Oct 07, 2022 השאר הודעה

תחומי יישום של סקנדיום

תעשיית התאורה

מעניין לציין שהשימוש בסקנדיום (כחומר העבודה העיקרי, לא לסימום) מתמקד בכיוון הבהיר, אז זה לא יותר מדי לקרוא לזה בן האור.

נשק הקסם הראשון של סקנדיום נקרא מנורת נתרן סקנדיום, שניתן להשתמש בה כדי להביא אור לאלפי בתי אב. זהו מקור אור חשמלי מתכת הליד: הנורה מלאה בנתרן יודיד וסקנדיום יודיד, ומוסיפים סקנדיום ורדיד נתרן בו זמנית. במהלך פריקת מתח גבוה, יוני סקנדיום ויוני נתרן פולטים אור באורכי הגל האופייניים להם בהתאמה. הקווים הספקטרליים של נתרן הם 589.0 ו-589.6 ננומטר, שני אורות צהובים מפורסמים, בעוד שהקווים הספקטרליים של סקנדיום הם 361.3~424.7 ננומטר, סדרה של פליטת אור כמעט אולטרה סגול וכחול. מכיוון שהם משלימים זה את זה, צבע האור הכולל שנוצר הוא אור לבן. בדיוק בגלל שמנורת נתרן סקנדיום יש את המאפיינים של יעילות אור גבוהה, צבע אור טוב, חיסכון בחשמל, חיי שירות ארוכים ויכולת שבירת ערפל חזקה, ניתן להשתמש בה באופן נרחב במצלמות טלוויזיה ותאורת ריבוע, אצטדיון וכביש, והיא נקראת מקור האור מהדור השלישי. בסין, סוג זה של מנורה מקודם בהדרגה כטכנולוגיה חדשה, בעוד שבכמה מדינות מפותחות, סוג זה של מנורה היה בשימוש נרחב כבר בתחילת שנות ה-80.

נשק הקסם השני של הסקנדיום הוא תאים פוטו-וולטאיים סולאריים, שיכולים לאסוף את האור המפוזר על הקרקע ולהפוך אותו לחשמל כדי לקדם את החברה האנושית. סקנדיום היא מתכת המחסום הטובה ביותר בתאי פוטו של סיליקון מוליכים למחצה מתכת מבודד מתכת ותאים סולאריים.

נשק הקסם השלישי שלו נקרא מקור ריי, נשק הקסם הזה יכול להאיר בהיר בעצמו, אבל סוג זה של אור לא יכול להתקבל בעין בלתי מזוינת, זה זרימת פוטון באנרגיה גבוהה. בדרך כלל אנו מפיקים 45Sc ממינרלים, שהוא האיזוטופ הטבעי היחיד של סקנדיום. כל גרעין 45Sc מכיל 21 פרוטונים ו-24 נויטרונים. אם נשים סקנדיום בכור הגרעיני כאילו נשים קופים בכבשן האלכימיה של לורד העליון לאו דזה למשך שבעים ושבעה ארבעים ותשעה ימים וניתן להם לספוג קרינת נויטרונים, יוולד 46Sc של נויטרון אחד נוסף בגרעין האטום. 46Sc, רדיואיזוטופ מלאכותי, יכול לשמש כמקורות קרינה או אטומים נותבים יכולים לשמש גם לטיפול בהקרנות של גידולים ממאירים. ישנם גם יישומים כמו איטריום גליום סקנדיום לייזר גרנט, סיב אופטי אינפרא אדום מזכוכית סקנדיום פלואוריד, וצינור קתודית מצופה סקנדיום בטלוויזיה. נראה שסקנדיום נולד עם אור.


תעשיית סגסוגות

סקנדיום בצורה של חומר פשוט נמצא בשימוש נרחב בסימום של סגסוגות אלומיניום. כל עוד יתווספו לאלומיניום כמה אלפיות של סקנדיום, יווצר שלב Al3Sc חדש, שימלא תפקיד בשינוי סגסוגת האלומיניום ויגרום למבנה ותכונות הסגסוגת להשתנות באופן משמעותי. תוספת של 0.2 אחוז ~0.4 אחוז Sc (שזה באמת זהה לשיעור המלח לבישול ביתי, רק במעט) יכולה להעלות את טמפרטורת ההתגבשות מחדש של הסגסוגת ב-150~ 200 מעלות, ולשפר משמעותית את חוזק הטמפרטורה הגבוהה, היציבות המבנית, ביצועי הריתוך ועמידות בפני קורוזיה, ויכול למנוע את תופעת ההתפרקות שקל להתרחש במהלך עבודה ארוכת טווח בטמפרטורות גבוהות. לסגסוגת אלומיניום חוזק גבוה וקשיחות גבוהה, סגסוגת אלומיניום חדשה עמידה בפני קורוזיה, סגסוגת אלומיניום חדשה בטמפרטורה גבוהה, סגסוגת אלומיניום עמידה בפני קרינה נויטרונים וכו', יש סיכויי פיתוח אטרקטיביים מאוד בתחום התעופה והחלל, תעופה, ספינות, כורים גרעיניים, כלי רכב קלים ורכבות מהירות.

