کاربردهای نقره چی هست و کجاها استفاده می‌شه؟

نقره یا از معادن نقره به صورت تکی و یا از معادن سرب و روی به عنوان یک عنصر جانبی استخراج می‌شود. نقره از قدیم به خاطر کاربردش در جواهرات و سکه شهرت دارد. اما در حال حاضر کاربردهای نقره بیشتر در بخش صنعت مشاهده می‌شود تا صنعت مد و فش. نقره یک فلز گرانبها و کمیاب است که از نظر شیمیایی، یک فلز نجیب به شمار می‌رود. این فلز در مقابل خوردگی و اکسیداسیون مقاومت خوبی دارد. همچنین در پزشکی به عنوان ماده‌ای ضدمیکروب و سم‌زدا شناخته می‌شود. درخشندگی نقره و بازتابندگی بالای آن باعث شده که نقره از قدیم در ساخت آینه کاربرد زیادی داشته باشد.  

شاید نقره از معدود فلزاتی باشد که می‌تواند به پودر، خمیر و خمیر تبدیل بشود. با بقیه فلزات آلیاژ بشود و به صورت ورقه‌های خیلی نازک تبدیل بشود. به این ترتیب انسان از وقتی به خواص نقره پی برد، به این نتیجه رسید که برای ساخت لوازم مختلف از نقره، بایستی مس یا فلزات دیگری رو به اون اضافه بکند. نقره حتی به عنوان کاتالیزور هم کاربرد دارد. این کاربردها باعث شده است که این فلز جادویی، رقیب بالامنازعی در صنعت و تکنولوژی باشد. از تلفن‌های همراه گرفته تا صفحات خورشیدی، چیزهایی هستند که نقره در این زمینه‌ها کاربرد دارد.

تاریخچه نقره

شواهد موجود در اطراف برخی از معادن ترکیه و یونان ثابت می‌کند که استخراج نقره در حدود سه هزار سال قبل از میلاد انجام می‌شده است. تصفیه نقره نیز در تاریخ بشری، سابقه زیادی دارد. کَلدانیان (قرن شش تا اوایل قرن هفتم قبل از میلاد)، اولین کسانی بودند که نقره را با روش کوپلاسیون تصفیه کردند. در این روش، برای اینکه نقره خالص رو استخراج کنند، نقره را به همراه سرب یا مس ذوب می‌کنند. سرب و مس این ویژگی را دارند که ناخالصی‌های نقره را به همراه خودشان اکسید می‌کنند و چیزی که باقی می‌ماند، نقره خالص است.

با ظهور امپراطوری یونان، استخراج نقره از منطقه لوریوم (ششصد سال قبل از میلاد) شروع شد. بعدها در قرون وسطی، معادن آلمان از منابع اصلی استخراج نقره در اروپا بود. همچنین در دیگر مناطق جهان مثل آمریکای لاتین (مرکزی) استخراج نقره توسط امپراطوری‌های محلی انجام می‌شد. امروزه کشورهای بولیوی، پرو و مکزیک به استخراج نقره ادامه می‌دهند.

بزرگ‌ترین کشورهای تولیدکننده نقره در جهان

بیشترین میزان نقره جهان از معادن آمریکای لاتین و آمریکای جنوبی استخراج می‌شود. بر اساس آمارهای سال ۲۰۱۶، کشور مکزیک با ۵۶۰۰ تن، بیشترین میزان استخراج نقره را در جهان به خود اختصاص داده است. این میزان، ۲۱ درصد تولید کل جهان به شمار می‌رود. به عبارت دیگر مکزیک به تنهایی یک پنجم نقره جهان را تولید می‌کند. بعد از مکزیک، پرو با ۴۱۰۰ تن، چین با ۳۶۰۰ تن، شیلی با ۱۵۰۰ تن، استرالیا، لهستان و روسیه هر کدام با ۱۴۰۰ تن، بولیوی با ۱۳۰۰ تن و ایالات متحده آمریکا با ۱۱۰۰ تن بزرگ‌ترین تولیدکنندگان نقره جهان به شمار می‌روند. سهم ایران از تولید نقره جهان در سال ۲۰۲۰، معادل ۱۲۰ تن بود که این امر نشان‌دهنده برخورداری ایران از معادن نقره است. البته موضوع تحریم‌های بین‌المللی مانع بزرگی در واردات ماشین‌آلات استخراج نقره به کشور به شمار می‌رود.

