მიიღეთ ინფორმაცია ინფორმაცია, ისტორია, წარმოება და აპლიკაციები
გერმანიუმი არის იშვიათი, ვერცხლისფერი ფერადი ნახევარგამტარული ლითონი, რომელიც გამოიყენება ინფრაწითელი ტექნოლოგიით, ბოჭკოვანი კაბელებითა და მზის უჯრედებით.
თვისებები
- ატომური სიმბოლო: Ge
- ატომური ნომერი: 32
- კატეგორია: Metalloid
- სიმკვრივე: 5.323 გ / სმ 3
- დნობის წერტილი: 1720.85 ° F (938.25 ° C)
- დუღილის წერტილი: 5131 ° F (2833 ° C)
- Mohs hardness: 6.0
მახასიათებლები
ტექნიკურად, გერმანია კლასიფიცირებულია, როგორც მეტალურგიური ან ნახევრად ლითონი. ერთი ჯგუფის ელემენტები, რომლებიც ფლობენ ორივე ლითონისა და არალითონების თვისებებს.
მეტალიკის სახით, გერმანიუმი ვერცხლის ფერის, მყარი და მყიფეა.
გერმანიუმის უნიკალური მახასიათებლები მოიცავს მის გამჭვირვალობას ინფრაწითელი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების (1600-1800 ნანომეტრებს შორის), მისი მაღალი რეფრაქციული ინდექსის და მისი დაბალი ოპტიკური დისპერსიისადმი.
მეტალოიდი ასევე უცვლელად არის ნახევარგამტარი.
ისტორია
პერიოდული მაგიდის მამა დემეტრი მენდელეევი წინასწარმეტყველებდა ელემენტთა რიცხვის 32-ის არსებობას , რომელიც 1869 წელს ეკასილიკონის სახელს უწოდა . ჩვიდმეტი წლის შემდეგ ქიმიკოსი კლემენ ა. ვინკლერი იშვიათი მინერალური არიროტროდიტის (Ag8GeS6) ელემენტმა აღმოაჩინა და იზოლირებული. მან გერმანია, სამშობლო, გერმანია დაასახელა.
1920-იან წლებში გერმანის ელექტრომატარებლების კვლევამ გამოიწვია მაღალი სიწმინდის, ერთი ბროლის გერმანიუმის განვითარება. ერთიანი ბროლის გერმანია გამოიყენება მეორე მსოფლიო ომის დროს მიკროტალღოვანი რადარის მიმღებთა დიქტორად.
1947 წლის დეკემბერში ბელ ლაბსში ჯონ ბარდენის, უოლტერ ბრიტინისა და უილიამ შაკლის მიერ ტრანზიტორთა გამოგონების შემდეგ გერმანიამ პირველი კომერციული განაცხადი შეიტანა.
მომდევნო წლებში გერმანიამ შემცველი ტრანზისტები აღმოჩნდნენ სატელეფონო საკომუნიკაციო საშუალებებით, სამხედრო კომპიუტერებით, სმენით და პორტატული რადიოებით.
1954 წლის შემდეგ შეიცვალა სიტუაცია, როდესაც ტეხასის ინსტრუმენტების გორდონ ტეილმა გამოიგონა სილიკონის ტრანზისტორი. გერმანიამ ტრანზისტებმა გააჩნიათ ტენდენცია მაღალი ტემპერატურის პირობებში, პრობლემის მოგვარება, რომელიც შეიძლება მოგვარდეს სილიკონით.
სანამ Teal- ს ვერ შეძლებდა სილიციუმის წარმოება მაღალი ხარისხის საკმარისი სიწმინდეს გერმანიის ჩანაცვლებასთან ერთად, მაგრამ 1954 წლის შემდეგ სილიკონის ჩანაცვლება დაიწყო გერმანული ტრანზისტორიებში, ხოლო 1960-იანი წლების შუა რიცხვებში გერმანია ტრანზისტები პრაქტიკულად არ არსებობდნენ.
ახალი განცხადებები უნდა მოვიდეს. გერმანის წარმატება ადრეული ტრანზისტების დროს უფრო იკვლევდა გერმანის ინფრაწითელი თვისებების კვლევასა და რეალიზაციას. საბოლოო ჯამში, ამან გამოიწვია მეტალოიდული ინფრაწითელი (IR) ლინზებისა და ფანჯრების ძირითადი კომპონენტი.
