中國機協粉末冶金分會特聘專家,擔任【復合材料學報】編委、【粉末冶金技術】顧問、【粉末冶金工業】編委、【中國鉬業】編委、【粉末冶金材料科學與工程】編委、【中國材料科技與裝置】編委、【金屬世界】特邀撰稿人