Koparþynna, þessi sýnilega einfalda, öfgaþunna koparþynna, hefur afar viðkvæmt og flókið framleiðsluferli. Þetta ferli felur aðallega í sér útdrátt og hreinsun kopars, framleiðslu koparþynnu og eftirvinnslu.
Fyrsta skrefið er útdráttur og hreinsun kopars. Samkvæmt gögnum frá Jarðfræðistofnun Bandaríkjanna (USGS) náði heimsframleiðsla koparmálmgrýtis 20 milljónum tonna árið 2021 (USGS, 2021). Eftir útdrátt koparmálmgrýtis, með skrefum eins og mulningi, kvörnun og flotun, er hægt að fá koparþykkni með um 30% koparinnihaldi. Þetta koparþykkni fer síðan í gegnum hreinsunarferli, þar á meðal bræðslu, hreinsun með breyti og rafgreiningu, sem að lokum gefur rafgreint kopar með allt að 99,99% hreinleika.
Næst kemur framleiðsluferlið á koparþynnu, sem má skipta í tvo flokka eftir framleiðsluaðferð: rafgreiningarkoparþynnu og valsaða koparþynnu.
Rafgreiningarkoparþynna er framleidd með rafgreiningarferli. Í rafgreiningarfrumu leysist koparanóðan smám saman upp undir áhrifum raflausnarinnar og koparjónirnar, knúnar áfram af straumnum, færast að bakskautinu og mynda koparútfellingar á yfirborði bakskautsins. Þykkt rafgreiningarkoparþynnunnar er venjulega á bilinu 5 til 200 míkrómetrar, sem hægt er að stjórna nákvæmlega í samræmi við þarfir prentaðra rafrásarplata (PCB) tækni (Yu, 1988).
Valsaður koparþynna er hins vegar framleiddur vélrænt. Byrjað er á koparþynnu sem er nokkurra millimetra þykk og er smám saman þynnt með valsun, sem að lokum framleiðir koparþynnu sem er þykk á míkrómetrastigi (Coombs Jr., 2007). Þessi tegund koparþynnu hefur sléttara yfirborð en rafleyst koparþynna, en framleiðsluferlið krefst meiri orku.
Eftir að koparþynnan er framleidd þarf hún venjulega að gangast undir eftirvinnslu, þar á meðal glæðingu, yfirborðsmeðferð o.s.frv., til að bæta afköst hennar. Til dæmis getur glæðing aukið teygjanleika og seiglu koparþynnunnar, en yfirborðsmeðferð (eins og oxun eða húðun) getur aukið tæringarþol og viðloðun koparþynnunnar.
Í stuttu máli má segja að þótt framleiðslu- og framleiðsluferlið á koparþynnu sé flókið, þá hefur afurðin djúpstæð áhrif á nútímalíf okkar. Þetta er birtingarmynd tækniframfara sem umbreyta náttúruauðlindum í hátæknivörur með nákvæmum framleiðsluaðferðum.
Hins vegar fylgja framleiðsluferlið á koparþynnu einnig nokkrar áskoranir, þar á meðal orkunotkun, umhverfisáhrif o.s.frv. Samkvæmt skýrslu krefst framleiðsla á einu tonni af kopar um 220 GJ af orku og myndar 2,2 tonn af koltvísýringslosun (Northey o.fl., 2014). Þess vegna þurfum við að finna skilvirkari og umhverfisvænni leiðir til að framleiða koparþynnu.
Ein möguleg lausn er að nota endurunninn kopar til að framleiða koparþynnu. Greint er frá því að orkunotkunin við framleiðslu endurunnins kopars sé aðeins 20% af orkunotkun við framleiðslu á frumkopar og það dregur úr nýtingu koparmálmgrýtis (UNEP, 2011). Að auki, með framþróun tækni, gætum við þróað skilvirkari og orkusparandi framleiðsluaðferðir fyrir koparþynnu, sem dregur enn frekar úr umhverfisáhrifum þeirra.
Að lokum má segja að framleiðsla og framleiðsluferli koparþynnu sé tæknilegt svið fullt af áskorunum og tækifærum. Þó að við höfum náð verulegum árangri er enn mikið verk óunnið til að tryggja að koparþynna geti fullnægt daglegum þörfum okkar og verndað umhverfið.
Birtingartími: 8. júlí 2023