Пришло время поговорить об индии: направлениях его использования, производстве по странам, ценах. А также почему его называют металлическим витамином, где нашли самородный индий и каковы перспективы этого металла в совершенствовании аккумуляторов.
Применение
Наименование элемента не имеет отношения к стране Индии. Он назван по цвету индиго (таким его увидел один из первооткрывателей в спектроскопе).
Индий является одним из самых мягких металлов (можно резать ножом, как колбасу), с достаточно низкой температурой плавления (156,6°C). Металл серебристо-белого цвета, при сгибании издаёт характерный треск.
Был открыт в конце XIX века, и, как это обычно бывает, в первые несколько десятилетий никто не знал, что с ним делать.
Первым применением (во время Второй мировой войны) стало нанесение индиевого покрытия на подшипники авиационных двигателей (так повышалась устойчивость к коррозии). Сейчас в этой области найдены более эффективные материалы.
Настоящий прорыв в использовании индия произошёл в 80-е годы ХХ века с развитием ЖК-технологий. Оксид индия-олова нашёл широкое применение в ЖК-телевизорах, сенсорных экранах смартфонов, ЖК-дисплеях и солнечных панелях.
Данный материал сочетает в себе проводимость, прозрачность, прочность прилипания к стеклу, отсутствие коррозии и стабильность, что позволяет эффективно управлять отдельными пикселями.
Те же самые свойства используются при покрытии ветровых стекол в авиа- и автостроении.
На производство оксида индия-олова уходит более половины извлекаемого металла. Уже одно это направление позволяет включить индий в число критически важных элементов для развития технологий.
Также индий востребован в различных сплавах (в первую очередь легкоплавких). Например, сплав индия с галлием имеет температуру плавления 16°C, что делает его хорошей альтернативой токсичной ртути в термометрах и щелочных батареях. Сплавы индия с германием, медью, мышьяком, галлием и другими элементами используются для производства транзисторов, фотопроводников, термисторов и выпрямителей.
Добавление незначительного количества индия в другие металлы может заметно изменить их свойства. Так, внесение мельчайших доз индия в золото и платину увеличивает их твёрдость (что важно в стоматологии и электронике). За это элемент получил прозвище «металлического витамина».
Другое направление использования – воздухонепроницаемые уплотнения для стекла. Мягкость металла позволяет ему заполнять все зазоры. К тому же, в отличие от резины, он полностью газонепроницаем и не выделяет никаких летучих соединений.
Свойство индия крайне прочно сцепляться с другими металлами делает его весьма востребованным в качестве припоя.
При температуре, близкой к абсолютному нулю, становится сверхпроводником, что открывает дополнительные возможности по использованию его в специальном оборудовании.
Наконец, изотоп индий-111 применяется для диагностики инфекционных заболеваний в костях.
Производство
По распространённости в земной коре индий занимает место в седьмом десятке и сопоставим с такими элементами, как йод, серебро и ртуть.
Главный источник получения индия в природе – переработка отходов цинковой и (гораздо реже) свинцовой руды. Ввиду крайне малого содержания в указанных рудах добыча индия как основного продукта экономически нецелесообразна.
Всего в мире в 2021 году было произведено 920 тонн индия, что несколько меньше, чем годом ранее (960 тонн). Около 58% приходится на Китай, что неудивительно, учитывая безудержное стремление Поднебесной максимально замкнуть на себе производство технологически важных элементов.
Россия – единственная страна, где был найден чистый несвязанный металлический индий. Но это было всего один раз, в Восточной Сибири.
Вторичная переработка весьма развита в Японии и Южной Корее, однако точных данных на этот счёт нет.
Цена
Биржевая цена индия в первой декаде декабря 2022 года составила $212,5 за 1 кг, что несколько ниже цены прошлого года на то же время ($257,5/кг). Снижение составило 21,2%. Видимо, сказывается давление рецессии, в которую постепенно втягиваются экономики ведущих технологических держав.
Самой распространённой коммерческой формой индия являются килограммовые слитки.
Перспективы совершенствования литий-ионных аккумуляторов
Литий-ионные аккумуляторы активно применяются в смартфонах, портативных компьютерах, БПЛА, электромобилях, космической и военной технике. Их выгодно отличает высокая плотность энергии и низкий саморазряд.
Во время разряда аккумулятора ионы лития смещаются от анода (минуса) к катоду (плюсу). Когда аккумулятор заряжается, движение идёт в обратном направлении.
В настоящее время используются графитовые аноды. При этом, согласно исследованиям, металлические аноды могут обеспечить гораздо большую ёмкость аккумулятора.
Однако их основная проблема - в неравномерном осаждении металла, что ведёт к образованию дендритов (кристаллических образований ветвистой формы). Дендриты со временем могут пробить мембрану между электродами, что может привести к короткому замыканию и возгоранию аккумулятора.
В соответствии с разработками Политехнического института Ренсселера и Корнельского университета, покрытие металлического анода индием, возможно, позволит предотвратить образование дендритов, обеспечит более равномерное осаждение и в конечном итоге увеличит ёмкость и срок службы аккумуляторов.
В этом случае появится ещё одно масштабное направление использования индия.
Возможно, Вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.