Fáðu upplýsingar um eignir, sögu, framleiðslu og forrit
Þýska er sjaldgæft silfurlitað hálfleiðara málmur sem notað er í innrauða tækni, ljósleiðara og sólarfrumur.
Eiginleikar
- Atómtákn: Ge
- Atómnúmer: 32
- Element Flokkur: Metalloid
- Þéttleiki: 5.323 g / cm3
- Bræðslumark: 1720,85 ° F (938,25 ° C)
- Sjóðpunktur: 5131 ° F (2833 ° C)
- Mohs hörku: 6,0
Einkenni
Tæknilega er þýskur flokkaður sem málm- eða hálfmálmur . Einn af hópi þætti sem hafa eiginleika bæði málma og málma.
Í málmformi er þýska silfur í lit, harður og brothætt.
Eiginleikar þýskunnar eru meðal annars gagnsæi þess að nálgast nánast innrauða rafsegulgeislun (við bylgjulengdir á bilinu 1600-1800 nanómetrar), hárbrotseiginleikar hennar og litla sjónræna dreifingu þess.
Málmhúðin er einnig í eðli sínu hálfleiðandi.
Saga
Demitri Mendeleev, faðir tímabilsins, spáði fyrir tilvist frumefnisins 32, sem hann nefndi ekasilicon , árið 1869. Sautján árum síðar uppgötvaði efnafræðingur Clemens A. Winkler og einangrað frumefnið úr sjaldgæfum jarðefna argýrodítum (Ag8GeS6). Hann nefndi þáttinn eftir heimaland hans, Þýskaland.
Á 1920, rannsóknir á rafmagns eiginleika germanium leiddi í þróun hár hreinleika, einn-kristal germanium. Single-crystal germanium var notað sem leiðrétting díóða í örbylgjuofn ratsjá móttakara á síðari heimsstyrjöldinni.
Fyrsta auglýsingaforritið um germanium kom eftir stríðið, í kjölfar uppfærslunnar um transistors eftir John Bardeen, Walter Brattain og William Shockley í Bell Labs í desember 1947.
Á næstu árum funduðu þýska innihaldsefnin leið sína í síma rofa búnað, her tölvur, heyrnartæki og flytjanlegur útvarp.
Hlutur byrjaði að breytast eftir 1954, þegar Gordon Teal frá Texas Instruments fann upp sílikon smári. Þýska transistors höfðu tilhneigingu til að mistakast við háan hita, vandamál sem gæti leyst með sílikon.
Þangað til Teal, enginn gat búið til sílikon með nógu miklum hreinleika til að skipta um þýsku, en eftir 1954 byrjaði kísill að skipta um þýska í rafeindabúnaði og um miðjan 1960 var þýska transistors nánast engin.
Ný forrit voru að koma. Velgengni þýska í snemma smáskiptum leiddi til meiri rannsókna og framkvæmd innrauða eiginleika þýsku. Að lokum leiddi þetta til þess að málmvinnan væri notuð sem lykilþáttur innrauða (IR) linsa og glugga.
Fyrstu Voyager geimskoðunarverkefnin sem hófust á áttunda áratugnum treystu á orku sem framleidd er með kísil-þýska (SiGe) ljósvökva (PVC). PVC-undirstaða PVC er enn mikilvægt fyrir gervihnatta.
Þróun og útbreiðsla eða ljósleiðarakerfi á tíunda áratugnum leiddu til aukinnar eftirspurnar á germaníum, sem er notað til að mynda glerkjarna fiberleiðara.
Frá árinu 2000 höfðu hágæða PVC og ljósdíóða (LED), sem höfðu áhrif á þýska hvarfefni, orðið stórir neytendur frumefnisins.
Framleiðsla
Eins og flestir minniháttar málmar er germaníum framleitt sem aukaafurð úr hráefnum úr ódýrum málmi og er ekki unnið sem aðal efni.
German er oftast framleiddur úr sphalerít sink málmgrýti en það er einnig vitað að það sé dregið út úr flugsölkol (framleitt úr kolplöntum) og sumum koparmalm.
Óháð efni heimildir eru öll germaníumþykkni fyrst hreinsuð með því að nota klórunar- og eimingarferli sem framleiðir germaníum tetraklóríð (GeCl4). Þýska tetraklóríð er síðan vatnsrofið og þurrkað og framleiðir þýskdíoxíð (GeO2). Oxíðið er síðan lækkað með vetni til að mynda þýska málmduft.
