Properties, Tarix, Məhsul və Proqramlar haqqında məlumat əldə edin
German infraqırmızı texnologiya, fiber optik kabellər və günəş hüceyrələrində istifadə edilən nadir, gümüş rəngli yarımkeçirici metaldır.
Properties
- Atomik Sembol: Ge
- Atom nömrəsi: 32
- Element Kateqoriya: Metalloid
- Yoğunluk: 5.323 g / cm3
- Ərimə nöqtəsi: 1720.85 ° F (938.25 ° C)
- Kaynama nöqtəsi: 5131 ° F (2833 ° C)
- Mohs sərtliyi: 6.0
Xüsusiyyətlər
Texniki cəhətdən, germanium metaloid və ya yarı metal kimi təsnif edilir. Həm metalların, həm də qeyri-metalin xüsusiyyətlərinə malik bir qrup elementdən biridir.
Metal şəklində germanium rəngli, ağır və qırıq rənglidir.
Germaniumun unikal xüsusiyyətləri yaxın infraqırmızı elektromaqnit şüalanma (1600-1800 nanometr arasında dalğa uzunluğunda), yüksək refraktiv göstəricisi və aşağı optik dispersiyaya daxildir.
Metaloid ayrıca yarı iletkendir.
Tarix
Periyodik masanın atası Demitri Mendeleev, 1869-cu ildə ekasilicon adlı 32 nömrəli elementin mövcudluğunu proqnozlaşdırmışdı. On yeddi il sonra kimyaçı Clemens A. Winkler elementi nadir mineral argyrodite (Ag8GeS6) kəşf etdi və təcrid etdi. O, vətəndən sonra Almaniyanı adlandırdı.
1920-ci illərdə germanyanın elektrik xüsusiyyətlərinə dair tədqiqat yüksək saflıq, tək kristal germanyanın inkişafına gətirib çıxardı. Tək-kristal germanyum İkinci Dünya Müharibəsi zamanı mikrodalğalı radar alıcılarında rektifikasiya diodları kimi istifadə edilmişdir.
Germanium üçün ilk ticari ərizə 1947-ci ilin dekabrında Bell Labs-də John Bardeen, Walter Brattain və William Shockley tərəfindən tranzistorların ixtirasının ardından müharibədən sonra gəldi.
Aşağıdakı illərdə germanyum tərkibli tranzistorlar telefon keçid cihazları, hərbi kompüterlər, eşitmə aparatları və portativ radioslara yol tapdılar.
1954-cü ildən sonra dəyişikliklər başlamışdı, amma Texas Instruments-in Gordon Teal silikon tranzistorunu icad edəndə. Germanium tranzistorları yüksək temperaturda silikonla həll oluna biləcək bir problemdə uğursuzluq tendensiyasına sahib idi.
Teal qədər heç kim germanyumu əvəz etmək üçün kifayət qədər yüksək bir silikon istehsal edə bilməmişdir, amma 1954-cü ildən sonra silikon germanyumu elektron transistorlar ilə əvəz etməyə başladı və 1960-cı illərin ortalarında germanium tranzistorları faktiki olaraq qeyri-mövcud idi.
Yeni tətbiqlər gəlmədi. Erkən tranzistorlarda germanyanın uğuru daha çox tədqiqat və germanyumun infraqırmızı xüsusiyyətlərinin reallaşdırılmasına gətirib çıxardı. Nəhayət, bu, metaloidin infraqırmızı (İR) linzaların və pəncərələrin əsas komponenti kimi istifadə edilməsinə gətirib çıxardı.
1970-ci illərdə başlanan ilk Voyager kosmik kəşfiyyat missiyaları silikon-germanium (SiGe) fotovoltaik hüceyrələri (PVC) tərəfindən istehsal olunan gücə əsaslanırdı. Germanium əsaslı PVC-lər hələ də peyk əməliyyatları üçün vacibdir.
1990-cı illərdə inkişaf və genişlənmə və ya fiber optik şəbəkələr germanyuma tələbin artmasına gətirib çıxardı, bu fiber optik kabellərin şüşə nüvəsini yaratmaq üçün istifadə olunurdu.
2000-ci ilə, germanium substratlarına asılı olan yüksək effektiv PVC və işıq diodları (LED) elementin böyük istehlakçıları olmuşdur.
İstehsalat
Ən kiçik metaller kimi germanium əsas metal emalının yan məhsulu olaraq istehsal olunur və əsas material kimi minalanmış deyil.
Germanium ən çox sfalerit sink filizlərindən çıxarılıb, eyni zamanda kömür kömüründən (kömür elektrik stansiyalarından çıxarılan) və bəzi mis filizlərindən də çıxarılıb.
Material mənbəyindən asılı olmayaraq, bütün germanium konsentratları ilk növbədə germanium tetraklorid (GeCl4) istehsal edən bir xlorlama və distillə prosesi ilə təmizlənir. German tetraklorid daha sonra hidrolizlənir və qurudulur, germanium dioksid istehsal edir (GeO2). Oxid daha sonra germanium metal tozunu formalaşdırmaq üçün hidrogen ilə azalır.
