زمانی که خود را به جنس و متریال محصولات و قطعات موجود در پیرامون متمرکز می‌کنید، می‌بینید که آلومینیوم در همه جا خودنمایی می‌کند. این فلز با وزن سبک خود و همچنین قابلیت بازیافت ساده، به فلزی همه‌کاره تبدیل شده و نقش مهمی را در زندگی انسان‌ها ایفا می‌کند. بدون‌شک تهیه لیست کامل کاربردهای آلومینیوم غیر ممکن است و تنها می‌توان به تعداد محدودی نظیر ساختمان‌ها، قایق‌ها، هواپیماها و اتومبیل‌ها، لوازم خانگی، بسته‌بندی، رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، ظروف غذا و نوشیدنی و… اشاره داشت. تمامی این محصولات و صنایعی که از آلومینیوم بهره می‌برند درواقع از ویژگی‌های این فلز که شامل پایداری، مقاومت در برابر خوردگی و… است، استفاده می‌کنند.
تاریخچه فلز آلومینیوم
در سال 1825 فیزیکدانی به نام هانس کریستین به وجود آلومینیوم پی برد و آن را اعلام کرد. در ادامه شیمیدانی آلمانی به نام فردریش وهلر به چگونگی این فلز پرداخت و از ساختار آن آگاهی یافت. یکی از جالب‌ترین موضوعات در خصوص فلز آلومینیوم این است که در یونان باستان از آن استفاده می‌کردند و برای جلوگیری از خونریزی در زخم‌ها کاربرد داشت. در گذشته‌های نسبتا دور نیز آلومینیوم برای رنگرزی مورد استفاده قرار می‌گرفت و کارایی بالایی را از خود نشان می‌داد. در زمان ناپلئون سوم که اولین رئیس جمهور از جمهوری دوم فرانسه را تشکیل می‌داد و در سال 1848 دوره ریاست خود را آغاز کرد، برای پذیرایی از مهمانان مهم و والا مقام موجود در مهمانی از کارد و چنگال آلومینیومی استفاده کرد. درواقع این فلز در آن زمان بسیار کمیاب و با ارزش بود و مورد توجه پادشاهان و افراد مهم کشور قرار می‌گرفت. توجه داشته باشید که سالانه چهار میلیون تن از این فلز تنها در آمریکا تولید می‌گردد و باعث شده تا این فلز پس از آهن، رتبه دوم را از آن خود کند.
تولید و استخراج آلومینیوم
یکی از سخت‌ترین موضوعات در زمان‌های گذشته، استخراج فلز آلومینیوم بود که باعث باارزش شدن آن نیز شد. در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی و صنعتی شدن کارخانه‌جات، استخراج و تولید این فلز به کاری ساده تبدیل شده است. در حالت کلی به علت واکنش‌گر بودن آلومینیوم، این فلز شرایطی برای جداسازی از طریق کاهش کربن ایجاد نمی‌کند. در گذشته از روشی با نام برق کافت استفاده می‌شد تا بتوانند این عنصر را استخراج کنند. در این راستا فلز را در محلولی قرار می‌دادند تا عملیات جداسازی فلز به شکل خاص اجرایی شود.
به منظور انجام این فرآیند باید سنگ معدن در مایعی قرار گیرد و از آنجایی که بوکیست از نقطه ذوب بالایی برخوردار است، پس این فرآیند از نظر اقتصادی به‌صرفه نبود. در گذشته برای رفع این مشکل، سنگ بوکسیت را در آلومینیوم و فلورید سدیم قرار می‌دادند و به کاهش نقطه ذوب آن تا 900 درجه سانتی‌گراد می‌پرداختند. امروزه نیز از مخلوط مصنوعی استفاده می‌شود که شامل سدیم، فلوئورید کلیسم و آلومینیوم است و به جای فلورید سدیم و آلومینیوم کارایی دارد. توجه داشته باشید که این فرآیند نیازمند انرژی زیاد است.
کاربرد های آلومینیوم
بعد از آهن، آلومینیوم توانسته از نظر کیفی جایگاه بالایی را از آن خود کند. زمانی که این فلز به صورت خالص است، به شکل نرم و ضعیف بوده که کارایی چندانی ندارد. در این شرایط با ترکیب شدن با دیگر فلزات نظیر مس، منگنز و… مقاومتی بسیار پیدا می‌کند و می‌تواند مورد استفاده در صنایع مختلف باشد. از جمله پرکاربردترین صنایع استفاده از آلومینیوم به شرح زیر هستند:
- تولید لوازم خانگی
- حمل و نقل: ساخت هواپیما، اتومبیل، کشتی و…
- بسته‌بندی
- خطوط انتقال برق
- ساختمان سازی
- ماشین آلات اکسید آلومینیوم (آلومینا)
- در سوخت موشک‌های با سوخت و دمازاها
- ساخت انواع عایق رطوبتی و ساختمان سازی
ویژگی های آلومینیوم
ویژگی‌های متمایز و عالی آلومینیوم باعث شده تا این فلز کارایی بسیاری داشته باشد. ویژگی‌های این فلز شامل موارد زیر هستند:
- وزن سبک: پایین بودن وزن آلومینیوم باعث شده تا حمل و نقل این فلز کاری ساده باشد و مشکلی از این بابت ایجاد نگردد.
