Σπάνια μέταλλα στη βιομηχανία ηλεκτρονικών και ηλεκτρικής ενέργειας

Σπάνια, και ιδίως σπάνια γη, τα μέταλλα χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας. Η μηχανική, η μεταλλουργία, η χημική βιομηχανία, η ηλιακή ενέργεια, η πυρηνική ενέργεια και η ενέργεια υδρογόνου, η παραγωγή οργάνων, η ηλεκτρονική - τα μέταλλα σπανίων γαιών χρησιμοποιούνται παντού. Είναι δυνατόν να απαριθμήσουμε όλους τους τομείς εφαρμογής των μετάλλων σπανίων γαιών για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, ωστόσο, ας εξετάσουμε ένα μέρος αυτού του τεράστιου φάσματος που εφαρμόζεται απευθείας στη βιομηχανία ηλεκτρονικών και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο όγκος των σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται όχι μόνο στην τεχνολογία των υπολογιστών αλλά και στις οικονομικές πηγές φωτός αυξάνεται κάθε χρόνο. Για παράδειγμα, στις ΗΠΑ, λόγω αυτής, προβλέπουν μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για φωτισμό κατά 2 φορές. Έχουν ήδη δημιουργηθεί λαμπτήρες με φωσφόρους που περιέχουν τερβιο, ύττριο, δημήτριο, ευρώπιο, πράγμα που επέτρεψε την αύξηση της φωτεινής ισχύος έως και 3 φορές με την αντίστοιχη οικονομία.

Τα υπεραγώγιμα υλικά με βάση το νιόβιο επέτρεψαν στους Ιάπωνες να δημιουργήσουν μαγνήτες τόσο ισχυρούς ώστε να έχουν ήδη κατασκευαστεί και λειτουργούν τα τρένα με μαξιλαράκια υψηλής ταχύτητας με ταχύτητες μέχρι 581 χλμ. / Ώρα.

Ιδιαίτερη σημασία έχουν οι φωτοηλεκτρικές ιδιότητες του ρουβιδίου και του καισίου, οι οποίες καθορίζουν τη σημασία τους για την κατασκευή φωτοπολλαπλασιαστών, φωτοκυττάρων και άλλων φωτοηλεκτρικών συσκευών. Οι ιδιότητες του καισίου και του ρουβιδίου είναι παρόμοιες, επομένως, αυτά τα μέταλλα είναι σε μεγάλο βαθμό εναλλάξιμα.

Γενικά, αυτά τα μέταλλα χρησιμοποιούνται αρκετά ευρέως στο ραδιόφωνο, στην ηλεκτροτεχνία και στα ηλεκτρονικά, χρησιμοποιούνται στην παραγωγή λαμπτήρων φθορισμού και οι ενώσεις του καισίου και του ρουβιδίου, όπως τα ίδια τα μέταλλα, είναι κατάλληλα ως καταλύτες και παρασκευάσματα σε ανόργανες και οργανικές συνθέσεις.

Το λίθιο χρησιμοποιείται κυρίως στην πυρηνική ενέργεια και κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης αλουμινίου. Το ανθρακικό λίθιο, ως πρόσθετο στο αλουμίνιο, μειώνει το σημείο τήξης του ηλεκτρολύτη, μειώνει την κατανάλωση της ανόδου και της κρυόλιθου, συμβάλλει στην εξοικονόμηση ενέργειας και μειώνει το κόστος του μετάλλου.

Γυαλί για καθοδικούς σωλήνες, σωλήνες εικόνων, γυαλιά με ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες - τα πρόσθετα λιθίου παίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτές τις περιοχές. Φυσικά, το λίθιο χρησιμοποιείται ευρέως σε πηγές χημικής ενέργειας.

Το σκάνδιο είναι ιδιαίτερα διαδεδομένο στον τομέα των υψηλής τεχνολογίας: συστήματα αποθήκευσης δεδομένων με μεγάλη ταχύτητα ανταλλαγής πληροφοριών. προστίθεται σε ένα λαμπτήρα υδραργύρου σκάνδιο ιώδιο, σε πολύ μικρές ποσότητες, φέρνει το φως του πιο κοντά στο φυσικό ηλιακό φως. Είναι κατασκευασμένα ηλεκτρόδια για σκάνδιο χρωμίδιο MHD γεννήτριες. Το σκάντιο είναι επίσης μέρος των υλικών για ηλιακούς συλλέκτες.