اختراع سکه و ایجاد اقتصاد پولی

شواهد باستان‌شناسی نشان می‌دهد که از پنج هزار سال پیش به این طرف، انسان نقره را از رسوبات طبیعی سولفید نقره استخراج کرده است. جالب اینکه انسان به محض استخراج نقره، آن را برای ساخت سکه به کار برده است. این سکه‌های نقره‌ای پایه‌های اقتصاد تمدن‌های اطراف دریای مدیترانه رو شکل داد. به خاطر نرم بودن و چکش‌خوار بودن نقره، این فلز به تدریج نقره در ساخت ظروف دربار امپراطوری‌ها و پادشاهی‌های مورد استفاده قرار گرفت. و به این ترتیب اسباب فخرفروشی و طبقاتی شدن جامعه در تمدن‌های مختلف ایجاد شد.

به طور سنتی، نقره به همراه طلا در ساخت سکه مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره به دلیل کمیاب و ارزشمند بودن، عنصر بسیار مناسبی برای حفظ ارزش ثروت و سرمایه است. در گذشته مردم ارزش اموال خود را با سکه‌های نقره حفظ می‌کردند. اما امروز سرمایه‌گذاری روی شمش نقره بهترین راه ممکن است. بر خلاف گذشته، امروز دولت‌های مختلف به جای ضرب سکه از نقره و طلا از فلزاتی ارزان‌‌تر مانند نیکل و مس استفاده می‌کنند.

نقره و عکاسی

تا زمانی که عکاسی به عصر دیجیتال نرسیده بود، نقره عضو پایه ثابت عکاسی آنالوگ بود. عکاسی آنالوگ به شدت به حساسیت هالیدهای نقره موجود در فیلم به نور وابسته بود. مکانیسم فیلم عکاسی به این ترتیب بود که کریستال‌های هالید نقره در معرض نور تغییر می‌کرد و یک تصویر مخفی روی نوار فیلم ایجاد می‌کرد.   

در اوایل قرن هیجدهم (۱۷۲۷ میلادی)، یوهان هاینریش، فیزیکدان آلمانی پی برد که خمیر گچ و نیترات نقره وقتی در معرض نور قرار می‌گیره، سیاه می‌شه. این کشف باعث شد که هاینریش، استنسیل (stencil) را برای ایجاد تصاویر سیاه اختراع بکند. این اختراع مقدمه‌ای برای ظهور عکاسی بود. چرا که مشخص شد نیترات نقره به نور حساس هست. وقتی که فوتون‌]ای نور به بار الکتریکی منفی نیترات برخورد می‌کند، الکترون‌هایش آزاد شده و با یونهای مثبت نقره ترکیب می‌شود. در نتیجه فلز نقره خنثی شده و سطح ماده تیره می‌شود.

کاربردهای نقره در الکترونیک

نقره قوی‌ترین رسانای حرارتی و الکتریکی در میان تمامی فلزات جدول تناوبی هست. به همین خاطر در در سیم‌های هادی دستگاه‌های الکتریکی کاربرد زیادی داره. برای اینکه نقره در صنعت به کار برود، باید از نوع خالص آن استفاده کرد. این در حالی است که نقره در صنعت مد و فشن بایستی به صورت استرلینگ به کار برود. یکی از ترکیبات نقره که کمک زیادی به صنعت می‌کند، خمیر نقره است. خمیر نقره از حل شدن نقره خالص در اسید نیتریک به دست می‌آید. خمیره نقره علاوه بر خاصیت ضدیخ در صنعت اتومبیل‌سازی، می‌تواند در ساخت بردهای الکتریکی و خازن‌های سرامیکی نقش مهمی داشته باشد. از کاربردهای مهم خمیر نقره استفاده از آن در سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک است.

به غیر از تجهیزات مهم الکتریکی، نقره در لوازم خانگی نیز کاربرد وسیعی دارد. در تلویزیون‌های ‏پلاسما، الکترودهای نقره باعث ایجاد تصاویری با کیفیت بالاتر می‌شود. به این ترتیب که دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) با استفاده از الکترودهای نقره باعث تولید نور با مصرف کم می‌شود. همچنین نقره در در ساخت دی وی دی و سی دی نیز کاربرد فراوان دارد. لایه نازک روی این نوارهای عصر مدرن از نقره ساخته می‌شود. اخیرا نقره در صنعت باتری‌سازی کاربرد فراوانی پیدا کرده است. چنانکه به تدریج این باتری‌های جایگزین بسیار مناسبی برای باتری‌های لیتیومی به شمار می‌روند. کاربرد نقره در تکنولوژی‌های جدید به قدری جا باز کرده است که می‌توان گفت نقره چشم‌انداز جدیدی را در آینده حیات صنعتی بشر ایجاد کرده است.