პირველი Voyager სივრცე საძიებო მისიების დაიწყო 1970 წელს დამოკიდებული ძალაუფლების მიერ წარმოებული სილიციუმის- germanium (SiGe) photovoltaic საკნები (PVCs). გერმანიამ დაფუძნებული PVCs კვლავ კრიტიკული სატელიტური ოპერაციები.
1990-იან წლებში განვითარებისა და გაფართოების ან ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ქსელების განვითარება გამოიწვია გერმანისთვის გაზრდილი მოთხოვნა, რომელიც გამოიყენება ბოჭკოს ოპტიკური კაბელების მინის ბირთვიანი.
2000 წლამდე, მაღალი ეფექტურობა PVC- ები და განათების დიოდები (LED- ები) დამოკიდებული იყო გერმანიუმის სუბსტრატებზე დამოკიდებული ელემენტის დიდი მომხმარებლებისთვის.
წარმოება
უმნიშვნელო ლითონების მსგავსად, გერმანია იწარმოება როგორც ბაზისური ლითონების გადამამუშავებელი პროდუქტი და არ არის მოპოვებული, როგორც ძირითადი მასალა.
გერმანიუმი ყველაზე ხშირად წარმოებული sphalerite თუთიის მადნები, მაგრამ ასევე ცნობილია, რომ მოპოვებული ფრენა ნაცარი ნახშირი (წარმოებული ქვანახშირის ელექტროსადგურების) და ზოგიერთი სპილენძის მადნები.
მიუხედავად იმისა, რომ მასალის წყაროა, ყველა გერმანიუმის კონცენტრატი გაწმენდილია ქლორინისა და დისტილაციის პროცესის გამოყენებით, რომელიც აწარმოებს გერმანიუმის ტეტრაქლორიდს (GeCl4). გერმანიუმი tetrachloride შემდეგ hydrolyzed და გამხმარი, მწარმოებელ გერმანია დიოქსიდი (GeO2). ოქსიდის შემდეგ წყალბადის წყლით იწყება გერმანიუმის ლითონის ფხვნილი.
გერმანიუმის ფხვნილი ჩაყრის ბარები ტემპერატურაზე 1720.85 ° F (938.25 ° C).
ზონა-დახვეწა (დნობის და გაგრილების პროცესი) ბარები იზოლატებს და ხსნის მინარევებს და, საბოლოო ჯამში, აწარმოებს მაღალ სისუფთავის გერმონიუმის ბარს. კომერციული გერმანიუმის ლითონები ხშირად 99.999% სუფთაა.
ზონაში დახვეწილი გერმანია შეიძლება კიდევ უფრო გაიზარდოს კრისტალებში, რომლებიც დაჭრილები არიან თხელი ცალი ნახევარგამტარებისა და ოპტიკური ლინზებით.
გერმანიის გლობალური წარმოება შეფასდა აშშ-ს გეოლოგიური კვლევის (USGS) მიერ დაახლოებით 120 მეტრულ ტონად 2011 წელს (შეიცავდა გერმანია).
მსოფლიოს ყოველწლიური გერმანიუმის წარმოების დაახლოებით 30% რეციკლირებულია ჯართიდან, როგორიცაა პენსირებული IR ლინზები. IR სისტემებში გამოყენებული გერმანიუმის 60% არის რეციკლირებული.
უმსხვილესი გერმანიუმი წარმოებული ქვეყნების ხელმძღვანელობენ ჩინეთი, სადაც ორი მესამედი ყველა გერმანიუმი წარმოებული 2011 წელს. სხვა მსხვილი მწარმოებლები მოიცავს კანადაში, რუსეთი, აშშ და ბელგია.
ძირითადი გერმანიუმი მწარმოებლები მოიცავს Teck რესურსების შპს , Yunnan Lincang Xinyuan გერმანიის სამრეწველო კომპანია, Umicore და Nanjing Germanium კომპანია.
