Gba Alaye lori Awọn Abuda, Itan, Gbóògì, ati Awọn ohun elo
Germanium jẹ irin ti o ni irọrun, fadaka-awọ-awọ ti o lo ninu imọ-ẹrọ infurarẹẹdi, awọn okun ti okun fiber optic, ati awọn sẹẹli ti oorun.
Awọn ohun-ini
- Aami aami atomiki: Ge
- Atomu Nọmba: 32
- Ẹka Ẹka: Metalloid
- Density: 5.323 g / cm3
- Melting Point: 1720.85 ° F (938.25 ° C)
- Boiling Point: 5131 ° F (2833 ° C)
- Iwa lile Mohs: 6.0
Awọn iṣe
Ni imọ-ẹrọ, germanium ti wa ni classified bi metalloid tabi ologbele-irin. Ọkan ninu awọn ẹya ara ẹrọ ti o ni awọn ohun ini ti awọn mejeeji awọn irin ati awọn ti kii-irin.
Ninu apẹẹrẹ irin-ara, germanium jẹ fadaka ni awọ, lile, ati brittle.
Awọn ẹya ara oto ti Germanium ni pẹlu iṣiro rẹ si sunmọ ifarahan itanna ti itanna ti infurarẹẹdi (ni awọn igbiyanju ti o wa laarin 1600-1800 nanometers), atigọwọ ifasilẹ giga rẹ, ati iṣipọ opopona kekere rẹ.
Awọn irinloid jẹ tun semiconductive intrinsically.
Itan
Demitri Mendeleev, baba ti tabili akoko, sọ asọtẹlẹ ti nọmba 32, ti o pe ni ekasilicon , ni ọdun 1869. Ọdun keje ọdun lẹhinna, onisegun Clemens A. Winkler ṣe awari ati ya sọtọ lati inu awọn nkan ti o ni nkan pataki (Ag8GeS6). O pe orukọ naa lẹhin ti orilẹ-ede rẹ, Germany.
Ni ọdun 1920, iwadi lori awọn ohun-ini itanna ti germanium yorisi idagbasoke ti o ga julọ, funfun-crystal germanium. Aami germanium alailẹgbẹ nikan ni a lo bi awọn igbasilẹ onigbọwọ ni awọn agbasita onigun oju redio nigba ti Ogun Agbaye II.
Ohun elo ti iṣowo akọkọ fun germanium wa lẹhin ogun, tẹle awọn ọna transistors nipasẹ John Bardeen, Walter Brattain, ati William Shockley ni Bell Labs ni Kejìlá 1947.
Ni awọn ọdun diẹ, awọn transistors ti germanium ti wa ọna wọn sinu ọna ẹrọ foonu ti n yipada, awọn ologun ogun, awọn ohun igbọran ati awọn ẹrọ ayọkẹlẹ to ṣeeṣe.
Awọn nkan bẹrẹ si iyipada lẹhin ọdun 1954, nigbati Gordon Teal ti Texas Instruments ti ṣe apẹrẹ silikoni kan . Awọn transistors Germanium ni ifarahan lati kuna ni awọn iwọn otutu ti o gaju, iṣoro ti o le ṣee ṣe pẹlu ohun alumọni.
Titi Teal, ko si ọkan ti o le ṣe ohun alumọni pẹlu iwọn ti o ga julọ lati paarọ germanium, ṣugbọn lẹhin ọdun 1954 silikoni bẹrẹ si rọpo germanium ni awọn transistors itanna, ati nipasẹ awọn ọdun 1960, awọn transistors germanium jẹ fere ti ko si tẹlẹ.
Awọn ohun elo titun yoo wa. Iṣeyọri ti germanium ni awọn transistors tete yori si iwadi diẹ sii ati idaniloju awọn ohun ini infrared germanium. Nigbamii, eyi ṣe iyọda pe a ti lo irin-ti-irin naa gẹgẹbi ẹya pataki ti awọn iṣiro infrared (IR) ati awọn window.