نقره و صنعت چاپ

از دیگر کاربردهای نقره در صنعت چاپ، استفاده از آن به صورت نانو نقره است. در این حالت اندازه ذرات نقره یک تا صد نانومتر است. معمولا دستگاه‌های چاپگر با استفاده از جوهرهای رسانای نانو نقره کار می‌کنند. در این تکنولوژی، الکترودهای موجود در یک خازن، بارها و بارها شارژ و دوباره تخلیه می‌شود. علاوه بر چاپگر، نقره به طور گسترده‌ای در ساخت تگ‌های RFID مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم RFID، برای مدیریت موجود به کار می‌رود و بر اساس ارتباط رادیویی طراحی شده است. معمولا هر تگ RFID حاوی ده میلی گرم نقره است. با افزایش تقاضا برای این سیستم، مسلما مقادیر زیادی از نقره جهان به سمت این فناوری حرکت خواهد کرد. بر اساس آمارها تا سال ۲۰۱۷، به میزان نه میلیون اونس نقره در این بخش استفاده شده است.

کاربردهای نقره در انرژی

همانطور که قبلا گفته شد، خمیر نقره در ساخت صفحات خورشیدی به کار می‌رود. به این ترتیب که زمانی که نور خورشید بر لایه نیمه هادی سلول تاثیر می‌گذارد، خمیر نقره‌ جریان الکتریکی را به سرعت هدایت می‌کند. نقره در صنعت هسته‌ای و تولید انرژی هسته‌ای نیز به کار می‌رود. این فلز برای جذب نوترون‌ها و کند شدن سرعت شکافت هسته‌ای در راکتورهای استفاده می‌شود.  

کاربردهای نقره در لحیم‌کاری سخت و نرم

نقره معمولا استحکام کششی بالایی دارد و در صنایع استراتژیک از آن برای اتصال دو قطعه فلزی استفاده می‌شود. لحیم کاری سخت در دمای بالای ششصد درجه سانتی گراد انجام می‌شود. در حالی که لحیم کاری نرم در دمای زیر ششصد درجه سانتی گراد. از قراضه نقره می‌توان در لحیم کاری سخت و نرم استفاده کرد. چرا که این فرایند نیاز به نقره خالص ندارد. معمولا در اتصال لوله‌های آب، از قراضه نقره استفاده می‌کنند. دلیل این امر خاصیت ضدباکتریایی و ضدسمی نقره است.    

کاربردهای نقره در تولید مواد شیمیایی

در صنعت شیمیایی، از نقره به عنوان کاتالیزور (افزایش‌دهنده سرعت واکنش‌ها) در تولید اتیلن اکسید و فرمالدئید استفاده می‌شود. از اتیلن اکسید برای تولید پلاستیک‌های انعطاف‌پذیر مثل پلی استر استفاده می‌شود. از فرمالدئید نیز برای ساختن رزین‌های جامد و به عنوان یک پوشش محافظ استفاده می‌شود.

کاربردهای نقره در پزشکی

یون‌های نقره با جذب اکسیژن هوا، در حکم یک کاتالیزور باعث نابودی باکتری‌های می‌شوند. این خاصیت نقره از هزاران سال به این طرف شناخته شده است. چنانکه تا قبل از رواج آنتی بیوتیک‌ها، از فویل نقره برای قرار دادن در اطراف زخم و جلوگیری از عفونت استفاده می‌شد. نقره همچنین در قطره چشم و به عنوان ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود. معمولا افرادی که میزان نقره در بدن آنها بیش از حد طبیعی باشد، دچار سرگیجه می‌شود. چنین افرادی به محض اینکه در معرض آفتاب قرار می‌گیرند، پوستشان به خاکستری ـ آبی متمایل می‌شود. این موضوع باعث شده است تا پزشکان در مورد مصرف بیش از اندازه مکمل غذایی نقره کلوئیدی هشدار بدهند.

