Технологически важный элемент - Technology-critical element
Технологии критического элемент (TCE) является химическим элементом , который является критическим для новых технологий . Технологически важные элементы - это элементы, использование которых значительно ускорилось по сравнению с прошлым потреблением. Многие передовые инженерные приложения, такие как производство чистой энергии, связь и вычисления, используют новые технологии, в которых используются многочисленные химические элементы. Другие аналогичные термины, используемые в литературе, включают: критические элементы, критические материалы, критическое сырье, критические элементы энергии и элементы безопасности.
В 2013 году Министерство энергетики США (DOE) создало Институт критических материалов (CMI) для решения этой проблемы. В 2015 году в рамках программы European COST Action TD1407 была создана сеть ученых, работающих и интересующихся ТВК, с точки зрения окружающей среды и потенциальных угроз для здоровья человека.
Список критически важных для технологии элементов
Набор элементов, обычно рассматриваемых как ТВК, варьируется в зависимости от источника, но обычно они включают:
Семнадцать редкоземельных элементов
Шесть элементов платиновой группы
Двенадцать разных элементов
Применение критически важных элементов
ТВК имеют множество инженерных приложений в таких областях, как хранение энергии , электроника, телекоммуникации и транспорт. Эти элементы используются в сотовых телефонах, батареях , солнечных панелях , электродвигателях и оптоволоконных кабелях . Новые технологии также включают ТВК. В частности, ТВК используются в сетях передачи данных интеллектуальных устройств, связанных с Интернетом вещей (IoT) и автоматизацией .
Элемент | Сложный | Приложения |
---|---|---|
Галлий | GaAs, GaN | Пластины для (а) интегральных схем в высокопроизводительных компьютерах и телекоммуникационном оборудовании и (б) светодиодов, фотодетекторов, солнечных элементов и медицинского оборудования |
Триметил Ga, триэтил Ga | Процесс эпитаксиального наслоения для производства светодиодов | |
Германий | Ge | Подложка для пластин для фотоэлементов с высоким КПД |
Монокристаллы Ge | Детекторы (безопасность в аэропортах) | |
Гафний | Hf | Аэрокосмические сплавы и керамика |
HfO 2 | Полупроводники и устройства хранения данных | |
Индий | In 2 O 5 Sn | Прозрачные проводящие тонкопленочные покрытия на плоских дисплеях (например, жидкокристаллических дисплеях) |
CuNbGaSe (CIGS) | Тонкопленочные солнечные элементы | |
Ниобий | HSLA ферро-Nb (60% Nb), металлический Nb | Высококачественная конструкционная сталь для кузовов автомобилей |
NiNb | Суперсплавы для реактивных двигателей и лопаток турбин | |
Порошок ниобия, оксид ниобия | Фильтры поверхностных акустических волн (сенсорные технологии и сенсорные экраны) | |
Элементы платиновой группы | Pd, Pt, Rh металлы | Каталитические нейтрализаторы для автомобильной промышленности |
Платина металл | Катализатор очистки нефти и магнитное покрытие жестких дисков компьютеров | |
Ir | Тигли для электронной промышленности | |
Ос сплавы | Области применения с высоким износом, такие как шарниры инструментов и электрические контакты | |
Тантал | Оксид та | Конденсаторы в автомобильной электронике, персональных компьютерах и сотовых телефонах |
Та металл | Кардиостимуляторы, протезы | |
Теллур | CdTe | Солнечные батареи |
HgCdTe, BiTe | Устройства термического охлаждения и электроника | |
Цирконий | Zr | Керамика для твердооксидных топливных элементов, покрытий реактивных турбин и смартфонов |
Экологические соображения
Извлечение и обработка ТКА могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду. Использование ТВК и критических металлов, таких как кобальт, чревато риском «зеленого проклятия» или использования определенных металлов в « зеленых» технологиях , добыча которых может нанести ущерб окружающей среде.
Расчистка почвы и обезлесение , связанное с добычей полезных ископаемых, может повлиять на окружающее биоразнообразие из-за деградации земель и потери среды обитания. Кислотный дренаж шахт может убить окружающую водную жизнь и нанести вред экосистемам. Горнодобывающая деятельность и выщелачивание ТВК могут представлять серьезную опасность для здоровья человека. Сточные воды, образующиеся при переработке ТВК, могут загрязнять грунтовые воды и водотоки. Токсичная пыль, содержащая металлы и другие химические вещества, может попадать в воздух и окружающие водоемы.
Добыча ТВК также может усугубить изменение климата . Значительное количество парниковых газов может выделяться при сжигании ископаемого топлива и переработке руды. Вырубка лесов, вызванная добычей полезных ископаемых, приводит к выбросу накопленного углерода из земли в атмосферу в виде двуокиси углерода CO 2 .
Смотрите также
- Ресурс конфликта
- Список элементов, испытывающих нехватку
- Редкоземельный элемент
- Стратегический материал