מתכות נדירות בתעשיית האלקטרוניקה והחשמל

מתכות נדירות, ובעיקר אדמה נדירה, נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות היי-טק שונות. הנדסת מכונות, מתכות, התעשייה הכימית, אנרגיה סולארית, אנרגיה גרעינית ומימן, הנדסת מכשירים, אלקטרוניקה - מתכות אדמה נדירות משמשות בכל מקום. אפשר למנות את כל תחומי היישום של מתכות נדירות אדמה למשך זמן רב מאוד, עם זאת, בואו נתייחס לחלק מהספקטרום העצום הזה, המיושם ישירות לתעשיית האלקטרוניקה וכוח החשמל.

נפח מתכות האדמה הנדירות המשמשות לא רק בטכנולוגיית מחשבים, אלא גם במקורות אור חסכוניים גדל מדי שנה. לדוגמה, בארצות הברית, עקב כך, הם צופים פחת של צריכת האנרגיה לתאורה פי 2. במקום נוצרו כבר מנורות עם זרחן המכילים טרביום, יטריום, סריום, אירופיום, מה שאיפשר להגדיל את תפוקת האור עד פי 3 ביעילות מתאימה.

חומרים מוליכים על מבוססים על ניוביום אפשרו ליפנים ליצור מגנטים כה חזקים עד כי רכבות כרית אוויר במהירות גבוהה במהירות של עד 581 קמ"ש כבר נבנו ונמצאות בפעולה.

חשיבות רבה הם המאפיינים הפוטואלקטריים של רובידיום וצזיום, שקובעים את הרלוונטיות שלהם לבניית מכפילים, תאים פוטו ומכשירים פוטואלקטריים אחרים. המאפיינים של צזיום ורובידיום דומים, לכן מתכות אלה ניתנות להחלפה ברובה.

באופן כללי, מתכות אלה משמשות די נרחב ברדיו, ובהנדסת חשמל, ובאלקטרוניקה, הן משמשות לייצור מנורות פלורסנט, ותרכובות צזיום ורובידיום, כמו גם המתכות עצמן, נוחות כזרזים ותכשירים בסינתזה אורגנית ואורגנית.

ליתיום משמש בעיקר בכוח גרעיני במהלך אלקטרוליזה מאלומיניום. ליתיום פחמתי, כתוסף לאלומיניום, מוריד את נקודת ההיתוך של האלקטרוליט, מקטין את צריכת האנודה והקריוליט, תורם לחיסכון באנרגיה ומוריד את עלות המתכת.

זכוכית עבור צינורות קרני קתודה, צינורות תמונה, משקפיים בעלי תכונות בידוד חשמלי - באזורים אלה, לתוספי ליתיום תפקיד חשוב. כמובן שליתיום נעשה שימוש נרחב במקורות כוח כימיים.

סקנדיום נפוצה במיוחד בתחום הטכנולוגיות הגבוהות: מערכות אחסון נתונים במהירות גבוהה של חילופי מידע; סקנדיום יודיד שנוסף למנורת הכספית, בכמות קטנה מאוד, מקרב את האור שלו לאור השמש הטבעי. מיוצרים אלקטרודות לסקנדיום כרומיד גנרטורים MHD. סקנדיום הוא גם חלק מהחומרים לפאנלים סולאריים.

טנטלום כחומר מסרטי אנודה עם תכונות דיאלקטריות מיוחדות משמש באלקטרוניקה. קבלים אלקטרוליטיים בהתבסס עליו הוא טוב יותר מאלומיניום, אם כי הם נועדו לעבוד עם פחות מתח.

הטיטניום, בדומה לסגסוגותיו, מאופיין בעוצמה מוגברת גם בטמפרטורות גבוהות, עמידות בפני קורוזיה ובאותו הזמן צפיפות נמוכה. עשויים ממנו רשת ופרטים נוספים של מכשירי ואקום חשמליים הפועלים בטמפרטורות גבוהות.

הבסיס לסגסוגות עמידות בחום הוא טונגסטן. חוטים ליבון ופרטים אחרים של התקני ואקום חשמליים עשויים טונגסטן.

סגסוגות מוליבדן, כמו מוליבדן עצמו, משמשות לייצור חלקים של מכשירי ואקום חשמליים המיועדים להפעלה ארוכת טווח בטמפרטורות של עד 1800 מעלות צלזיוס.

ציוד רב מיוצר ממוליבדן להפעלה בסביבות אגרסיביות, כולל אלמנטים של כורים גרעיניים. תנורים בטמפרטורה גבוהה, תותבים חשמליים - השתמשו כאן בקלטת מוליבדן.

במיוחד בביקוש גבוה הם תחמוצות ניאודימיום ודיפרוסיום המשמשות לייצור מגנטים עוצמתיים.

ביסמוט מעורב בייצור חומרים מוליכים למחצה, במיוחד למכשירים תרמו-אלקטרוניים, חומרים כאלה כוללים טלוריד וסלימאן סלניד, וביסמוט-צזיום-טאלוריום מציע סיכוי לייצור מקררי מעבד-על-מוליכים למחצה.

ביסמוט טהור במיוחד מאפשר להשיג פיתולים למדידת שדות מגנטיים, מכיוון שהתנגדות ביסמוט תלויה כמעט באופן שיטתי בשדה המגנטי, על ידי מדידת ההתנגדות של סלילה כזו ניתן לזהות את חוזק השדה המגנטי החיצוני. ביסמוט הוא גם אחד המרכיבים של מוכרים ללא עופרת ונמסים נמוכים המשמשים להרכבת רכיבי מיקרוגל רגישים.

סלניום הוא מוליך חור (p-type), כמוליך מוליך למחצה, סלניום משמש בלוחות סולאריים הפועלים גם בשטח פתוח וגם בשטח. העופרת המסומנת בסלניום היא החומר של סורגי הסוללה.

טלוריום משמש כתרופת סמים בייצור סוללות חומצת עופרת. לסגסוגות עופרת טלוריום יש משיכות גבוהה והן חזקות בו זמנית, וזו הסיבה שהכבלים עשויים גם מהם. סגסוגת הטלוריום, הצזיום והביסמוט אפשרה לקבוע שיא עבור מקרר מוליכים למחצה, הטמפרטורה הגיעה ל -237 מעלות צלזיוס.

משקפיים מבוססי טלוריום הם מוליכים למחצה, ומלבד מוליכות חשמלית, הכשרון שלהם כולל התמזגות ושקיפות. משקפיים כאלה מצאו שימוש בבניית ציוד כימי למטרות מיוחדות.

Comments

[#1]

סלניום משמש כיום בעיקר לייצור מדפסות וציוד העתקה. הם מכוסים בתופים רגישים להעברת דיו לנייר.