موارد استفاده از فلزات - بعضی از فلزات کاربردهای تخصصی دارند

بعضی از فلزات و آلیاژهای فلزی دارای مقاومت ساختاری بالایی در واحد جرم هستند و این مواد را برای حمل بارهای زیاد و یا مقاومت در برابر آسیبهای ضربه ای مفید می کند. آلیاژهای فلزی می توانند ساخته شوند تا مقاومت بالایی در برابر برش، گشتاور و تغییر شکل داشته باشند. اما همین فلز می تواند در اثر آسیب خستگی ناشی از استفاده مکرر یا از بین رفتن تنش ناگهانی هنگام بیش از ظرفیت بار شود، آسیب پذیر باشد. مقاومت و انعطاف پذیری فلزات منجر به استفاده مکرر آنها در ساختمانهای بلند مرتبه و ساخت پل و همچنین بیشتر وسایل نقلیه، بسیاری از لوازم خانگی، ابزار ، لوله و مسیرهای راه آهن شده است.

فلزات در دنیای امروز کاربردهای فراوانی دارند و در اکثر صنایع پایه و فناوری‌های پیشرفته به‌کار می‌روند. ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا، قابلیت شکل‌پذیری، رسانایی عالی الکتریکی و حرارتی، و مقاومت در برابر خوردگی باعث شده تا فلزات از مواد اصلی مورد استفاده در بخش‌های مختلف صنعت باشند. هر فلز به دلیل ویژگی‌های خاص خود در کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین کاربردهای فلزات در ساخت‌وساز است. فلزاتی مانند آهن و فولاد در ساخت سازه‌های بلند، پل‌ها، ساختمان‌ها و زیرساخت‌های دیگر به‌طور گسترده‌ای به‌کار می‌روند. این فلزات به‌دلیل استحکام و دوام بالای خود برای تحمل بارهای سنگین و شرایط جوی نامساعد مناسب هستند. فولاد به‌ویژه به‌خاطر قابلیت تولید آلیاژهای مختلف با خواص مکانیکی متنوع، مانند استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، به یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت ساخت‌وساز تبدیل شده است.

در صنعت حمل‌ونقل، فلزات نقش بسیار مهمی دارند. به‌طور مثال، آلومینیوم به‌دلیل وزن کم و مقاومت عالی در برابر خوردگی، در ساخت بدنه هواپیماها، قطارها، اتومبیل‌ها و حتی کشتی‌ها به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. همین‌طور، مس به‌عنوان فلزی با رسانایی الکتریکی بسیار بالا، در تولید سیم‌های برق و کابل‌ها کاربرد فراوان دارد. استفاده از آلیاژهای مختلف مانند فولاد ضدزنگ برای ساخت قطعات خودرو نیز از دیگر مثال‌های بارز کاربرد فلزات در این صنعت است. در صنعت هوایی و فضایی، ترکیبات فلزی خاص با خواص ویژه، مانند مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا و فشارهای شدید، برای ساخت هواپیماها و فضاپیماها ضروری هستند.

در صنایع الکترونیک و مخابرات، فلزات به‌ویژه مس و طلا، برای تولید مدارهای الکترونیکی، قطعات سخت‌افزاری، و سیستم‌های مخابراتی استفاده می‌شوند. مس به‌دلیل رسانایی عالی الکتریسیته، یکی از اصلی‌ترین فلزات برای ساخت سیم‌ها و کابل‌های الکتریکی است. طلا نیز به‌عنوان یک فلز با رسانایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، در ساخت قطعات حساس الکترونیکی و اتصالات میکروالکترونیکی به‌کار می‌رود. همچنین در تولید حافظه‌های ذخیره‌سازی و تراشه‌های پردازشی نیز از فلزات مختلف استفاده می‌شود. در جواهرسازی، طلا، نقره، پلاتین و دیگر فلزات گرانبها برای ساخت زیورآلات و اشیاء تزئینی به‌کار می‌روند. این فلزات علاوه بر زیبایی، ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت در برابر اکسیداسیون و واکنش‌های شیمیایی دارند که آن‌ها را برای استفاده در جواهرسازی بسیار مناسب می‌سازد. طلا و نقره به‌ویژه به‌دلیل نرمی و قابلیت کار کردن راحت با آن‌ها برای ساخت حلقه‌ها، گردنبندها و دیگر جواهرات محبوب هستند.