Ikọja Iṣager akọkọ ti n ṣawari awọn iṣẹ apinfunni ti a ṣe ni awọn ọdun 1970 tun da lori agbara ti awọn ẹda fọtovoltaic ti a ṣe nipasẹ awọn silikoni-germanium (SiGe). Awọn PVC ti o wa ni Germanium jẹ ṣiyemeji si awọn iṣọ satẹlaiti.
Awọn idagbasoke ati imugboroosi tabi awọn okun iṣan okun ni awọn 1990s yori si ibeere ti o pọju fun germanium, eyi ti a lo lati ṣe akọọlẹ gilasi ti awọn okun waya fiber optic.
Ni ọdun 2000, awọn PVC ti o lagbara ati awọn diodes ti ina-emitting (Awọn LED) ti o da lori awọn ohun ti o ni ibamu si germanium ti di awọn onibara nla ti awọn ero.
Gbóògì
Gẹgẹbi awọn irin diẹ ti o kere ju, a ṣe agbejade germanium bi ọja-ọja ti atunṣe irin-mimọ ati pe a ko ṣe iṣẹ bi ohun elo akọkọ.
Germanium jẹ eyiti o wọpọ julọ lati awọn oṣiro turari ti sphalerite ṣugbọn o tun mọ pe lati fa jade lati inu ẹfin eeru ash (ti a ṣe lati inu awọn agbara agbara agbara) ati diẹ ninu awọn oresi alawọ .
Laibikita orisun awọn ohun elo, gbogbo awọn iṣeduro germanium ti wa ni akọkọ ti wẹ nipa lilo iṣelọpọ ati ilana distillation ti o fun gerramanium tetrachloride (GeCl4). Germanium tetrachloride lẹhinna jẹ hydrolyzed ati ki o gbẹ, producing germanium dioxide (GeO2). A o dinku afẹmii pẹlu hydrogen lati dagba alubosa ti alẹmu germanium.
A sọ simẹnti Germanium si awọn ọpa ni awọn iwọn otutu ti ọdun 1720.85 ° F (938.25 ° C).
Atunwo-agbegbe (ilana kan ti yo ati itutu agbaiye) awọn ifipapa kuro ati yọ awọn impurities kuro, ati, lẹhinna, n fun awọn ọpa giga ti germanium. Oṣiṣẹ ti germanium ti owo ni igba diẹ sii ju 99.999% funfun.
Agbegbe-refined germanium le gbe siwaju sii sinu awọn kirisita, eyi ti a ti ge wẹwẹ sinu awọn ege tinrin fun lilo ninu awọn semikondokita ati awọn ifarahan opiti.
Nisẹjade ti agbaye ti germanium ti ṣe ipinnu nipasẹ US Geological Survey (USGS) lati wa ni iwọn to iwọn 120 tonn ni ọdun 2011 (ti o wa ninu germanium).
A ṣe ayẹwo 30% ti iṣẹ ti germanium ti o wa ni agbaye ni atunṣe lati awọn ohun elo apamọra, gẹgẹbi awọn lẹnsi IR ti o ti fẹyìntì. A ṣe ayẹwo 60% ti germanium ti a lo ninu awọn ẹrọ IR ti tun tun ṣe atunṣe.
Awọn orilẹ-ede ti o tobi ju germanium ti o npese awọn orilẹ-ede ni o wa ni China, nibiti awọn meji-mẹta ti gbogbo germanium ti ṣe ni 2011. Awọn oludari pataki miiran ni Canada, Russia, USA, ati Belgium.
Awọn oludasile ti germanium pataki ni Teck Resources Ltd. , Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Industrial Co., Umicore ati Nanjing Germanium Co.