به خاطر خاصیت ضدمیکروبی نقره، سطح خارجی تجهیزات جراجی و محتوای پانسمان زخم و پماد زخم را آغشته به نقره می‌کنند. از پماد سیلور سولفادیازین یا فلامکسین برای سوختگی استفاده می‌شود. چرا که هم باعث از بین بردن باکتری‌ها می‌شود و هم به رشد مجدد پوست کمک می‌کند. به خاطر خاصیت ترمیم‌کنندگی نقره، از این فلز در عفونت‌های استخوانی و بازسازی بافت آسیب‌دیده استفاده می‌کنند. از نقره در درمان زگیل و میخچه به شکل مداد سوزاننده استفاده می‌شود. ترکیب نیترات نقره موجود در این دارو باعث از بین رفتن زگیل و میخچه می‌شود.

در ارولوژی از نقره برای جلوگیری از عفونت‌های مجاری ادراری استفاده می‌شود. در برخی از کشورهای دنیا در بخش رادیولوژی از هالیدهای نقره در فیلم‌های معمولی استفاده می‌کنند. یکی از عجیب‌ترین کاربردهای نقره در پزشکی، استفاده از آن برای ترک سیگار است. به این ترتیب که نقره را در اسپری‌هایی به کار برده‌اند که به ترک سیگار کمک می‌کند. این ترکیب برای نخستین بار در دهه هفتاد میلادی وارد بازار شد. کاربرد دیگر نقره در حوزه پزشکی، استفاده از آن در ساخت ماسک‌های جراجی است. این ماسک‌ها توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده آمریکا مورد تائید قرار گرفته‌اند. در ساختار این ماسک‌ها ترکیبی از یون‌های مس و نقره به کار رفته است که خاصیتی آنتی باکتریال و ضد بو دارد.

نقره و ساخت آینه و شیشه

نقره صیقلی، انعکاس‌دهنده قوی نور است. تکنولوژی ساخت آینه با لایه نازکی از نقره از قرن نوزدهم ابداع شد. امروزه در ساخت آینه از فلزات دیگر مانند آلومینیوم نیز استفاده می‌کنند. در حال حاضر در ساخت شیشه‌های ضد نور که در ساختمان‌های مورد استفاده قرار می‌گیرد از لایه نقره استفاده می‌شود. این شیشه‌ها مانع از ورود نور خورشید به داخل ساختمان شده و فضای داخلی ساختمان را خنک نگه می‌دارد. در صنعت فضایی نیز دقیقا از همین خاصیت نقره برای محافظت از سفینه‌های فضایی در مقابل نور خورشید بهره می‌برند. برای نخستین بار سازمان هوا فضای ایالات متحده آمریکا (ناسا) از یون‌های نقره به جای کلر برای تصفیه کردن آب در فضاپیمای آپولو استفاده کرد. بعدها روسیه نیز از این تکنولوژی در ایستگاه فضایی خود استفاده کرد.

نقره و موتورهای صنعتی

نقطه ذوب نقره بسیار بالاست. بنابراین می‌تواند دمای بالای موتورهای را تحمل بکند. معمولا قوی‌ترین بلبرینگ‌ها از فولاد ساخته می‌شوند. اما برای تقویت فولاد در مقابل حرارت، با یک لایه نقره، آبکاری می‌شود. از طرف دیگر، نقره به خاطر جذب بالای اکسیژن محیط، به عنوان یک کاتالیز در فیلترهای موتورهای دیزلی استفاده می‌شود.

در صنعت هوایی، موتور جت هواپیماها و موتور هلیکوپترها به شدت وابسته به نقره هستند. موتورهای جت و هلیکوپتر در دمای بالا به بلبرینگ‌های قوی‌تری نیاز دارند. بنابراین در ساختار بلبرینگ از نقره استفاده می‌کنند تا در مقابل دمای بالا دوام و مقاومت بالایی داشته باشد. همچنین نقره می‌تواند اصطکاک یاتاقان‌ها را کاهش می‌دهد. این کاربرد در مراحل آزمایشگاهی هست و احتمالا در آینده شاهد جایگزینی نقره به جای پلاتین باشیم.

امروزه هر اتومبیل و کامیونی که ساخته می‌شود، چندین قطعه الکترونیکی دارد که عملکرد موتور و ناوبری را تنظیم می‌کند. بوردهای الکتریکی اتومبیل دقیقا مثل تلفن‌‌های همراه و کامپیوترهای شخصی کار می‌کنند. گذشته از آن صدها سوئیچ در ساختمان خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساختمان تمامی این بردها به خاطر رسانای حرارتی و الکتریکی بالا، قطعا از فلز نقره استفاده می‌شود. بر اساس آمارهای موسسه نقره (The Silver Institute) هر ساله بیش از سی و شش میلیون اونس نقره در صنعت اتومبیل‌سازی استفاده می‌شود. در این صنعت از نقره برای اتصالات، تنظیم صندلی‌های برقی، باز و بسته کردن پنجره‌های برقی، سوئیچ، ایمنی خودرو و بافت شیشه جهت ذوب یخ استفاده می‌کنند.   