პროგრამები
USGS- ის მონაცემებით, გერმანის განაცხადები შეიძლება კლასიფიცირებული იყოს 5 ჯგუფად (რასაც მოჰყვება მთლიანი მოხმარების სავარაუდო პროცენტული რაოდენობა):
- IR ოპტიკა - 30%
- ბოჭკოვანი ოპტიკა - 20%
- პოლიეთილენის ტერეფალალტი (PET) - 20%
- ელექტრონული და მზის - 15%
- ფოსფორი, მეტალურგია და ორგანული - 5%
გერმანიუმის კრისტალები გაიზარდა და ჩამოყალიბდა ლინზები და ფანჯარა IR ან თერმული გამოსახულების ოპტიკური სისტემებისათვის. ამგვარი სისტემების დაახლოებით ნახევარი, რომლებიც მძიმედ არიან დამოკიდებული სამხედრო მოთხოვნილებებზე, მოიცავს გერმანიუმს.
სისტემები მოიცავს მცირე ხელის და იარაღის დამონტაჟებულ მოწყობილობებს, ასევე საჰაერო, სახმელეთო და საზღვაო მანქანების დამონტაჟებულ სისტემებს. ძალისხმევა გაკეთდა გერმანიის დაფუძნებული IR სისტემების კომერციულ ბაზარზე, როგორიცაა მაღალი დონის მანქანები, მაგრამ არასამეწარმეო განაცხადები კვლავაც ითხოვენ მხოლოდ 12% მოთხოვნას.
გერმანიუმი tetrachloride გამოიყენება dopant ან additive - გაზრდის refractive ინდექსი წელს silica მინის ბირთვი ბოჭკოვანი ოპტიკური ხაზები. გერმანიუმის ჩათვლით, ხელი შეუშალოს სიგნალის დაკარგვას.
გერმანიის ფორმები ასევე გამოიყენება სუბსტრატებისთვის, რომლებიც წარმოადგენენ PVC- ებს როგორც კოსმოსურ ბაზაზე (სატელიტები) და ხმელეთის ელექტროენერგიის წარმოებისთვის.
გერმანიუმის სუბსტრატები ერთ ფენას ქმნიან მრავალმხრივ სისტემებში, რომლებიც ასევე იყენებენ გალიუმს, ინოლი ფოსფოდს და გალიუმის არსენადს. მსგავსი სისტემები, რომლებიც კონცენტრირებული ფოტოვეოლტიკების (CPVs) კონცენტრირებული ლინზების გამოყენებით იყენებენ, რომლებიც მზის სინათლის გადიდებას ახდენენ ენერგიის გარდაქმნის წინ, აქვთ მაღალი ეფექტურობის დონეები, მაგრამ უფრო ძვირია, ვიდრე კრისტალური სილიციუმის ან სპილენძის-ინდიუმი-გალიუმის- diselenide (CIGS) უჯრედები.
ყოველწლიურად PET პლასტმასის წარმოებაში პოლიმერიზაციის კატალიზატორს იყენებს 17 მეტრი ტონა გერმანიუმის დიოქსიდი. PET პლასტმასის პირველად გამოიყენება საკვები, სასმელი და თხევადი კონტეინერები.
მიუხედავად იმისა, რომ ტრანზისტორი 1950-იან წლებში ვერ მოხერხდა, გერმანია ახლა გამოიყენება სილიკონის გამოყენებით ტანვარჯიშის კომპონენტებში ზოგიერთ მობილურ ტელეფონსა და უსადენო მოწყობილობაში. SiGe ტრანზისტორი უფრო მეტი სიჩქარის სიჩქარეა და ნაკლები სიმძლავრის გამოყენება სილიკონის ტექნოლოგიაა. ერთი ბოლო გამოყენების პროგრამა SiGe ჩიპებისთვის საავტომობილო უსაფრთხოების სისტემებშია.
ელექტრონულ სისტემაში გერმონიუმის სხვა მიზნებია ფაზის მეხსიერების ჩიპებში, რომლებიც შეცვლიან ფლეშ მეხსიერებას ბევრ ელექტრონულ მოწყობილობაში მათი ენერგოდაზოგვის სარგებლის გამო, აგრეთვე LED- ების წარმოებაში გამოყენებული სუბტრაქტებით.
წყაროები:
USGS. 2010 მინერალები წელიწდეული: გერმანიუმი. დევიდ ე გუბერმანი.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
მცირე ლითონების ვაჭრობის ასოციაცია (MMTA). გერმანიუმი
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 მუზეუმი. ჯეკ ვარდი.
http://www.ck722museum.com/