導(dǎo)電導(dǎo)熱雙料冠軍
——銀的趣話(3)

供稿|賈成廠

內(nèi)容導(dǎo)讀

前面的兩講已經(jīng)帶大家了解了銀的驗(yàn)毒和殺菌的真相，以“銀”命名“銀行”的霸氣。此外銀具有的突出特性——導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，在所有的金屬中名列第一。賈成廠教授“銀的趣話”系列文章之(三)帶你來認(rèn)識(shí)導(dǎo)電導(dǎo)熱雙雙獨(dú)占鰲頭的銀的另一特點(diǎn)。

銀元素的符號(hào)Ag 來自于其拉丁文名稱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(guān)。因而銀的本義是“價(jià)值接近于黃金的金屬”。

銀的歷史起源

銀是一種應(yīng)用歷史悠久的貴金屬，人類在古代就對(duì)銀有了一定的認(rèn)識(shí)，其使用至今已有4000 多年的歷史。

銀在地殼中的豐度遠(yuǎn)大于金，大約是金的15 倍，但由于其化學(xué)性質(zhì)比金活潑，所以在自然界多以化合物的狀態(tài)存在。正是由于這個(gè)原因，銀的發(fā)現(xiàn)要比金晚。

歷史上銀曾有貨幣和裝飾的雙重價(jià)值，英鎊和我國(guó)以前的銀元，就是以銀為主的銀、銅合金。

在古代，由于技術(shù)的受限，人們得到銀的量很少，所以其價(jià)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(guī)定，銀的價(jià)值為金的2 倍，甚至到了17 世紀(jì)，日本金、銀的價(jià)值還是相等的。

銀作為貨幣的歷史

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

在中國(guó)，對(duì)銀的認(rèn)識(shí)和利用有著悠久的歷史，很早就被制作成工藝品和貨幣。在唐宋以后已經(jīng)把白銀用做貨幣大量使用；到了元代，銀本位制得到進(jìn)一步強(qiáng)化，把銀作為一種主要貨幣，這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了“銀錠”“元寶”等(圖1)。

到明清，銀本位制不斷鞏固加強(qiáng)，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(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用至關(guān)重要。

明代初期由于禁止商人及金銀銅錫出海，國(guó)內(nèi)使用銅錢，極嚴(yán)禁止私鑄銀幣。至永樂晚年，朝廷為了應(yīng)付開支，開始重視開采銀礦。先后遣官開采陜西、福建等地的礦產(chǎn)，設(shè)立葛容溪銀場(chǎng)局，云南大理銀冶等。宣德年以后，金銀開采時(shí)停時(shí)續(xù)，民采、官采及私采不斷發(fā)生糾紛，政府軍與”盜礦者”常發(fā)生武力戰(zhàn)斗。各銀場(chǎng)有朝廷派駐的官員督辦稅課。此后，河南、云南、山東、四川等地采銀潮開始，至嘉靖、萬歷年間達(dá)到高峰，銀兩已成為全國(guó)流通貨幣，價(jià)值大的交易均用銀計(jì)價(jià)，民間也普遍使用白銀(圖2)。直至明末，各地私礦徒結(jié)聚甚多。

清代貨幣制度基本上沿襲明代，主要使用銅錢和銀兩，短時(shí)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，銀的地位顯得更加重要。清代中期以后，市場(chǎng)上通行使用白銀鑄幣，向外國(guó)購買機(jī)器鑄造銀元，與當(dāng)時(shí)流行的西班牙、墨西哥銀元及其他外國(guó)銀洋，以及新鑄的銅元并行流通，見圖3。光緒十四年，張之洞任粵督，仿照外國(guó)的鑄幣樣式鑄造銀幣，之后李鴻章繼任粵督，正式開鑄名曰”光緒元寶”(俗稱龍洋)的銀元。自此，中國(guó)開始自行鑄造銀元本位幣。由于中西貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)交往擴(kuò)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)。

民國(guó)北洋政府時(shí)期，國(guó)幣流通漸廣，但各種舊銀元并沒有完全退出市場(chǎng)流通，通商貿(mào)易也仍以銀兩為標(biāo)準(zhǔn)，銀元要折合成銀兩計(jì)算。南京國(guó)民政府成立后，為了鞏固政權(quán)而進(jìn)行了統(tǒng)一幣制。1933 年民國(guó)政府在上海試行“廢兩改元”，自3 月10 日起，上海各業(yè)的交易往來，一律改用銀幣計(jì)算。之后，財(cái)政部又頒布了相應(yīng)的鑄造條例，規(guī)定由中央造幣廠統(tǒng)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‰?！睆U兩改元”確立了銀本位制度，統(tǒng)一了全國(guó)貨幣；白銀貨幣由計(jì)重改為計(jì)數(shù)，有利于發(fā)揮其價(jià)值尺度和流通手段的功能，削弱了錢莊和外國(guó)銀行的勢(shì)力，有利于國(guó)內(nèi)銀行的加速發(fā)展。