Awọn ohun elo
Gẹgẹbi USGS, awọn ohun elo germanium le wa ni akojọpọ si awọn ẹgbẹ 5 (tẹle nipasẹ ipin ogorun ti apapọ agbara):
- IR optics - 30%
- Fiber Optics - 20%
- Polyethylene terephthalate (PET) - 20%
- Itanna ati oorun - 15%
- Awọn ọja, awọn irin-ajo ati awọn Organic - 5%
Awọn kirisita Germanium ti wa ni dagba sii ti o si ṣẹda sinu awọn lẹnsi ati window fun IR tabi awọn ọna ẹrọ opopona aworan. Nipa idaji gbogbo awọn ọna ṣiṣe bẹ, eyi ti o ni igbẹkẹle ti o da lori ọran ti ologun, pẹlu germanium.
Awọn ẹrọ pẹlu awọn ẹrọ kekere ti o ni ọwọ ati awọn ohun ija, bii air, ilẹ, ati awọn ọna iṣeduro ọkọ-ọkọ. A ti ṣe awọn igbiyanju lati dagba awọn ọja-iṣowo fun awọn irin-ajo IR ti o wa ni alailẹgbẹ, gẹgẹbi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti o gaju, ṣugbọn awọn ohun elo ti kii-mimọ kan tun n ṣakiyesi fun nikan nipa 12% ti agbara.
Germanium tetrachloride ni a lo bi dopant - tabi iyokuro - lati mu awọn itọka ifarahan ni itọsi gilasi silica ti awọn ila ila-okun. Nipa ṣajọpọ germanium, a ṣe idaabobo ifihan agbara le ni idaabobo.
Awọn apẹrẹ ti germanium ni a tun lo ninu awọn sobusitireti lati ṣe awọn PVC fun awọn aaye-aaye-aye meji (satẹlaiti) ati agbara agbara ọrun.
Gervanium awọn sobusitireti ṣe apẹrẹ kan ni awọn ọna-ọna multilayer ti o tun lo gallium, phosphide indium, ati gallium arsenide. Awọn ọna ṣiṣe bẹ, ti a mọ si awọn fọto ti a fi ojulowo (CPVs) nitori lilo wọn ti awọn ifarahan ti o ṣe afihan oorun imọlẹ ṣaaju ki o to iyipada si agbara, ni awọn ipele ti o ga julọ ṣugbọn o ni iye owo diẹ sii lati ṣe ju ọja silikoni lọ tabi ti epo-indium-gallium- ọpọlọ sẹẹli (CIGS).
Lai ṣe okunfa 17 awọn tonnu metric ti dioxide ti germanium ti a lo bi isọpọ polymerization ninu iṣelọpọ Pis plastics ni ọdun kọọkan. Pọọti PET ti wa ni lilo pataki ni ounjẹ, ohun mimu, ati awọn omi bibajẹ.
Laisi ikuna bi transistor ni awọn ọdun 1950, germanium ti wa ni bayi lo ninu kẹkẹ pẹlu ohun alumọni ni awọn ẹya ara ẹrọ transistor fun awọn foonu alagbeka ati awọn ẹrọ alailowaya. Awọn transistors SiGe ni o pọju ayipada awọn iyara ati lilo agbara ti o kere julọ ju imọ-ẹrọ ti orisun-ẹrọ. Ohun elo apinirẹpo fun awọn eerun SiGe wa ninu awọn ẹrọ ailewu idoti.
Awọn miiran ipawo fun germanium ninu awọn eroja ni ninu awọn eerun iranti awọn ẹgbẹ, eyi ti o rọpo iranti filasi ni ọpọlọpọ awọn ẹrọ itanna nitori awọn anfani fifipamọ agbara wọn, ati awọn ohun elo ti a lo ninu awọn LED.
Awọn orisun:
USGS. 2010 Ọdún ohun alumọni: Germanium. David E. Guberman.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/
Ikẹgbẹ Iṣowo Iṣowo Minita (MMTA). Germanium
http://www.mmta.co.uk/metals/Ge/
CK722 Ile ọnọ. Jack Ward.
http://www.ck722museum.com/