導電導熱雙料冠軍
——銀的趣話(3)

供稿|賈成廠

內容導讀

前面的兩講已經(jīng)帶大家了解了銀的驗毒和殺菌的真相，以“銀”命名“銀行”的霸氣。此外銀具有的突出特性——導電性與導熱性，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)帶你來認識導電導熱雙雙獨占鰲頭的銀的另一特點。

銀元素的符號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。因而銀的本義是“價值接近于黃金的金屬”。

銀的歷史起源

銀是一種應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于金，大約是金的15 倍，但由于其化學性質比金活潑，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值，英鎊和我國以前的銀元，就是以銀為主的銀、銅合金。

在古代，由于技術的受限，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(guī)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。

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，銀本位制得到進一步強化，把銀作為一種主要貨幣，這個時期出現(xiàn)了“銀錠”“元寶”等(圖1)。

到明清，銀本位制不斷鞏固加強，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)濟發(fā)展中的作用至關重要。

明代初期由于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。先后遣官開采陜西、福建等地的礦產，設立葛容溪銀場局，云南大理銀冶等。宣德年以后，金銀開采時停時續(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。

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(jīng)濟的發(fā)展，銀的地位顯得更加重要。清代中期以后，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，以及新鑄的銅元并行流通，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，中國開始自行鑄造銀元本位幣。由于中西貿易、經(jīng)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)。

民國北洋政府時期，國幣流通漸廣，但各種舊銀元并沒有完全退出市場流通，通商貿易也仍以銀兩為標準，銀元要折合成銀兩計算。南京國民政府成立后，為了鞏固政權而進行了統(tǒng)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(yè)的交易往來，一律改用銀幣計算。之后，財政部又頒布了相應的鑄造條例，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)一了全國貨幣；白銀貨幣由計重改為計數(shù)，有利于發(fā)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，有利于國內銀行的加速發(fā)展。

1935 年民國政府宣布發(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 年中華人民共和國成立，百廢俱興，為了穩(wěn)定人民幣，中國人民銀行于1950 年4 月制定下發(fā)了《金銀管理辦法》(草案)，凍結民間金銀買賣，由中國人民銀行經(jīng)營管理，實行統(tǒng)購統(tǒng)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(yè)，隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和管理體制的變革蓬勃發(fā)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(yè)已經(jīng)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(fā)展?jié)摿Φ男屡d市場之一。

銀的導電能力

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(fā)明，如電動機的發(fā)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。電使得信息得以傳播，使信息準確快捷地傳到世界的每一個角落，如通訊設備、手機、電腦等，一時一刻也離不開電(圖6)。

電的發(fā)現(xiàn)與應用極大地節(jié)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，使人類的信息觸角不斷延伸。

在現(xiàn)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(xiàn)，接著看看鐘表，這是由電轉換的“動能”推著指針在前進，鐘聲則是電力轉換“聲能”，到了辦公室打開電燈，電又成了“光能”。

設想一下，如果突然沒有了電，會是一種什么情景？“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？

導線的重要性

“電”，我們看不見，摸不著，但它確實存在。而且，電只有通過傳輸才能被人們所利用。電通過導線而傳輸，導線是利用電的必要元素。導線最基本的作用是連接電路，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(fā)光(LED 線)等。

能夠導電的物質稱為導體。電流在通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。

銀的導電性及其應用

“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。為了便于理解與比較，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。

工業(yè)與日常生活中最常用的導線是銅而不是銀，其主要原因在于，雖然銅的導電能力略遜于銀，但其價格要比銀便宜的多，出于經(jīng)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(jīng)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。就單位質量導體的導電能力來講，鋁要優(yōu)于銀或銅。

正是由于銀優(yōu)異的導電性，所以在電子電器材料領域有著廣泛的應用。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(jié)銀技術來看，銀復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也要用銀作焊料(圖8)。各種自動化裝置、火箭、潛水艇、計算機、核裝置以及通訊系統(tǒng)等設備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、性能可靠，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，性能就可能會更加優(yōu)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。

銀的導熱能力

熱傳導的重要性

熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個系統(tǒng)傳到另一個系統(tǒng)的現(xiàn)象叫傳熱。熱傳導是熱傳導、對流、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。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，這就是熱傳導的應用。隨著工業(yè)革命的到來，蒸汽機、內燃機等熱動力機械相繼出現(xiàn)，傳熱應用更是得到了飛速的發(fā)展，廣泛地出現(xiàn)在工農業(yè)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(jīng)濟競爭。而伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，也帶來了資源、人口與環(huán)境等重大國際問題。傳熱的研究在促進經(jīng)濟發(fā)展和加強環(huán)境保護方面起著舉足輕重的作用。

熱傳導在工業(yè)領域有許多應用，例如橡膠制品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱設備和熱絕緣的設計計算、高溫高壓設備(如氨合成塔中的廢熱鍋爐等)的設計中也都需用熱傳導規(guī)律。

銀的導熱性

各種物體都能夠傳熱，但是不同物質的熱傳導性能不同。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。

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(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(fā)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(fā)電子遷移現(xiàn)象，這會對芯片和線路造成損壞。一旦發(fā)生損壞，情況會越來越嚴重，最后會造成整個電路短路，甚至可以使整個機器設備產生燃燒、爆炸等現(xiàn)象(圖10)，對人身和建筑的安全構成極大的危害。

電子電器設備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、以及通過機器設備本身散熱等。但是對于很多小型輕薄的設備，由于體積與空間的限制，難以設置風扇、熱管、水冷等散熱方式，只能依靠自身散熱，此時，材料的導熱性能就顯得異常重要。

當然，人類現(xiàn)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、加工性能、導熱性等，還是非銀莫屬。據(jù)報導，開發(fā)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(tǒng)，這個消息一出，甚是轟動。如果能把銀應用在手機的散熱系統(tǒng)，手機的散熱能力也會大幅提高，效果令人期待。

結束語

最后以一首七律，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(fā)老人受景仰。