희토류 요소 시리즈 : 스칸듐

희토류 요소는주기 테이블의 그룹 iiib에서 sc (scandium), y (yttrium) 및 la ~ lu (lanthanide elements), 총 17 가지 요소를 나타냅니다.

dmitri mendeleev (1834-1907)는 scandium의 존재를 예측했습니다

nilson (lfnilson, 1840-1899)과 cleve (ptcleve, 1840-1905)는 스칸디움을 발견했습니다.

17 희토류 요소

scandium은 원자 수가 21 인 최고 수준의 전이 금속이지만, 주기율표의 이웃과 희토류 요소보다 나중에 발견되었습니다. 스칸디움은 지각에서 빵 림, 붕소, 스트론튬, 주석, 게르 늄, 비소, 셀레늄 및 텅스텐과 비교할 수있는 매우 분산되고 전형적으로 석판 요소입니다. 다른 희토류 원소와 달리, 스칸듐은 원자 구조에 4f 전자가 부족하며 비교적 작은 이온 반경을 가지고 있습니다. 결과적으로, 그것은 다른 희토류 요소와 동일한 밀접한 관계를 나타내지 않으며 비교적 독립적 인 특성을 보여줍니다. 스칸듐을 함유하는 800 개가 넘는 미네랄이 있지만, 스칸디움의 독립적 인 미네랄로서 스칸듐 이트륨 광석, 하이드 록시 아파타이트 스칸듐 광석, 실리콘 스칸듐 광석 및 티타늄 실리케이트 스칸디움 광석과 같은 소수만 있습니다. 그들의 퇴적물은 작으며 본질적으로 드물다. 스칸듐의 화학적 특성은 매우 활성이며 고순도 금속을 추출하기가 어렵습니다.

복잡한 조성물 및 낮은 스칸듐 함량을 갖는 원료에서 고급 스칸듐을 풍부하게, 분리 및 추출하는 과정은 상당히 복잡하여 스칸듐 생산량이 낮고 가격이 높아집니다. scandium의 높은 가격에도 불구하고 여전히 사람들이 응용 프로그램을 탐색하는 것을 막지는 않습니다. 현재 스칸디움의 우수한 특성은 여전히 ​​전자 광원, 항공 우주, 전자 산업, 핵 기술 및 초전도 기술과 같은 중요한 분야에서 사용됩니다.

● 클래식 응용 1 : 고체 전해질의 산화 스칸디드

산화 산화물 안정화 지르코니아 (scsz)는 고체 산화물 연료 전지 (sofc)를위한 전통적인 yttrium 산화물 안정화 지르코니아 (ysz)를 대체하여 sofc의 전력 밀도를 두 배로 늘립니다.

● 클래식 애플리케이션 2 : 알루미늄-스캔듐 합금 목표는 전자 정보 분야에서 사용됩니다.

알루미늄-스칸디움 합금은 고성능 알루미늄-스칸디엄 질화물 압전 필름을 준비하는 데 사용됩니다. 새로운 세대의 압전 재료로. 고음 속도와 고온 저항을 유지할 수있을뿐만 아니라 압전 계수를 최대 3.5 배까지 크게 향상시킬 수 있으며, 대역폭은 2.56 배 향상되어 기존의 알루미늄의 성능을 뚫을 수 있습니다. 고주파 필터, 새로운 마이크로 전자 역학 시스템 (mems) 장치 및 지문 인식 센서에 적용됩니다. 5g 통신, 자동차 칩, 생체 의료, 위성 통신, 레이더 탐지 및 기타 필드의 핵심 자료.

↑↑ ↑ 알루미늄-스칸디움 합금 표적

● 클래식 애플리케이션 3 : 합금 산업에서의 스칸듐 응용

단일 형태의 스칸듐은 알루미늄 합금 도핑에 널리 사용됩니다. 알루미늄 합금에 수천 분의 1의 스칸듐을 추가하면 알루미늄 합금을 변형시키고 합금의 구조와 특성을 크게 변화시키는 새로운 상 al3sc를 생성합니다. 0.2% ~ 0.4% sc를 추가하면 합금의 재결정 화 온도를 150 ~ 200 ° c로 증가시켜 고온 강도, 구조적 안정성, 용접 성능 및 부식 저항을 크게 향상시킬 수 있으며, 고온에서 장기 작업 중에 발생하기 쉬운 손잡이 현상을 피할 수 있습니다. 항공 우주, 항공, 선박, 원자로, 경 차량, 고속 열차 및 기타 분야에서 매우 매력적인 개발 전망이 있습니다.

↑↑ ↑ 알루미늄-스칸디움 합금

scandium은 융점이 높지만 밀도는 알루미늄에 가깝기 때문입니다. 또한 스칸디움-티타늄 합금 및 스칸듐-마그네슘 합금과 같은 고유 한 지점 경량 합금에도 사용됩니다. 높은 가격으로 인해 우주 셔틀과 같은 고급 제조 산업에서만 사용됩니다.

스칸듐-알루미늄 합금에 대한 연구는 실제 단계에 들어갔다. 러시아에서 생산되며 항공기 제조에 널리 사용되었으며 미국은 다양한 스포츠 장비를 생산하는 데 사용합니다.

클래식 애플리케이션 4 : 스칸듐은 광원, 태양 전지 및 원자 추적기에서 사용됩니다.

스칸디움의 스펙트럼 라인은 361.3 ~ 424.7nm, 근처-ultraviolet 및 blue light이며, 나트륨의 스펙트럼 라인은 589.0nm 및 589.6nm, 두 개의 유명한 노란색 빛입니다. 스칸듐과 나트륨의 두 스펙트럼 라인은 햇빛에 가깝습니다. 동일한 조명을 가진 스칸듐 나트륨 램프는 일반 백열 램프에 비해 전기의 약 80%를 절약하고 서비스 수명이 5000 ~ 25000h이며 3 세대 광원이라고합니다.

스칸듐은 태양 전지에서도 사용됩니다. 금속 절연 분해-불도환기 실리콘 광전자 세포 및 태양 전지에서, 스칸듐은 10% 내지 15%의 효율을 갖는 최고의 장벽 금속이다.

스칸듐은 감마선 소스 또는 인공 방사성 동위 원소 인 46sc로 사용됩니다. 일반적으로, 우리는 미네랄에서 45sc를 추출하는데, 이는 스칸듐의 유일한 자연 동위 원소입니다.