Το ταντάλιο ως υλικό των ταινιών ανόδου με ειδικές διηλεκτρικές ιδιότητες χρησιμοποιείται στην ηλεκτρονική. Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές με βάση αυτό είναι καλύτερο από το αλουμίνιο, αν και είναι σχεδιασμένα για να λειτουργούν με λιγότερη τάση.

Το τιτάνιο, όπως τα κράματά του, χαρακτηρίζεται από αυξημένη αντοχή ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες, αντίσταση στη διάβρωση και ταυτόχρονα χαμηλή πυκνότητα. Τα πλέγματα και άλλες λεπτομέρειες των ηλεκτρικών συσκευών κενού που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες κατασκευάζονται από αυτό.

Η βάση των ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων είναι το βολφράμιο. Τα νημάτια πυρακτώσεως και άλλες λεπτομέρειες των διατάξεων ηλεκτρικής κενού κατασκευάζονται από βολφράμιο.

Τα κράματα μολυβδαινίου, όπως το ίδιο το μολυβδαίνιο, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων συσκευών ηλεκτρικής κενού που έχουν σχεδιαστεί για μακροχρόνια λειτουργία σε θερμοκρασίες έως 1800 ° C υπό κενό.

Πολλοί εξοπλισμοί έχουν κατασκευαστεί από μολυβδαίνιο για λειτουργία σε επιθετικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων στοιχείων πυρηνικών αντιδραστήρων. Φούρνοι υψηλής θερμοκρασίας, ηλεκτρικά κουζινέτα - χρησιμοποιήστε ταινία μολυβδαινίου εδώ.

Ιδιαίτερα σε υψηλή ζήτηση χρησιμοποιούνται οξείδια νεοδυμίου και δυσπροζίου για παραγωγή ισχυρούς μαγνήτες.

Το βισμούθιο εμπλέκεται στην παραγωγή υλικών ημιαγωγών, ιδιαίτερα για τις θερμοηλεκτρικές συσκευές, όπως τα υλικά telluride του βισμούθιου και του σεληνίου και το τελλουρίου του βισμούθιο και καίσιο, προσφέρουν την προοπτική να παράγουν ψυγεία ημιαγωγών υπεραγωγών.

Ιδιαίτερα καθαρό βισμούθιο επιτρέπει την λήψη περιελίξεων για τη μέτρηση μαγνητικών πεδίων, αφού η αντίσταση του βισμούθιου εξαρτάται σχεδόν γραμμικά από το μαγνητικό πεδίο, με τη μέτρηση της αντοχής ενός τέτοιου τυλίγματος μπορεί κανείς να αναγνωρίσει τη δύναμη του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Το βισμούθιο είναι επίσης ένα από τα συστατικά των συγκολλητικών ουσιών χωρίς μόλυβδο και χαμηλής τήξης που χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση ευαίσθητων συστατικών μικροκυμάτων.

Το σελήνιο είναι ένας αγωγός οπών (τύπου ρ), ως ημιαγωγός, το σελήνιο χρησιμοποιείται σε ηλιακούς συλλέκτες που λειτουργούν τόσο σε ανοιχτό χώρο όσο και στο έδαφος. Ο μόλυβδος με έμβολο σεληνίου είναι το υλικό των σχάρων μπαταρίας.

Το τελλούριο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο για την παραγωγή μπαταριών μολύβδου-οξέος. Τα κράματα Tellurium-lead έχουν υψηλή ολκιμότητα και είναι ανθεκτικά, γι 'αυτό και τα καλώδια κατασκευάζονται από αυτά. Το κράμα του τελλούριου, του καισίου και του βισμούθιου επέτρεψε να ορίσει ένα ρεκόρ για ένα ψυγείο ημιαγωγών, η θερμοκρασία έφθασε τους -237 ° C.

Τα γυαλιά με βάση το τελλούριο είναι ημιαγωγοί, και εκτός από την ηλεκτρική αγωγιμότητα, τα πλεονεκτήματά τους περιλαμβάνουν την τήξη και τη διαφάνεια. Τέτοια γυαλιά έχουν βρει εφαρμογή στην κατασκευή χημικού εξοπλισμού για ειδικούς σκοπούς.