- خاصیت شکل پذیری: تولید کنندگان به دلیل خاصیت شکل‌پذیری ساده آلومینیوم می‌توانند آن را به شکل‌های مختلفی نظیر میله، لوله و… درآورند.
- قابلیت ارتجاعی: زمانی که نیرویی به آلومینیوم وارد می‌شود یا جسمی به آن برخورد می‌کند، به دلیل قابلیت ارتجاعی می‌تواند در زمانی کوتاه به حالت اولیه خود بازگردد.
- مقاومت بالا: درست است که آلومینیوم وزنی اندک دارد؛ اما از نظر مقاومت نسبت به دیگر فلزات در سطح بالایی قرار دارد.
- ضدزنگ: فلز آلومینیوم توانسته در برابر مواد مختلف در اتمسفر مقاوم باشد و دچار زنگ زدگی نشود.
- انتقال الکتریکی و حرارتی بالا: پس از نقره و مس و طلا، آلومینیوم توانسته بیشترین انتقال حرارتی را داشته باشد.
- قابل بازیافت بودن: از آنجایی که این فلز قابل بازیافت است پس به محیط زیست آسیبی وارد نمی‌کند.
- غیر مغناطیسی بودن: با وجود انتقال الکتریکی بالا در آلومینیوم، اما این فلز جرقه نمی‌زند و درواقع غیرمعناطیسی است.
- قابلیت بازتاب نور: هر چه سطح آلومینیوم صیقلی‌تر باشد، میزان بازتاب نور افزایش پیدا می‌کند. در حالت کلی این فلز قادر است تا بیش‌از 80 درصد اشعه مرئی و اشعه نامرئی را بازتاب کند.
- قابلیت اتصال راحت: روش‌های جوشکاری، لحیم‌کاری و… در میان فلزات مختلف رواج دارد تا بتوانند آن‌ها را به یکدیگر متصل کنند. در آلومینیوم نیز این قابلیت وجود داشته و این فلز، هم به خود و هم به دیگر فلزها متصل می‌شود.
| ویژگی | توضیح |
| وزن سبک | آلومینیوم وزن کمی دارد که باعث تسهیل حمل و نقل و استفاده در صنایع مختلف می‌شود. |
| خاصیت شکل‌پذیری | آلومینیوم به راحتی به اشکال مختلف نظیر میله، لوله و ورق تبدیل می‌شود. |
| قابلیت ارتجاعی | آلومینیوم پس از وارد شدن نیرو یا ضربه به حالت اولیه خود بازمی‌گردد. |
| مقاومت بالا | با وجود وزن کم، آلومینیوم مقاومت خوبی در برابر آسیب‌ها دارد و برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است. |
| ضد زنگ | این فلز به دلیل تشکیل لایه اکسید آلومینیوم بر روی سطح خود، در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است. |
| انتقال الکتریکی و حرارتی بالا | آلومینیوم پس از مس، نقره و طلا، بهترین هدایت حرارتی و الکتریکی را دارا است. |
| قابلیت بازیافت بودن | آلومینیوم قابل بازیافت است و به محیط زیست آسیب نمی‌رساند. |
| غیر مغناطیسی بودن | آلومینیوم غیر مغناطیسی است و جرقه نمی‌زند، که برای برخی کاربردهای خاص بسیار مهم است. |
| قابلیت بازتاب نور | آلومینیوم صیقلی شده قادر به بازتاب بیش از 80 درصد اشعه مرئی و غیر مرئی است. |
| قابلیت اتصال راحت | آلومینیوم به راحتی به خود و سایر فلزات از طریق جوشکاری و لحیم‌کاری متصل می‌شود. |
سخن پایانی
آلومینیوم که به وزن سبک خود شهرت پیدا کرده، دارای رنگ نقره‌ای بوده و در وسایل و قطعات بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌های متمایز و عالی این فلز هستند که باعث محبوبیت آن شده‌اند. غیر سمی بودن، مقاومت بالا در برابر خوردگی، غیر مغناطیسی بودن و… جزو ویژگی‌های عالی آلومینیوم هستند. آلومینیوم خالص کمی نرم بوده و کارایی لازم را ندارد و در این شرایط صنعت‌گران با اضافه کردن فلزات دیگر نظیر مس به آن، کارایی آن را افزایش می‌دهند. همین موضوع باعث شده تا مقاومت این فلز بیشتر شود و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد.