Jwenn enfòmasyon sou Pwopriyete, Istwa, Pwodiksyon ak aplikasyon
Germanium se yon metal semiconductor ki ra ki gen koulè pal, ki itilize nan teknoloji enfrawouj, fibre optik fib, ak selil solè.
Pwopriyete
- Senbòl atomik: Ge
- Nimewo Atomik: 32
- Kategori Eleman: Metalloid
- Dansite: 5.323 g / cm3
- K ap fonn pwen: 1720.85 ° F (938.25 ° C)
- Bouyi Point: 5131 ° F (2833 ° C)
- Mohs dite: 6.0
Karakteristik
Teknikman, germanium klase kòm yon metalloid oswa semi-metal. Youn nan yon gwoup eleman ki posede pwopriyete tou de metal ak ki pa metal.
Nan fòm metalik li yo, germanium se ajan nan koulè, difisil, ak frajil.
Karakteristik inik jèrmanyom a gen ladan transparans li yo tou pre radyasyon elektwomayetik enfrawouj (nan longèdonn ant 1600-1800 nanomèt), endèks wo refractive li yo, ak dispèsyon ki ba li yo optik.
Metalloid la tou intrinsè semi-conducteurs.
Istwa
Demitri Mendeleev, papa tab peryodik la, prevwa egzistans eleman nimewo 32, ki te rele ekasilikon , nan 1869. Sevenne ane pita matematik Clemens A. Winkler te dekouvri ak izole eleman ki soti nan argyrodit mineral ki ra (Ag8GeS6). Li te rele eleman an apre peyi l ', Almay.
Pandan ane 1920 yo, rechèch nan pwopriyete elektrik nan germanium a nan devlopman nan pite segondè, sèl-kristal germanium. Single-kristal germanium te itilize kòm rektifye dyod nan récepteurs radyo mikwo ond pandan Dezyèm Gè Mondyal la.
Premye aplikasyon komèsyal pou germanium te vini apre lagè a, suiv envansyon transistors pa Jan Bardeen, Walter Brattain, ak William Shockley nan Bell Labs nan mwa desanm 1947.
Nan ane ki annapre yo, jèrmanyòm ki gen tranzistò yo te jwenn wout yo nan ekipman switching telefòn, òdinatè militè, aparèy pou tande ak radyo pòtab.
Bagay yo te kòmanse chanje apre 1954, sepandan, lè Gordon Teal nan Texas Enstriman envante yon tranzistò Silisyòm . Transmisyon germanium te gen yon tandans echwe nan tanperati ki wo, yon pwoblèm ki ka rezoud ak Silisyòm.
Jiska Teal, pa gen yon sèl te kapab pwodwi Silisyòm ak yon pite segondè ase ranplase germanium, men apre 1954 Silisyen te kòmanse ranplase jèrmanyom nan transistè elektwonik, ak pa mitan-ane 1960 yo, transmete germanium yo te nòmalman ki pa-inexistant.
Nouvo aplikasyon pou yo te vini. Siksè nan jèrmanyom nan transistè byen bonè te mennen nan plis rechèch ak realizasyon an nan jèrmanyom a enfrawouj pwopriyete. Alafen, sa a lakòz nan metalloid la te itilize kòm yon eleman kle nan lantiy enfrawouj (IR) ak fenèt yo.
Premye Voyager espas eksplorasyon misyon yo te lanse nan ane 1970 yo te konte sou pouvwa pwodwi pa Silisyòm-germanium (SiGe) selil fotovoltaik (PVC). PVC germaniumium ki baze sou yo toujou kritik nan operasyon satelit.
Devlopman an ak ekspansyon oswa rezo optik fib nan ane 1990 yo te mennen nan ogmante demann pou jèrmanyom, ki te itilize yo fòme nwayo a glas nan fibre optik câbles.
Pa 2000, PVC segondè-efikasite ak limyè-emisyon dyod (LEDs) depann sou substrates germanium te vin konsomatè gwo eleman an.
Pwodiksyon
Tankou pifò metal minè, jèrminyom se pwodwi kòm yon pa pwodwi-nan raffinage metal baz epi li pa mine kòm yon materyèl prensipal.
Germanium se pi souvan pwodwi nan minre zang sphalerit men li se tou li te ye yo dwe ekstrè soti nan vole sann chabon (pwodwi ki soti nan plant pouvwa chabon) ak kèk minre kòb kwiv mete .
Kèlkeswa sous la nan materyèl, tout germanium konsantre yo premye pirifye lè l sèvi avèk yon pwosesis klorinasyon ak distilasyon ki pwodui germanium tetrachloride (GeCl4). Germanium tetrachloride se Lè sa a, idrolyzed ak seche, pwodwi germanium diyoksid (GeO2). Se oksid la redwi ak idwojèn yo pou fòm germanium metal poud.
Germanium poud jete nan ba nan tanperati plis pase 1720.85 ° F (938.25 ° C).
Zòn-raffinage (yon pwosesis pou fizyon ak refwadisman) izolwa yo ba yo epi retire enpurte, epi, finalman, pwodui ba ba segondè germanium. Komèsyal germanium metal se souvan plis pase 99.999% pi.
Zòn-rafine germanium ka pli lwen grandi nan kristal yo, ki se tranche nan moso mens pou itilize nan semi-conducteurs ak lantiy optik.
Global pwodiksyon de germanium te estime pa US Sosyal la Jeyolojik (USGS) yo dwe apeprè 120 tòn metrik nan 2011 (genyen germanium).
Yon estime 30% nan pwodiksyon anyèl jèrmenm nan mond lan resikle soti nan materyèl bouyon, tankou lantiy IR retrete. Yon estime 60% nan germanium yo itilize nan sistèm IR se kounye a resikle.
Pi gwo jèrmium pwodwi nasyon yo ap dirije pa Lachin, kote de tyè nan tout germanium te pwodui nan 2011. Lòt pwodiktè pi gwo gen ladan Kanada, Larisi, USA a, ak Bèljik.
Gwo pwodiktè germanium yo enkli Teck Resous Ltd , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Endistriyèl co, Umicore ak Nanjing Germanium Co
Aplikasyon
Selon USGS, aplikasyon jèrmanyom yo ka klase nan 5 gwoup (ki te swiv pa yon pousantaj apwoksimatif konsomasyon total):
- IR optik - 30%
- Fib optik - 20%
- Terephthalate polyenilèn (PET) - 20%
- Elektwonik ak solè - 15%
- Fosfò, metaliji ak òganik - 5%
Kristal germanium yo grandi ak fòme nan lantiy ak fenèt pou sistèm IR oswa thermal D optik. Apeprè mwatye nan tout sistèm sa yo, ki se gwo depann sou demann militè yo, gen jèrmanyom.
Sistèm yo enkli ti aparèy ak zam ki monte sou zam, osi byen ke lè, tè, ak lanmè ki baze sou machin-monte sistèm. Efò yo te fè yo grandi mache a komèsyal pou germanium ki baze sou sistèm IR, tankou nan machin-wo fen, men aplikasyon pou nonilitè toujou kont pou sèlman apeprè 12% nan demann.
Tetrachloride jèrmanyom yo itilize kòm yon dopan - oswa aditif - ogmante endèks la refraktif nan nwayo a vè silica nan fib liy-optik. Lè yo enkli germanium, yo anpeche pèt siyal anpeche.
Fòm jèrmayom yo itilize tou nan substrat yo pwodwi PVC pou tou de espas ki baze sou (satelit) ak tè moun k'ap viv koulye pouvwa.
Substrates germanium fòme yon sèl kouch nan sistèm multi ki sèvi ak gali, fosfat endis, ak asyid gali. Sistèm sa yo, ke yo rekonèt kòm fotovoltaik konsantre (CPVs) akòz itilizasyon lantiy konsantre ki mayifye limyè solè an anvan li konvèti nan enèji, gen nivo efikasite wo, men yo pi koute chè pou fabrike pase Silisyòm kristalin oswa kwiv-indium-gallium- diselenid (CIGS) selil yo.
Apeprè 17 tòn metrik germanium diyoksid yo itilize kòm yon katalis polymerization nan pwodiksyon an nan PET plastik chak ane. PET plastik se premyèman itilize nan manje, bwason, ak resipyan likid.
Malgre echèk li yo kòm yon tranzistò nan ane 1950 yo, germanium se kounye a yo itilize nan tandem ak Silisyòm nan eleman tranzistò pou kèk telefòn selilè ak aparèy san fil. Transistè SiGe gen pi gwo vitès chanje epi sèvi ak mwens pouvwa pase teknoloji silisyòm ki baze sou. Youn nan fen-itilize aplikasyon pou SiGe bato se nan sistèm sekirite otomobil.
Lòt itilizasyon pou jèrmanyom nan elektwonik gen ladan yo nan faz chips memwa yo, ki se ranplase memwa flash nan anpil aparèy elektwonik akòz benefis enèji-ekonomize yo, menm jan tou nan substrates yo itilize nan pwodiksyon an nan poul.
Sous:
USGS. 2010 Mineral Albòm pwomosyon: Germanium. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Minè Metal Komès Asosyasyon (MMTA). Germanium
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 Museum. Jack Ward.
http://www.ck722museum.com/