1935 年民國(guó)政府宣布發(fā)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)。

1949 年中華人民共和國(guó)成立，百廢俱興，為了穩(wěn)定人民幣，中國(guó)人民銀行于1950 年4 月制定下發(fā)了《金銀管理辦法》(草案)，凍結(jié)民間金銀買賣，由中國(guó)人民銀行經(jīng)營(yíng)管理，實(shí)行統(tǒng)購統(tǒng)配政策，嚴(yán)厲打擊銀元投機(jī)倒把和走私活動(dòng)。這一政策的實(shí)施增加了國(guó)家儲(chǔ)備，鞏固了人民幣的本幣地位。

中華人民共和國(guó)的銀工業(yè)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和管理體制的變革蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)白銀也從過去供應(yīng)不足，一躍成為世界主要的銀生產(chǎn)國(guó)之一，每年還大量出口。中國(guó)的白銀工業(yè)已經(jīng)在全球具有重要的地位，銀消費(fèi)也不斷增加，成為全球白銀市場(chǎng)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d市場(chǎng)之一。

銀的導(dǎo)電能力

電的重要性

電對(duì)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(diào)、電車、電飯鍋、電壺等。電帶動(dòng)了發(fā)明，如電動(dòng)機(jī)的發(fā)明和廣泛使用，使生產(chǎn)力水平大大提高，它效率高，清潔使用方便。電使得信息得以傳播，使信息準(zhǔn)確快捷地傳到世界的每一個(gè)角落，如通訊設(shè)備、手機(jī)、電腦等，一時(shí)一刻也離不開電(圖6)。

電的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用極大地節(jié)省了人類的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)，使人類的力量長(zhǎng)上了翅膀，使人類的信息觸角不斷延伸。

在現(xiàn)代，電力是不可或缺的動(dòng)能，少了它，就好像食物失去了調(diào)味用鹽，巧克力沒有了濃郁的口感，故事書缺乏生動(dòng)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(shí)電以“熱能”的面目出現(xiàn)，接著看看鐘表，這是由電轉(zhuǎn)換的“動(dòng)能”推著指針在前進(jìn)，鐘聲則是電力轉(zhuǎn)換“聲能”，到了辦公室打開電燈，電又成了“光能”。

設(shè)想一下，如果突然沒有了電，會(huì)是一種什么情景？“一日無電，百事荒蕪”。雖然實(shí)際上只是倒退了100 多年，但是否會(huì)給了我們回到了原始社會(huì)的感覺？

導(dǎo)線的重要性

“電”，我們看不見，摸不著，但它確實(shí)存在。而且，電只有通過傳輸才能被人們所利用。電通過導(dǎo)線而傳輸，導(dǎo)線是利用電的必要元素。導(dǎo)線最基本的作用是連接電路，導(dǎo)電而構(gòu)成回路。具體而言，可分為生熱(電熱絲的導(dǎo)線)、生磁(電磁鐵的線圈)、生力(電機(jī)的導(dǎo)線)、發(fā)光(LED 線)等。

能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)稱為導(dǎo)體。電流在通過導(dǎo)體傳送的過程中會(huì)受到阻力，引起損耗。電阻，可以簡(jiǎn)單地被理解為物質(zhì)對(duì)電流的阻力。不言而喻，我們?cè)谶x擇導(dǎo)線的時(shí)候，希望其電阻越小越好，也就是說，希望導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)越好。

銀的導(dǎo)電性及其應(yīng)用

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

工業(yè)與日常生活中最常用的導(dǎo)線是銅而不是銀，其主要原因在于，雖然銅的導(dǎo)電能力略遜于銀，但其價(jià)格要比銀便宜的多，出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，大多使用銅。而高壓傳輸電力時(shí)有時(shí)會(huì)使用鋁的導(dǎo)線，這除了經(jīng)濟(jì)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。就單位質(zhì)量導(dǎo)體的導(dǎo)電能力來講，鋁要優(yōu)于銀或銅。

正是由于銀優(yōu)異的導(dǎo)電性，所以在電子電器材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電子電器是用銀量最大的行業(yè)，其使用分為電接觸材料、復(fù)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(jié)銀合金類等。全世界銀和銀基電接觸材料年產(chǎn)量為2900～3000 t。復(fù)合材料是利用復(fù)合技術(shù)制備的材料，分為銀合金復(fù)合材料和銀基復(fù)合材料。從節(jié)銀技術(shù)來看，銀復(fù)合材料是一類大有發(fā)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(diǎn)的接頭就是用銀制做的，無線電系統(tǒng)中重要的元件在焊接時(shí)也要用銀作焊料(圖8)。各種自動(dòng)化裝置、火箭、潛水艇、計(jì)算機(jī)、核裝置以及通訊系統(tǒng)等設(shè)備中都有大量的接觸點(diǎn)。在使用期間，每個(gè)接觸點(diǎn)要工作(接通與斷開)上百萬次。為了能滿足這樣嚴(yán)格的工作要求，接觸點(diǎn)必須具有良好的導(dǎo)電性、耐磨、性能可靠，還必須能滿足許多特殊的技術(shù)要求。這些接觸點(diǎn)一般是用銀制造的，這是因?yàn)殂y能夠完全能滿足種種要求。如果在銀中加入稀土元素，性能就可能會(huì)更加優(yōu)良。用這種加稀土元素的銀制作的接觸點(diǎn)，壽命可以延長(zhǎng)好幾倍。

銀的導(dǎo)熱能力

熱傳導(dǎo)的重要性

熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象叫傳熱。熱傳導(dǎo)是熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射三種傳熱模式之一，是固體中傳熱的主要方式。

只要存在溫差就有熱傳導(dǎo)。傳熱是由溫度差異引起的熱量傳遞過程。傳熱現(xiàn)象在我們的日常生活中司空見慣。人類對(duì)熱傳導(dǎo)的認(rèn)識(shí)要比對(duì)電傳導(dǎo)的認(rèn)識(shí)早得多。早在人類文明之初，人們就學(xué)會(huì)了燒火取暖，這就是熱傳導(dǎo)的應(yīng)用。隨著工業(yè)革命的到來，蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱動(dòng)力機(jī)械相繼出現(xiàn)，傳熱應(yīng)用更是得到了飛速的發(fā)展，廣泛地出現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人們的日常生活之中。當(dāng)今世界，國(guó)與國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)是經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)。而伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，也帶來了資源、人口與環(huán)境等重大國(guó)際問題。傳熱的研究在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)方面起著舉足輕重的作用。

熱傳導(dǎo)在工業(yè)領(lǐng)域有許多應(yīng)用，例如橡膠制品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱設(shè)備和熱絕緣的設(shè)計(jì)計(jì)算、高溫高壓設(shè)備(如氨合成塔中的廢熱鍋爐等)的設(shè)計(jì)中也都需用熱傳導(dǎo)規(guī)律。

銀的導(dǎo)熱性

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

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

散熱的重要意義

“散熱”是電子元件與電器制造過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，直接影響到電子元件和電器的性能與壽命。這是由于電路中的導(dǎo)線存在電阻，在工作過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生的熱量所引起的。同時(shí)，“散熱水平”也是考量電器科技與設(shè)計(jì)水平的一個(gè)重要因素。

電子元件發(fā)熱帶來的危害可能是嚴(yán)重的。讓我們來看一下過高的溫度對(duì)電器電路的影響吧。電子元件的出生的熱量無法及時(shí)散出，將會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，從而引發(fā)電子遷移現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)芯片和線路造成損壞。一旦發(fā)生損壞，情況會(huì)越來越嚴(yán)重，最后會(huì)造成整個(gè)電路短路，甚至可以使整個(gè)機(jī)器設(shè)備產(chǎn)生燃燒、爆炸等現(xiàn)象(圖10)，對(duì)人身和建筑的安全構(gòu)成極大的危害。

電子電器設(shè)備的散熱是一個(gè)非常重要的話題。散熱的方式有風(fēng)扇散熱、熱管散熱、水冷散熱、以及通過機(jī)器設(shè)備本身散熱等。但是對(duì)于很多小型輕薄的設(shè)備，由于體積與空間的限制，難以設(shè)置風(fēng)扇、熱管、水冷等散熱方式，只能依靠自身散熱，此時(shí)，材料的導(dǎo)熱性能就顯得異常重要。

當(dāng)然，人類現(xiàn)在所了解的還有比銀導(dǎo)熱性更好的物質(zhì)，例如金剛石。但綜合考慮韌性、加工性能、導(dǎo)熱性等，還是非銀莫屬。據(jù)報(bào)導(dǎo)，開發(fā)者正試圖將導(dǎo)熱率最高的金屬材料——銀作為手機(jī)的散熱系統(tǒng)，這個(gè)消息一出，甚是轟動(dòng)。如果能把銀應(yīng)用在手機(jī)的散熱系統(tǒng)，手機(jī)的散熱能力也會(huì)大幅提高，效果令人期待。

結(jié)束語

最后以一首七律，作為對(duì)“銀”的總結(jié)。

屈居亞軍也瘋狂，不叫金行叫銀行。

驗(yàn)毒固然有爭(zhēng)議，殺菌確實(shí)無言謊。

導(dǎo)電導(dǎo)熱鰲頭占，亦幣亦飾淵源長(zhǎng)。

星辰姻緣皆美好，白發(fā)老人受景仰。