Իմացեք Գերմանման մասին

Տեղեկություններ ստանալու վերաբերյալ տվյալները, պատմությունը, արտադրությունը եւ կիրառումը

Գերմանան հազվագյուտ արծաթագույն գունավոր կիսահաղորդչային մետաղ է, որը օգտագործվում է ինֆրակարմիր տեխնոլոգիաների, օպտիկամանրաթելային մալուխների եւ արեգակնային բջիջների մեջ:

Հատկություններ

• Ատոմային խորհրդանիշ
• Ատոմային համարը `32
• Element Կատեգորիա: Metalloid
• Խտություն `5.323 գ / սմ3
• Հալման կետ `1720.85 ° F (938.25 ° C)
• Եռման կետ `5131 ° F (2833 ° C)
• Mohs կարծրություն: 6.0

Բնութագրերը

Տեխնիկապես գերմանան դասակարգվում է որպես մետաղյա կամ կիսաթանկարժեք մետաղ: Մեկը բաղկացուցիչ տարրերից, որոնք ունեն մետաղների եւ ոչ մետաղների հատկություններ:

Մետաղական ձեւով գերմանան արծաթագույն է, ծանր, բարակ:

Գյուրմանի յուրահատուկ հատկանիշները ներառում են նրա թափանցիկությունը մոտակա ինֆրակարմիր էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (1600-1800 նանոմետրերի ալիքի երկարությամբ), բարձր ճառագայթման ցուցանիշը եւ ցածր օպտիկական դիսպերսիան:

Մետաղապլաստն ինքնին ներքին կիսահաղորդիչ է:

Պատմություն

Դեմիտրի Մենդելեեւը, պարբերական աղյուսակի հայրը, կանխատեսում էր 1869-ին 32-րդ տարրի գոյությունը, որը նա անվանել է էկասիլիկոն : 17 տարի անց քիմիկոս Քլեմենս Ա. Վինկլերը հայտնաբերեց եւ մեկուսացրեց տարրը հազվագյուտ հանքային argyrodite- ից (Ag8GeS6): Նա իր տարրը անվանեց իր հայրենիքից, Գերմանիայից:

1920-ական թվականների ընթացքում գերմանական էլեկտրական հատկությունների ուսումնասիրությունը հանգեցրեց բարձր մաքրության, միկրոսկոպիկ գերմանի զարգացմանը: Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ միկրոսկոպի գերմանան օգտագործվել է որպես ճոճվող դիոդներ միկրոալիքային ռադիոլոկատորի ստանդարտներում:

Գերմանական առաջին առեւտրային հայտը պատերազմից հետո եկավ, 1947 թ. Դեկտեմբերին Bell Labs- ում Ջոն Բարդին, Ուոլտեր Բրաթընի եւ Ուիլյամ Շոկլիի տրանզիստորների գյուտի:

Հետագա տարիներին գերմանական պարունակող տրանզիստորները հայտնաբերեցին հեռախոսային կապի սարքավորումներ, ռազմական համակարգիչներ, լսողական սարքեր եւ շարժական ռադիոներ:

1954-ից հետո բաները սկսեցին փոխվել, սակայն, երբ Texas Instruments- ի Գորդոն Թեյլը ստեղծեց սիլիկոնային տրանզիստոր: Գերմանական տրանզիստորները ցածր ջերմաստիճաններում ձախողված միտում ունեն, մի խնդիր, որը կարող էր լուծվել սիլիկոնով:

Մինչեւ Teal, ոչ ոք չի կարողացել արտադրել սիլիցիում բավականին բարձր մաքրությամբ, գերմանական փոխարինելու համար, սակայն 1954 թ.-ից հետո սիլիցիումը սկսեց գերմանական էլեկտրոնային տրանզիստորներում փոխարինել, իսկ 1960-ականների կեսերին գերմանական տրանզիստորները գրեթե գոյություն չունեին:

Նոր հայտեր էին եկել: Ջերմամի հաջողությունը վաղ տրանզիստորներում հանգեցրեց ավելի շատ հետազոտությունների եւ գերմանական ինֆրակարմիր հատկությունների իրականացմանը: Ի վերջո, սա հանգեցրեց մետաղադրամին `որպես ինֆրակարմիր (IR) ոսպնյակների եւ պատուհանների հիմնական բաղադրիչ:

1970-ականներին մեկնարկած առաջին Voyager տիեզերական հետազոտությունների առաքելությունը հիմնված էր սիլիկոնային-գերմանական (SiGe) ֆոտոգալվանային բջիջների (PVC) արտադրած էլեկտրակայանի վրա: Գերմանիայի վրա հիմնված PVC- ները դեռեւս կարեւոր են արբանյակային գործառնությունների համար:

1990-ականների զարգացումը եւ ընդլայնումը կամ օպտիկամանրաթելային ցանցերը հանգեցրել են գերմանական պահանջարկի մեծացմանը, որն օգտագործվում է օպտիկամանրաթելային մալուխների ապակե եզրը ձեւավորելու համար:

2000 թ.-ին, բարձր արդյունավետության PVC- ները եւ լույսի արտանետվող դիոդները (LED- ները), գերմանական ենթակայներից կախված, դարձել են տարրերի խոշոր սպառողներ:

Արտադրություն

Մանր մանրէների նման, գերմանան արտադրվում է որպես բազային մետաղների վերամշակման արտադրանք եւ չի արտադրվում որպես առաջնային նյութ:

Germanium- ն ամենից հաճախ արտադրվում է սալաքի ցինկի հանքաքարերից, սակայն հայտնի է նաեւ, որ արդյունահանվում է թռչող քիմիայից (արտադրված ածուխի էլեկտրակայաններից) եւ որոշ պղնձի հանքաքարերից:

Անկախ նյութի աղբյուրից, բոլոր գերմանական խտանյութերը առաջին հերթին մաքրվում են քլորացման եւ թորման գործընթացով, որը արտադրում է գերմանի թթախախոիդ (GeCl4): Այնուհետեւ հերմոնաթթու քլորիդը hydrolyzed եւ չորացրած, արտադրում germanium երկօքսիդի (GeO2). Այնուհետեւ օքսիդը կրճատվում է ջրածնի հետ, գերմնասանի մետաղյա փոշի ձեւավորելու համար:

Գյուրմանի փոշին ձգվում է 1720.85 ° F (938.25 ° C) ջերմաստիճաններից:

Գոտի վերամշակումը (հալեցման եւ սառեցման գործընթացը) բարերը մեկուսացնում եւ հեռացնում է կեղտը եւ, ի վերջո, արտադրում է բարձր մաքրություն germanium բարեր: Առեւտրային գերմանական մետաղը հաճախ ավելի քան 99,999% մաքուր է:

Գոտիով զտված գերմնագինը կարող է հետագայում աճել բյուրեղների մեջ, որոնք կիսով չափող սարքերի եւ օպտիկական ոսպնյակների օգտագործման համար կտրված են նիհար կտորներով:

Գերմենտային գլոբալ արտադրությունը գնահատվել է ԱՄՆ-ի երկրաբանական հետազոտության (USGS) կողմից 2011 թվականին, մոտավորապես 120 մետր տոննա (գերմանական պարունակությամբ):

Համաշխարհային տարեկան գերմարանային արտադրության 30 տոկոսը վերամշակված է ժայթքման նյութերից, ինչպիսիք են թաղված IR լեյսմեր: IR համակարգերում օգտագործվող գերմարանի 60 տոկոսը այժմ վերամշակված է:

Գերմուկ արտադրող խոշորագույն երկրները գլխավորում են Չինաստանը, որտեղ 2011 թվականին արտադրվել է գերմանացիների երկու երրորդը: Այլ խոշոր արտադրողներն են Կանադան, Ռուսաստանը, ԱՄՆ-ն եւ Բելգիան:

Հիմնական germanium արտադրողները ներառում են Teck Resources Ltd , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Արդյունաբերական Co., Umicore եւ Nanjing Germanium Co.

Դիմումները

Ըստ USGS- ի, գերմանական հայտերը կարող են դասակարգվել 5 խմբերի (հետեւաբար ընդհանուր սպառման մոտավոր տոկոսը).