فلزات در صنایع انرژی نیز کاربردهای ویژه‌ای دارند. به‌طور خاص، در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، فلزاتی مانند مس، نقره و آلومینیوم برای ساخت پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و دیگر تجهیزات استفاده می‌شوند. برای مثال، مس به‌دلیل خاصیت رسانایی بالا در ساخت پنل‌های خورشیدی و در سیستم‌های انتقال انرژی به‌کار می‌رود. همچنین، در ساخت تجهیزات نیروگاه‌های هسته‌ای، نفتی و گازی، فلزات مقاوم در برابر دماهای بالا و فشار مانند تنگستن و زیرکونیوم استفاده می‌شود. همچنین، فلزات در تولید ابزارها و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند. فولاد، به‌ویژه فولاد آلیاژی، برای تولید ابزارهایی که نیاز به استحکام و دوام بالا دارند، مانند مته‌ها، اره‌ها و چکش‌ها، استفاده می‌شود. علاوه بر این، در صنعت پزشکی نیز از فلزات مختلفی مانند تیتانیوم برای ساخت پروتزها، ایمپلنت‌ها و ابزارهای جراحی استفاده می‌شود. تیتانیوم به‌دلیل خواص بیولوژیکی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و سبکی، برای استفاده در بدن انسان بسیار مناسب است.

در نهایت، فلزات همچنین در تحقیقات علمی و فناوری‌های نوین کاربرد دارند. به‌طور مثال، فلزات نادر خاکی مانند لانتانیوم و سریم در تولید باتری‌های لیتیوم-یون، پیل‌های سوختی و در بعضی از دستگاه‌های الکترونیکی مانند موبایل‌ها و کامپیوترها استفاده می‌شوند. این فلزات به‌دلیل ویژگی‌های خاص خود در ذخیره‌سازی انرژی و تولید انرژی‌های پاک، در صنایع پیشرفته و توسعه فناوری‌های جدید کاربرد دارند. در مجموع، فلزات به‌عنوان مواد اصلی و اساسی در بیشتر صنایع مدرن شناخته می‌شوند و بدون آن‌ها، بسیاری از دستاوردهای تکنولوژیکی و صنعتی که امروزه شاهد آن‌ها هستیم، ممکن نبود.

فلزات رساناهای خوبی هستند، و آنها را در لوازم الکتریکی و برای حمل جریان الکتریکی در مسافتی با انرژی کم از دست می دهند. شبکه های برق برای توزیع برق به کابل های فلزی متکی هستند. در بیشتر موارد سیستم های الکتریکی خانگی به دلیل خاصیت هدایت خوب با سیم مسی سیم کشی می شوند. رسانایی گرمایی فلزات برای گرم کردن مواد روی شعله ها برای ظروف مفید است. برای محافظت از تجهیزات حساس به گرم شدن بیش از حد، از فلزات خاص نیز برای کوره حرارتی استفاده می شود. بازتاب پذیری زیاد بعضی از فلزات استفاده از آنها را در آینه ها از جمله ابزار دقیق نجومی امکان پذیر می کند و به زیبایی زیورآلات فلزی می افزاید. بعضی از فلزات کاربردهای تخصصی دارند. جیوه در دمای اتاق مایع است و در سوئیچ ها برای تکمیل مدار هنگام عبور از کنتاکت های سوئیچ استفاده می شود. از فلزات رادیواکتیو مانند اورانیوم و پلوتونیوم در نیروگاه های هسته ای برای تولید انرژی از طریق شکافت هسته ای استفاده می شود. آلیاژهای حافظه دار برای کاربردهایی مانند لوله ها ، اتصال دهنده ها و استنت های عروقی استفاده می شوند.