Germanium pudrası 1720.85 ° F (938.25 ° C) üzərində temperaturda barlara atılır.
Zonalı emal (ərimə və soyutma prosesi) çubukları izolyasiya edir və çirkləri aradan qaldırır və nəticədə yüksək saflıkta germanyum bar istehsal edir. Ticarət germanyumlu metal tez-tez 99.999% -dən çoxdur.
Zonada işlənmiş germanyum yarımkeçiricilərdə və optik linzalarda istifadə üçün incə parçalara bölünən kristallara çevrilə bilər.
Germanyanın qlobal istehsalı 2011-ci ildə ABŞ-ın Geoloji Araşdırması (USGS) tərəfindən təxminən 120 metrik ton (germanium ehtiva) olaraq qiymətləndirilmişdir.
Dünyanın illik germanium istehsalının təxminən 30% -i təqaüdçü IR lensləri kimi hurda materiallarından təkrar istifadə olunur. İR sistemlərində istifadə edilən təxminən 60% germanium artıq geri çevrilir.
Ən böyük germanium istehsal edən ölkələr Çin tərəfindən idarə olunur, 2011-ci ildə bütün germanyanın üçdə ikisi istehsal edilib. Digər böyük istehsalçılar arasında Kanada, Rusiya, ABŞ və Belçika daxildir.
Böyük germanium istehsalçıları Teck Resources Ltd , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Industrial Co, Təmizor və Nanjing Germanium Co.
Proqramlar
USGS-in məlumatına görə, germanium tətbiqləri 5 qrupda (ümumi istehlakın təqribən faizi) aşağıdakı kimi təsnif edilə bilər:
- İR optikləri - 30%
- Fiber Optik - 20%
- Polietilen tereftalat (PET) - 20%
- Elektron və günəş - 15%
- Fosfor, metallurgiya və üzvi - 5%
Germanium kristalları böyüyür və IR və ya termal görüntüləmə optik sistemləri üçün linzalar və pəncərələrə çevrilir. Hərbi tələbatdan çox asılı olan bu cür sistemlərin təxminən yarısı germani ehtiva edir.
Sistemlər kiçik əldəqayırma və silah quraşdırılmış qurğuları, eləcə də hava, quru və dəniz əsaslı avtomobilin quraşdırılmış sistemləri daxildir. Gümüşün əsaslı IR sistemləri üçün kommersiya bazarını inkişaf etdirmək üçün cəhdlər edilmişdir, məsələn, yüksək səviyyəli avtomobillərdə, lakin qeyri-təhlükəsizlik proqramları hələ tələbin təxminən 12% -ni təşkil edir.
Gümüş tetraklorid fiber-optik xətlərin silisli şüşə fraqmentindəki refraktiv göstəricini artırmaq üçün dopant və ya əlavə olaraq istifadə olunur. Germanyanı birləşdirərək, siqnal itkisi qarşısı alınır.
Germanium formaları həm kosmik əsaslı (peyklər), həm də yerüstü elektrik istehsalına görə PVC istehsal etmək üçün substratlarda istifadə olunur.
Gümüşü substratları çoxlu sistemlərdə də bir qatı meydana gətirir ki, bu da galyum, indium fosfit və gallium arsenidi istifadə edir. Günəş enerjisinə enerjiyə çevrilmədən əvvəl günəş işığını gücləndirən konsentratlı lenslərin istifadəsi səbəbindən konsentrasiyalı fotovoltaik (CPV) kimi tanınan sistemləri yüksək səmərəlilik səviyyəsinə malikdir, lakin kristal silikon və ya mis-indiyum-gallium- diselleride (CIGS) hüceyrələri.
Hər il PET plastik istehsalında polimerizasiya katalizatoru olaraq təxminən 17 metrik ton germanium dioksid istifadə edilir. PET plastik əsasən ərzaq, içki və maye qablarda istifadə olunur.
1950-ci illərdə tranzistor kimi uğursuzluğa baxmayaraq, germanium indi bəzi mobil telefonlar və simsiz qurğular üçün tranzistor komponentlərində silikon ilə tandemdə istifadə olunur. SiGe tranzistorları daha çox kommutasiya sürətinə malikdir və silikon əsaslı texnologiyaya nisbətən daha az güc istifadə edirlər. SiGe çipsləri üçün bir son istifadə proqramı avtomobil təhlükəsizlik sistemlərindədir.
Elektron mühitində germanyanın digər istifadəçiləri, enerji qənaətinə görə bir çox elektron cihazlarda flash yaddaşı əvəz edən və həmçinin LED-lərin istehsalında istifadə olunan substratlarda olan mərhələli yaddaş çipslərinə daxildir.
Mənbələr:
USGS. 2010 Minerals İllik: Germanium. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Minor Metal Ticarət Birliyi (MMTA). Germanium
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 Muzeyi. Jack Ward.
http://www.ck722museum.com/