Индий — исчезающий чудо-материал


Индий
Примерно через 10 лет истощатся запасы особого материала с необычными качествами, без которого не могут существовать современные сенсорные экраны и жидкокристаллические дисплеи. Под угрозой окажутся и фотоэлементы, и энергосберегающие светодиоды — главная надежда низкоуглеродной энергетики.
Поэтому вполне естественно, что ученые и производители всего мира пребывают в неустанном поиске достойной замены.
Что же это за материал?
Речь идет о смешанном оксиде двух металлов — индия и олова, который известен под названием ITO. Для инженеров-электронщиков он и божий дар, и головная боль одновременно. Главный компонент материала — индий, побочный продукт добычи свинца и цинка, редкий и дорогостоящий элемент. Обрабатывать его — сплошное мучение, поскольку он очень хрупкий и непластичный.
Индий обнаружили немецкие химики Фердинанд Райх (Ferdinand Reich) и Теодор Рихтер (Theodore Richter) в 1863 году при спектроскопическом исследовании цинковой обманки. Они искали таллий, однако вместо зелёной линии этого элемента нашли в спектрах яркую неизвестную линию голубого цвета.
Впоследствии металл был выделён Рихтером в незначительном количестве, но на Всемирной выставке 1867 г. уже был представлен полукилограммовый слиток индия.
Недостатки индия компенсируются его достоинствами. В частности, это один из немногих материалов на планете Земля, который обладает одновременно и электрической проводимостью, и оптической прозрачностью, то есть не поглощает световую энергию.
А смешанный оксиде индия и олова — ITO прозрачен, как стекло, и в то же время обладает проводимостью — пусть меньшей, чем у большинства металлов, но вполне достаточной. Эти свойства делают его незаменимым в современной электронике. В частности, в плоскоэкранных телевизорах каждый пиксель экрана включается и выключается благодаря паре прозрачных ITO-электродов. Анод и катод из оксида индия используются и в тонкопленочных фотоэлементах, образуя вместе со светопоглощающим слоем цепь, благодаря чему солнечная энергия преобразуется в электрическую.
Индий незаменим для устройств нового поколения. Но раньше обходились без него — используя, например, экраны на инфракрасных светодиодах. Однако приборы с такими дисплеями были слишком громоздки и потребляли много энергии.
Потом настало время аналоговых резистивных сенсорных дисплеев, снабженных специальным пером — стилусом. В их состав входило два слоя оксида индия, отделенных друг от друга. В момент прикосновения между слоями создавалось электрическое соединение, что позволяло прибору определить координаты точки касания.
Сколько же в мире осталось вещества, стоящего за всеми этими чудесами?
«Никто не может назвать точных цифр, — говорит Томас Грэдел из Йельского университета (Нью Хейвен, штат Коннектикут, США), возглавляющий комиссию по вопросам мировых запасов металлов под эгидой Программы ООН по охране окружающей среды. — Отчасти потому, что это лишь побочный продукт добычи других ископаемых и разработчики месторождений не всегда утруждают себя его извлечением из руды».
По подсчетам Геологической службы США, на сегодняшний день все известные мировые запасы индия составляют около 16 тысяч тонн, причем основная их часть принадлежит Китаю.
Если разделить эту цифру на современное годовое потребление металла, получится, что мы полностью исчерпаем его резервы к 2020 году.
Очень вероятно, что будут обнаружены новые залежи, однако, учитывая космические масштабы потребления, этого все равно будет недостаточно…


ДЕЛИМСЯ СТАТЬЕЙ:


МЕТКИ ЗАПИСИ:

КОММЕНТАРИИ: 11

Оставить комментарий