סקנדיום אוקסיד

ת: תחמוצת הסקנדיום אינה מסיסה במים אך היא יכולה להיות מסיסה בחומצות חמות אך לפעמים היא גם מגיבה. אבל תחמוצת הסקנדיום היא אמפוטרית כאילו התרכובת יכולה להגיב עם חומצה וגם עם בסיס אז אומרים שהתרכובת היא אמפוטרית.

ת: מאפיינים פיזיים של סקנדיום:

• נראה שזו מתכת כסופה-לבנה.
• יש לו מרקם רך במידה.
• סקנדיום מכתים באוויר.
• זה גם נשרף בקלות.
• סקנדיום מגיב עם מים.
• התצורה האלקטרונית של Scandium היא [Ar]3d14s2.
• נקודת ההיתוך של המתכת היא 1541oC.
• נקודת הרתיחה של המתכת היא 2836oC.

ת: תחמוצת סקנדיום (Sc2O3) יש שימושים רבים:

• מערכות בטמפרטורה גבוהה: סקנדיום אוקסיד עמיד בפני חום וזעזועים תרמיים.
• קרמיקה אלקטרונית: סקנדיום אוקסיד יש תכונות ייחודיות המועילות בחומרים אלקטרוניים.
• הרכב זכוכית: סקנדיום אוקסיד משמש כחומר מסייע בזכוכית.
• תאי דלק תחמוצת מוצקה: תחמוצת סקנדיום משפרת את הביצועים של תאי דלק אלה, המשמשים במרכזי נתונים ובתי חולים.
• לייזרים ותאורה: סקנדיום אוקסיד משמש במוצרי נישה כמו לייזרים ותאורה לאצטדיונים או אולפנים.
• סגסוגות Al-Sc: תחמוצת סקנדיום היא חומר גלם לסגסוגות Al-Sc, המשמשות בכלי רכב, ספינות ותעופה וחלל.
• חומרי הזנה טיטניום דו חמצני: תחמוצת סקנדיום משמשת לייצור חומרי הזנה טיטניום דו חמצני באיכות גבוהה.
• ציפוי אופטי: סקנדיום אוקסיד מייצר שכבות סרט בעלות אינדקס גבוה, שקופות לאורכי גל קצרים כמו 225 ננומטר באזור ה-UV.

ת: מכיוון שסקנדיום הוא יסוד קורט, כיום הוא מתקבל בדרך כלל באמצעות מיצוי מפסולת ובאמצע ייצור מתכות, זרחנים המכילים אורניום, חומצה גופרתית הידרוליטית, עפרות סקנדיום-ונדיום, מי מכרה וסגסוגות אלומיניום-סקנדיום.

ת: סקנדיום אוקסיד משמש גם כחומר לייזר בשל מקדם השבירה הגבוה שלו, ספיגה חזקה באזורי ה-UV והנראות של הספקטרום ונקודת התכה גבוהה. בנוסף, תחמוצת סקנדיום היא מרכיב מפתח ברכיבים אלקטרוניים כגון קבלים, נגדים וטרנזיסטורים.

ת: סקנדיום אוקסיד מוצאת יישומים שונים בשוק. הוא משמש בייצור סגסוגות אלומיניום-סקנדיום, המשפרות את החוזק וההתנגדות לחום של סגסוגות אלומיניום המשמשות בתעשיות תעופה וחלל ובתעשיות ביטחוניות. הוא משמש גם במנורות מתכת הליד בעוצמה גבוהה, לייזרים ותאי דלק תחמוצת מוצק (SOFCs) בשל התכונות החשמליות והתרמיות המצוינות שלו. בנוסף, לסקנדיום אוקסיד יש יישומים פוטנציאליים בתעשיות אחרות, כגון אלקטרוניקה, קרמיקה וקטליזה, בשל התכונות והיכולות הייחודיות שלה.

ת: תחמוצת סקנדיום היא תחמוצת אדמה נדירה עם נקודת התכה גבוהה. הוא משמש בקרמיקה ממספר סיבות, כולל:

● עמידות בחום

סקנדיום אוקסיד עמיד בפני חום והלם תרמי, מה שהופך אותו לשימושי במערכות בטמפרטורה גבוהה.

● בידוד חשמלי

קרמיקה סקנדיום אוקסיד נחשבת לטובה לבנייה ולבידוד חשמלי.

● רכיבים אופטיים

קרמיקה סקנדיום אוקסיד מבטיחה לשימוש ברכיבים אופטיים ולייזרים מוצקים.

ת: תחמוצת סקנדיום יכולה לשפר את העמידות בפני קורוזיה של חומרים.