Þýska duftið er kastað í stöng við hitastig yfir 1720,85 ° F (938,25 ° C).
Svæðihreinsun (aðferð við bræðslu og kælingu) stöngin einangrar og fjarlægir óhreinindi og framleiðir að lokum háum hreinum germaníumörkum. Auglýsing germanium málmur er oft meira en 99.999% hreint.
Svæði hreinsaður germanium má frekar vaxa í kristalla, sem eru sneidd í þunnt stykki til notkunar í hálfleiðara og sjón linsum.
Heildarframleiðsla germaníns var áætlaður af US Geological Survey (USGS) að vera u.þ.b. 120 tonn árið 2011 (með þýsku).
Áætlað 30% af árlegum þýska framleiðslu heimsins er endurunnið úr rusl efni, svo sem eftirlaun IR linsur. Áætlað er að 60% af þýsku sem notuð eru í IR-kerfi er nú endurunnið.
Stærstu þýska framleiðslulöndin eru undir forystu Kína, þar sem tveir þriðju hlutar allra þýska voru framleiddir árið 2011. Aðrir stærstu framleiðendur eru Kanada, Rússland, Bandaríkin og Belgía.
Major germanium framleiðendur eru Teck Resources Ltd , Yunnan Lincang Xinyuan German Industrial Co, Umicore og Nanjing German Co.
Umsóknir
Samkvæmt USGS er hægt að skipta þýskum forritum í 5 hópa (fylgt eftir með áætluðu hlutfalli af heildarnotkun):
- IR-ljósfræði - 30%
- Ljósleiðara - 20%
- Pólýetýlen tereftalat (PET) - 20%
- Rafræn og sól - 15%
- Fosfór, bræðslu og lífræn - 5%
Þýska kristallar eru ræktaðar og myndast í linsur og glugga fyrir sjón- eða hitakerfi sjónkerfa. Um það bil helmingur allra slíkra kerfa, sem eru mjög háðir eftirspurn eftir hernaði, eru þýsku.
Kerfin eru með litlum höndunum og vopnumbúnum tækjum, auk loft-, land- og sjóbúnaðarbúnaðarkerfa. Tilraunir hafa verið gerðar til að auka viðskiptamarkað fyrir innbyggða IR-kerfi, eins og í háum bílum, en ekki er um að ræða um 12% af eftirspurninni.
Þýska tetraklóríð er notað sem dopant - eða aukefni - til að auka brennisteinsvísitölu í kísilglerkjarna trefjarleiðandi lína. Með því að innlima þýska er hægt að koma í veg fyrir merkiatap.
Formar af germaníum eru einnig notaðar í hvarfefni til að framleiða PVC fyrir bæði geimstöðvar (gervitungl) og jarðaframleiðslu.
Þýska hvarfefni mynda eitt lag í fjöllags kerfi sem einnig notar gallíum, indíumfosfíð og gallíumarseníð. Slík kerfi, þekktur sem einbeitt ljósgjafar (photovoltaics), vegna notkunar þeirra á að einbeita linsum sem stækka sólljósið áður en það er breytt í orku, eru með hagkvæmni en eru dýrari að framleiða en kristallað kísill eða kopar-indíum-gallíum- diseleníð (CIGS) frumur.
U.þ.b. 17 tonn af germaníumdíoxíði er notað sem fjölliðunar hvati við framleiðslu á PET plasti á hverju ári. PET plast er aðallega notað í mat, drykkjum og fljótandi ílátum.
Þrátt fyrir bilun sem transistor á 1950, er þýska nú notað í sambandi við sílikon í þætti íhluta í sumum farsímum og þráðlausum tækjum. SiGe smáritarar hafa meiri hraða og nota minna afl en tækni sem byggir á sílikon. Ein endanotkun umsókn um SiGe-flís er í öryggiskerfi ökutækja.
Önnur notkun fyrir þýska í rafeindatækni er í flassum sem eru í áfanga minni, sem eru að skipta um minni glampi í mörgum raftækjum vegna orkusparandi ávinnings þeirra, sem og í hvarfefnum sem notuð eru við framleiðslu LEDs.
Heimildir:
USGS. 2010 Fæðubótaefni Árbók: Þýska. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Minor Metals Trade Association (MMTA). Þýska
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 safnið. Jack Ward.
http://www.ck722museum.com/