استفاده از نقره در زیورالات و جواهرات نقره

ساخت زیورآلات نقره و ظروف نقره دو مورد از استفاده نقره در زندگی و صنعت مد و فشن به شمار می‌رود. درخشندگی نقره دلیل خوبی برای انتخاب آن به عنوان زیورآلات است. نقره برای استفاده به عنوان زیورآلات بایستی به صورت آلیاژ درآید. این آلیاژ به نقره استرلینگ معروف است و ترکیبی از نقره و مس یا نیکل است.  نقره یک فلز نرم و براق است. و با اینکه در مقابل اکسیداسیون و خوردگی مقاوم است، اما وقتی به صورت استرلینگ درمی‌آید، در معرض هوا لکه‌دار می‌شود. علت تیره شدن نقره به خاطر وجود مس موجود در آن است. مس به تنهایی دارای ترکیبات گوگرد است که در مواجهه با اکسیژن هوا، سطح نقره رو تیره می‌کند.

استفاده از نقره در مدال‌های ورزشی و نظامی

در مسابقات ورزشی و به ویژه المپیک، از نقره برای ساخت مدال‌های طلا و نقره استفاده می‌شود. شاید تعجب کنید که مدال طلای المپیک، تماما از نقره خالص ساخته می‌شود و تنها یک روکش طلا بر روی آن کشیده می‌شود. وزن روکش طلا تنها شش گرم است. برای مثال در المپیک توکیوی امسال، وزن مدال نقره، 550 گرم و قطر 85 میلی متر بود.

کاربرد نقره در ضدعفونی کردن آب

نقره در اندازه نانو بر تنفس، تولید مثل و متابولیسم موجودات زنده تاثیر زیادی دارد. ذرات نقره در اندازه نانو توانایی از بین بردن ششصد و پنجاه نوع باکتری را در ظرف مدت بسیار کم دارد. این خاصیت باعث شده است تا بشر از هزاران سال قبل از ظروف نقره‌ای برای خوردن آب و غذا استفاده کند. به اعتقاد قدیمی‌ها، ظرف نقره باعث مشخص شدن مواد فاسد و سمی داخل مایعات و غذا می‌شود. امروز در صنعت آب و فاضلاب، از نقره در دستگاه‌های تصفیه آب و برای از بین بردن میکروب‌ها استفاده می‌شود.

نانو ذرات نقره به غیر از خاصیت ضدمیکروبی دارای خاصیت کاتالیستی نیز می‌باشد. به همین خاطر نقره در حوزه تصفیه آب و گندزدایی بسیار مورد توجه است. مکانیسم عمل نقره در گندزدایی آب به این صورت است که یون نقره با جذب اکسیژن، سیستم تنفسی میکروارگانیسم‌ها از بین برده و باعث نابودی میکروب‌ها و باکتری‌ها می‌شود. امروزه حتی از ترکیبت یون‌های نقره و مس به عنوان جایگزینی برای کلر جهت ضدعفونی آب استخرها و مخازن استفاده می‌شود. خاصیت ضدمیکروبی نقره باعث شده است که از پوشش نانو نقره بر روی بسته‌های غذایی و یخچال استفاده شود.

سایر کاربردهای نقره

امروز کاربردهای بسیار متنوعی برای نقره کشف شده و در حال گسترش است. در زیر به مثال‌های مختلفی از کاربرد نقره اشاره می‌شود. نقره در دندانپزشکی در ترکیب آمالگام جهت پر کردن حفره‌های دندان استفاده می‌شود. در صنعت موسیقی، از نقره در ساختار ساز فلوت استفاده می‌کنند. در صنایع چوبی، نقره جایگزینی مناسب برای آرسنات مس است. از آرسنات مس برای نگهداری چوب استفاده می‌شود. در صنایع نفتی، از مایعاتی بر پایه نقره جهت پاکسازی مواد زائد نفتی بهره می‌برند. در صنعت پوشاک، پارچه‌هایی آغشته به نقره ساخته می‌شود که در دمای پائین زمستان باعث گرم ماندن دست‌های می‌شود.