你知道锗的名字来源于德国吗?锗是科学家温克勒的祖国德国的拉丁文名称,有史以来第一个晶体管是由锗制成的。晶体管是计算机的心脏,因此是锗帮助建立了我们现在生活的数字世界。长期以来,锗一直是实验室的新奇事物,并发现其在多种应用中的用途,几十年后,锗最终被硅取代,但它仍然有许多我们每天都能找到的应用。
锗是一种有光泽的灰白色脆性准金属,具有类金刚石晶体结构。它在化学和物理性质上与硅相似,出现在元素周期表的第 14 族中。
锗作为半导体非常重要。晶体管和集成电路提供了元素的最大用途,它们通常由添加了少量砷、镓或其他金属的锗制成。锗形成许多化合物,将氧化锗添加到玻璃中以增加折射率,这种玻璃用于广角镜头。由于这种氧化物对红外辐射是透明的,因此它已被用于光学仪器。
锗存在于少数矿物中,例如,菱沸石(含银和硫)、闪锌矿(含锌和硫)和钽铁矿(含铁、锰和铌)。锗的主要矿石是锗石,其中含有铜、硫、约7%的锗和其他20种元素。锗是精炼其他金属的副产品,从烟尘和某些含锗量高的煤的灰烬中回收率相当可观。
锗的吸收使其成为一种很好的类金属,可用于太阳能电池,为外太空的车辆和系统提供动力,但这并不是它唯一的应用。这种准金属比我们想象的更接近我们的日常生活。
没有人喜欢缓慢的互联网,尤其是在在线平台上流式传输视频时。今天,锗在光纤中发挥着重要作用,使信息和数据能够沿着玻璃纤维通过光脉冲快速传播。多亏了光纤中的锗和其他元素,我们才能拥有超快的互联网。通过 5G 连接到您家中的 WiFi 或电缆时,此连接将需要更多的光纤电缆。
鉴于其对红外辐射的高透明度,在红外光学领域中,准金属被结合在透镜或窗口中。你会问自己,这有什么用?在机场的新冠肺炎大流行期间,这些镜片是确定体温的热筛查的一部分。医学成像并不是唯一使用红外光学的行业。它们还用于监控摄像头、汽车夜视系统和消防。
多年来,许多生产商开发了回收工艺,以从内部产生的废料、寿命结束或损坏的锗透镜以及光纤工业产生的废物中回收锗。今天,含锗废物的回收(不包括内部回收)的贡献估计为 30%。这个百分比在很大程度上取决于锗的价格,因为这些回收过程中的大多数成本很高。
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