• סגסוגות אלומיניום: סקנדיום הוא חומר סגסוגת מרכזי בסגסוגות אלומיניום. זה יכול לשפר את עמידות הסגסוגת בפני קורוזיה, חוזק מתיחה ויכולת ריתוך. סקנדיום הוא גם זיקוק דגנים חזק ומעכבי התגבשות מחדש.
• פלדה: סקנדיום יכול להגביר את עמידות הקיטוב, להפחית את קצב הקורוזיה ולבלום מוצרי קורוזיה. זה יכול גם לשפר את חוזק המתיחה ולהפחית את הרגישות לקורוזיה במתח.
• נחושת: סימום סקנדיום יכול להגביר את העמידות בפני קורוזיה של ציפויים.

ת: תחמוצת סקנדיום (Sc2O3) הוא מוצק לבן עם נקודת התכה גבוהה של כ-2430 מעלות. יש לו מוליכות תרמית גבוהה של 17 W*mK-'. סקנדיום אוקסיד משמש במערכות בטמפרטורה גבוהה מכיוון שהוא עמיד בפני חום וזעזועים תרמיים. הוא משמש גם בקרמיקה אלקטרונית ובהרכב זכוכית.

ת: השוק הגדול ביותר עבור תחמוצת סקנדיום הוא SOFCs, שהיוו 90% מהביקוש העולמי בשנת 2020. SOFCs של Bloom Energy הם הצרכן העיקרי של תחמוצת סקנדיום, מהווים 74% מהצריכה העולמית.

שוק הסקנדיום העולמי מחולק לענפי משתמשי הקצה הבאים:

• תעופה וחלל והגנה
• תאי דלק תחמוצת מוצק (SOFCs)
• קֵרָמִיקָה
• תְאוּרָה
• מכשירי חשמל
• הדפסת תלת מימד
• מוצרי ספורט

ת: כן, ניתן להשתמש בתחמוצת סקנדיום בטיפול בשפכים תעשייתיים. סקנדיום אוקסיד יכול לשמש גם ב: תאי דלק, יישומים סולאריים, מערכות בטמפרטורה גבוהה, קרמיקה אלקטרונית, הרכב זכוכית.

סקנדיום אוקסיד אינו מסיס במים. עם זאת, ניתן לייצר סקנדיום אוקסיד כדיאלקטרי TFT עם תכונות חשמליות מצוינות באמצעות שיטת השראת מים.

ת: כן, ניתן לשלב תחמוצת סקנדיום עם חומרים אחרים כדי ליצור חומרים מרוכבים חדשים:

● טיטניום ניטריד

חומר ציפוי קרמי קשיח, עמיד בפני שחיקה ועמיד בפני קורוזיה.

● תחמוצת עופרת ותחמוצת טנטלום

בשילוב עם סקנדיום אוקסיד, חומרים אלה מייצרים קרמיקה שיכולה לזהות חום.

● אלומיניום

כאשר סגסוגת עם סקנדיום, אלומיניום הופך חזק יותר, גמיש יותר ועמיד יותר בפני חום וקורוזיה.

● נגדי סרט תחמוצת מתכת

סקנדיום אוקסיד יכול לשמש כחומר סימפטום כדי לשפר את היציבות והאמינות של נגדים אלה

ת: הפרויקטים המוצעים לאספקת סקנדיום תחמוצת העולמית מביאים ל-1,800 טון בשנת 2030. הביקוש לתחמוצת סקנדיום מגיע ל-38 טון בתרחיש בעסקים כרגיל בשנת 2030. הביקוש מגיע ל-5,500 טון בתרחיש הנוספים המשוער של 10% בשנת 2030.

ת: לסקנדיום יש שלושה רדיואיזוטופים המשמשים ברפואה גרעינית:

• 43Sc: פוזיטרון (+) פולט איזוטופ להדמיה
• 44Sc: פוזיטרון (+) פולט איזוטופ להדמיה
• 47Sc: חלקיק בטא (-) פולט רדיונוקליד

ת: כן, ניתן לסנתז סקנדיום אוקסיד באמצעים מלאכותיים.

1. כמה שיטות כוללות:

• מסלול סול-ג'ל
• תגובות הידרותרמיות
• תגובות במצב מוצק
• שיטת עידוד מים

2. שיטות אחרות כוללות:

• יצירת סול קולואידי מרוכז של Sc(OH)3
• סידוד מבשר סולפט ב-1100 מעלות למשך 4 שעות

3. תחמוצת סקנדיום יכול להיות מסונתז גם על ידי:

• הכנת ננו-חלקיקים של ScOOH בתמיסה באמצעות ScCl3, xH2O כמבשר
• ייבוש סול של ScOOH
• סינתזה של תערובת תחמוצות Sc2TiO5:Eu2Ti2O7:Sc2O3 בשלב שיווי משקל על ידי תגובת מצב מוצק ב-1100 מעלות למשך 48 שעות