סקנדיום הוא גם משנה מצוין של ברזל. כמות קטנה של סקנדיום יכולה לשפר משמעותית את החוזק והקשיות של ברזל יצוק. בנוסף, סקנדיום יכול לשמש גם כתוסף לטונגסטן וסגסוגות כרום בטמפרטורה גבוהה. כמובן שבנוסף להכנת בגדי חתונה לאחרים, מכיוון שלסקנדיום יש נקודת התכה גבוהה וצפיפותו קרובה לזו של אלומיניום, הוא משמש גם בסגסוגות קלות בנקודת התכה גבוהה כמו סגסוגת סקנדיום טיטניום וסגסוגת מגנזיום סקנדיום. אבל בגלל המחיר הגבוה, הוא משמש בדרך כלל רק בתעשיות ייצור יוקרתיות כמו מעבורות חלל ורקטות.


חומר קרמי

סקנדיום, חומר פשוט, משמש בדרך כלל בסגסוגות, ותחמוצות סקנדיום ממלאות תפקיד חשוב בחומרים קרמיים. לדוגמה, לחומרים קרמיים טטראגונליים זירקוניה, היכולים לשמש כחומרי אלקטרודה לתאי דלק תחמוצת מוצק, יש תכונה מאוד מיוחדת. המוליכות של אלקטרוליט זה תגדל עם עליית הטמפרטורה וריכוז החמצן בסביבה. עם זאת, המבנה הגבישי של חומר קרמי זה עצמו אינו יכול להתקיים ביציבות ואין לו ערך תעשייתי; על מנת לשמור על המאפיינים המקוריים, יש לסמם בו כמה חומרים שיכולים לתקן את המבנה הזה. תוספת של 6~10 אחוז תחמוצת סקנדיום היא כמו מבנה בטון, כך שניתן לייצב זירקוניה על סריג מרובע.

ישנם גם חומרים קרמיים הנדסיים כמו סיליקון ניטריד עם חוזק גבוה ועמידות בטמפרטורות גבוהות כצפיפות ומייצב.

תחמוצת סקנדיום, כמצפיף, יכול ליצור שלב עקשן Sc2Si2O7 בקצה של חלקיקים עדינים, ובכך להפחית את העיוות בטמפרטורה גבוהה של קרמיקה הנדסית. בהשוואה לתחמוצות אחרות, תחמוצת סקנדיום יכולה לשפר טוב יותר את התכונות המכניות בטמפרטורה גבוהה של סיליקון ניטריד.


כימיה קטליטית

בהנדסה כימית, סקנדיום משמש לעתים קרובות כזרז. Sc2O3 יכול לשמש להתייבשות ופירוק של אתנול או איזופרופנול, פירוק חומצה אצטית, וייצור אתילן מ-CO ו-H2. זרז Pt Al המכיל Sc2O3 הוא זרז חשוב לתהליך טיהור וזיקוק של נפט כבד בתעשייה הפטרוכימית. בפיצוח קטליטי של כמון, למשל, הפעילות של זרז זאוליט Sc-Y גבוהה פי 1000 מזו של זרז אלומיניום סיליקט; בהשוואה לכמה זרזים מסורתיים, סיכוי הפיתוח של זרז סקנדיום יהיה בהיר מאוד.


תעשיית האנרגיה הגרעינית

הוספת כמות קטנה של Sc2O3 ל-UO2 בדלק גרעיני של כור בטמפרטורה גבוהה יכולה למנוע טרנספורמציה של סריג, הגדלת נפח וסדקים עקב המרה של UO2 ל-U3O8.


תא דלק

באופן דומה, הוספת 2.5% ~25% סקנדיום לסוללת ניקל אלקלי תגדיל את חיי השירות.


גידול חקלאי

בחקלאות, ניתן לטפל בזרעים של תירס, סלק, אפונה, חיטה, חמניות ואחרים באמצעות סקנדיום סולפט (הריכוז הוא בדרך כלל 10-3~10-8mol/L, צמחים שונים יהיו שונים), וההשפעה בפועל של קידום הנביטה הושגה. לאחר 8 שעות, המשקל היבש של השורשים והניצנים עלה ב-37% וב-78% בהתאמה לעומת שתילים, אך המנגנון עדיין במחקר.


שלח החקירה

הבית

טלפון

דוא

חקירה