Редкие, и в частности редкоземельные, металлы находят весьма широкое применение в различных высокотехнологичных отраслях. Машиностроение, металлургия, химическая промышленность, солнечная энергетика, атомная и водородная энергетика, приборостроение, электроника, – всюду используются редкоземельные металлы. Перечислять все области применения редкоземельных металлов можно очень долго, однако давайте рассмотрим часть этого обширного спектра применительно непосредственно к электронике и электроэнергетике.
С каждым годом растет объем редкоземельных металлов, используемых не только в компьютерной технике, но и в экономичных источниках света. Например, в США за счет этого прогнозируют снижение энергопотребления на освещение в 2 раза. Там уже созданы лампы с люминофорами, содержащими тербий, иттрий, церий, европий, что позволило до 3 раз повысить светоотдачу при соответствующей экономичности.
Сверхпроводящие материалы на базе ниобия позволили японцам создать настолько сильные магниты, что скоростные поезда на воздушной подушке, развивающие скорость до 581км/ч уже построены и эксплуатируются.
Большое значение имеют фотоэлектрическое свойства рубидия и цезия, обуславливающие их востребованность для построения фотоумножителей, фотоэлементов, и других фотоэлектрических приборов. Свойства цезия и рубидия похожи, поэтому данные металлы во многом взаимозаменяемы.
Вообще эти металлы довольно широко используются и в радио, и в электротехнике, и в электронике, они применяются в производстве люминесцентных ламп, а соединения цезия и рубидия, как и сами металлы, удобны в качестве катализаторов и препаратов в неорганическом и органическом синтезе.
Литий главным образом применяется в ядерной энергетике и при электролизе алюминия. Карбонат лития, в качестве добавки к алюминию, снижает температуру плавления электролита, уменьшает расход анода и криолита, способствует энергосбережению и снижает себестоимость металла.
Стекло для катодно-лучевых трубок, кинескопы, стекла с электроизоляционными свойствами, - в этих областях добавки лития играют немаловажную роль. Безусловно, литий обширно применяется и в химических источниках тока.
Особенно в сфере высоких технологий распространен скандий: системы хранения данных с высокой скоростью обмена информацией; добавленный в ртутную лампу иоид скандия, в очень небольшом количестве, приближает ее свет к естественному солнечному. Из хромида скандия делают электроды для МГД-генераторов. Также скандий входит в состав материалов для солнечных батарей.
Тантал в качестве материала анодных пленок с особыми диэлектрическими свойствами находит применение в электронике. Электролитические конденсаторы на его основе качественнее алюминиевых, хоть и рассчитаны на работу при меньшем напряжении.
Титан, как и его сплавы, отличается повышенной прочностью даже при высоких температурах, коррозийной стойкостью, и при этом малой плотностью. Из него изготавливают сетки и другие детали электровакуумных приборов, работающих при высоких температурах.
Основа жаропрочных сплавов – вольфрам. Из вольфрама изготавливают нити накаливания и другие детали электровакуумных приборов.
Сплавы молибдена, как и сам молибден, применяются для изготовления деталей электровакуумных приборов, предназначенных для длительной работы при температурах до 1800°С в вакууме.
Из молибдена изготовлено многочисленное оборудование для работы в агрессивных средах, в том числе и элементы ядерных реакторов. Высокотемпературные печи, электрические вводы лампочек, - здесь используют молибденовую ленту.
Особенно высоким спросом пользуются оксиды неодима и диспрозия, служащие для производства мощных магнитов.
Висмут участвует в производстве полупроводниковых материалов, в частности для термоэлектрических приборов, к таким материалам относятся теллурид и селенид висмута, а висмут-цезий-теллур дает перспективу для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров.
Особо чистый висмут позволяет получать обмотки для измерения магнитных полей, поскольку сопротивление висмута почти линейно зависит от магнитного поля, измеряя сопротивление такой обмотки можно узнавать напряженность внешнего магнитного поля. Также висмут – один из компонентов бессвинцовых и легкоплавких припоев, служащих для монтажа чувствительных СВЧ-компонентов.
Селен – дырочный проводник (p-типа), в качестве полупроводника, селен используется в солнечных батареях, работающих как в открытом космосе, так и на земле. Свинец, легированный селеном, - материал решеток аккумуляторов.
Теллур применяют в качестве легирующей примеси при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Сплавы теллура со свинцом обладают высокой пластичностью и при этом прочны, поэтому из них делают и кабели. Сплав теллура, цезия и висмута позволил поставить рекорд полупроводникового холодильника, достигнута температура -237°C.
Стекла на основе теллура – полупроводники, и кроме электропроводности к их достоинствам относятся легкоплавкость и прозрачность. Такие стекла нашли применение в построении химической аппаратуры специального назначения.
Андрей Повный