1. IR օպտիկա - 30%
2. Օպտիկայի օպտիկա - 20%
3. Պոլիէթիլենե տերֆտալալ (PET) - 20%
4. Էլեկտրոնային եւ արեւային - 15%
5. Ֆոսֆորներ, մետալուրգիա եւ օրգանական նյութեր `5%

Germanium բյուրեղները աճեցվում են եւ ձեւավորվում են ոսպնյակների եւ պատուհանների համար `IR կամ ջերմային տեսողական օպտիկական համակարգերի համար: Բոլոր նման համակարգերի կեսը, որոնք մեծապես կախված են ռազմական պահանջարկից, ներառում են գերմանացիներ:

Համակարգերը ներառում են փոքր ձեռքի եւ զենքի տեղադրման սարքեր, ինչպես նաեւ օդային, հողային եւ ծովային տրանսպորտային միջոցների տեղադրման համակարգեր: Ձեռնարկվել են գերմանական IR համակարգերի համար առեւտրային շուկայի աճը, ինչպես բարձրակարգ ավտոմեքենաներում, սակայն ոչ մղման դիմումները դեռեւս պահանջում են միայն պահանջարկի մոտ 12 տոկոսը:

Germanium tetrachloride- ն օգտագործվում է որպես երկօքսիդի կամ հավելում `օպտիկամանրաթելային գծերի սիլիկատային ապակե ճառագայթումում սեղմող ցուցանիշը մեծացնելու համար: Գերմենտի մեջ ներառելով, հնարավոր է կանխել ազդանշանի կորուստը:

Գերմնամի ձեւերը նույնպես օգտագործվում են substrates- ում, ինչպես նաեւ տարածքի վրա հիմնված (արբանյակների) եւ երկրային էներգիայի արտադրության համար PVC արտադրելու համար:

Գերմանման ենթակայքերը ձեւավորվում են բազմաշերտ համակարգերում մեկ շերտով, որոնք օգտագործում են նաեւ գալում, ինդիի ֆոսֆիդ, եւ գալլիում արսինիտ: Նման համակարգերը, որոնք հայտնի են որպես կենտրոնացված ֆոտոգալվանային (CPV), օգտագործելով արեւային լույսը մեծացնելով էներգիայի վերափոխելու համար, բարձրացնելով բարձր արդյունավետության մակարդակները, սակայն ավելի թանկ են արտադրել, քան բյուրեղային սիլիկոնային կամ պղինձ-ինդիում-գալում- (CIGS) բջիջները:

Ամեն տարի PET պլաստմասսայի արտադրության մեջ օգտագործվում է հումքի 17 մետր տոննա գերմանական երկօքսիդ `որպես պոլիմերացման կատալիզատոր: PET պլաստմասը հիմնականում օգտագործվում է սննդի, ըմպելիքների եւ հեղուկ տարաների մեջ:

Չնայած 1950-ական թվականներին տրանզիստորին չհաջողվեց, գերմանան այժմ օգտագործվում է տիեզերական սիլիկոնով տրանզիստոր բաղադրիչներով որոշ բջջային հեռախոսների եւ անլար սարքերի համար: SiGe տրանզիստորները ունեն ավելի մեծ արագություն եւ ավելի քիչ ուժ օգտագործում, քան սիլիկոնային տեխնոլոգիաները: SiGe- ի չիպսերի համար օգտագործման վերջնական կիրառումը գտնվում է ավտոմոբիլային անվտանգության համակարգերում:

Այլ օգտագործման համար գերմանական էլեկտրոնիկայի մեջ ներառում են փուլային հիշողության չիպսեր, որոնք փոխարինում են ֆլեշ հիշողությունը բազմաթիվ էլեկտրոնային սարքերում `իրենց էներգախնայող օգուտների շնորհիվ, ինչպես նաեւ LED- ների արտադրության մեջ օգտագործվող նյութերում:

_{Աղբյուրները.}

_{USGS- ը: 2010 հանքանյութերի տարեգիրք. Գերմանան: Դեյվիդ Է. Գուբերման.}
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/

_{Փոքր մետաղների առեւտրի ասոցիացիա (MMTA): Գերմանիան}
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/

_{CK722 թանգարան: Ջեք Ուորդ:}
http://www.ck722museum.com/