Polvere di indioè un elemento metallico con il simbolo in e un numero atomico di 49, situato nel gruppo IIIA del quinto periodo della tavola periodica. CAS 7440-74-6, la formula molecolare è dentro, che è un metallo bianco argento con un colore azzurro. Ha una trama morbida e può essere graffiato dalle unghie. Forte plasticità, buona duttilità e può essere compresso in fogli. Il metallo di indio viene utilizzato principalmente come materia prima per la produzione di leghe a punti di fusione bassi, leghe dei cuscinetti, semiconduttori, fonti di luce elettrica, ecc. L'indio è non tossico, ma dovrebbe essere evitato dal contatto con la pelle e l'ingestione. Grazie alla sua forte permeabilità alla luce e conducibilità, viene utilizzato principalmente nella produzione di obiettivi ITO (per la produzione di display di cristalli liquidi e schermi piatti), che è la principale area di consumo di lingotti di indium, pari al 70% del consumo globale di indium.
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Formula chimica |
In |
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Messa esatta |
115 |
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Peso molecolare |
115 |
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m/z |
115 (100.0%), 113 (4.5%) |
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Analisi elementare |
In, 100,00 |
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Polvere di indio, come un metallo raro, è diventata una risorsa strategica indispensabile nella tecnologia e nell'industria moderna grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche. Dagli schermi degli smartphone alle aste di controllo del reattore nucleare, dalle cellule fotovoltaiche al calcolo quantistico, l'applicazione di indio è penetrata in ogni aspetto della vita umana.
1.1 materiale target ITO e film conduttivo trasparente
La più grande area di consumo di indium (che rappresenta il 70% del mondo) è la produzione di obiettivi di ossido di stagno di indio (ITO), che vengono utilizzati per produrre elettrodi conduttivi trasparenti per display di cristalli liquidi (LCD), schermi touch, schermi OLED e pannelli solari. Il film ITO viene depositato su substrati di vetro o poliestere attraverso il processo di sputtering sotto vuoto, con una trasmittanza di oltre il 90% e una resistenza superficiale a partire da 10-100 Ω/□, bilanciando perfettamente conducibilità e trasparenza.
Casi di applicazione tipici:
Smartphone e TV: oltre il 90% degli schermi globali di smartphone utilizza il film ITO. Lo spessore dello strato ITO della TV OLED da 65 pollici di un certo marchio è di soli 200 nanometri, ma porta il 95% della trasmissione del segnale touch.
Building Energy Saving Glass: il vetro basso E rivestito con ITO può ridurre il consumo di energia dell'edificio del 30%. Questa tecnologia viene applicata al vetro a parete esterno dell'edificio del centro di Shanghai, riducendo le emissioni di anidride carbonica di oltre 2000 tonnellate all'anno.
Parabrezza dell'aviazione: il parabrezza dell'aeromobile Boeing 787 è integrato con il film di riscaldamento ITO, che può de ghiaccio entro 10 minuti in un ambiente di -50 gradi, aumentando l'efficienza di 5 volte rispetto alle tradizionali soluzioni di filo di resistenza.
1.2 Nuove tecnologie di visualizzazione
L'Indeum mostra il potenziale nei campi emergenti come display Micro LED e Quantum DOT. I punti quantici del fosfuro di indio (INP) possono ottenere una copertura di gamma di colori NTSC al 100%. La televisione a punto quantico 8K lanciato da un determinato produttore ha uno spessore dello strato di punti quantico INP di soli 5 micron, il che aumenta la purezza del colore del 40% rispetto alle soluzioni tradizionali.
2.1 Materiali a semiconduttore composto
L'indio è il componente centrale di semiconduttori composti come il fosfuro di indio (INP), l'arsenuro di indio (INAS) e il nitruro di gallio dell'indio (INGAN) ed è ampiamente utilizzato in campi come la comunicazione 5G, il rilevamento della fibra ottica e il radar laser.
Caso di svolta tecnologica:
Amplificatore di potenza della stazione base 5G: in base al transistor ad alta mobilità elettronica INP (HEMT), la frequenza operativa può raggiungere i 300 GHz e la densità di potenza è tre volte superiore ai dispositivi GAAS. Dopo che la stazione macro 5G del fornitore di apparecchiature di comunicazione adotta INP PA, il raggio di copertura è ampliato del 20%.
Lidar di guida autonomo: laser a luce blu a base di Ingan (450nm) combinato con il fotodettore INP raggiunge il rilevamento a una distanza di 200 metri. Il modulo lidar del modello T di Tesla adotta questa soluzione, che aumenta la densità della nuvola di punti del 50%.
2,2 tecnologia di produzione e doping dei chip
L'indio, come drogante di tipo P, può migliorare significativamente le prestazioni dei transistor di germanio. Il transistor quantico di antimonide antimonide (INSB) sviluppato da un determinato laboratorio ha una mobilità elettronica di 300000 cm ²/(V · S) a una bassa temperatura di 3K, che è 100 volte più veloce dei dispositivi a base di silicio e fornisce potenziali materiali per i chip di calcolo quantistici.
3.1 celle fotovoltaiche
Le celle solari solari a pellicola sottile di rame indio gallio (CIGS) sono un'applicazione di riferimento di indium nel campo energetico. La sua efficienza di conversione fotoelettrica raggiunge il 23,35% (secondo i dati di laboratorio ZSW in Germania) e ha eccellenti prestazioni di luce debole, generando il 15% di elettricità in più rispetto alle cellule di silicio cristalline con il tempo piovoso.
Progressi dell'industrializzazione:
La costruzione di fotovoltaici integrati (BIPV): un prodotto a muro di tende in vetro CIGS lanciato da una certa impresa con una densità di potenza di 180 W/m ² è stato applicato al progetto Dubai Solar Tower, generando oltre 5 milioni di kWh di elettricità all'anno.
Dispositivo fotovoltaico flessibile: una cella CIGS flessibile che utilizza elettrodi trasparenti di ossido di zinco indio (IZO), con un raggio di flessione fino a 2 mm. Una società lo ha integrato nell'ala di un drone, estendendo il tempo di resistenza del 30%.
3.2 Industria nucleare
La lega di indio svolge un ruolo cruciale nei reattori nucleari:
Materiale dell'asta di controllo: l'isotopo Indio-115 ha una sezione trasversale di assorbimento di neutroni termici di 199 bar. Un reattore rapido raffreddato di sodio di quarta generazione usa le aste di controllo della lega Ag, che migliora l'accuratezza della regolazione del flusso di neutroni del 20%.
Rilevatore di neutroni: un rilevatore di semiconduttori basato su INP con una risoluzione energetica dello 0,3% (@ 662Kev), che è 10 volte superiore rispetto ai tradizionali rilevatori HE-3. È stato utilizzato per il monitoraggio del flusso di neutroni presso il reattore sperimentale termonucleare internazionale ITER.
4.1 Leghe a punti di fusione bassa
La lega formata da indio, bismuto, stagno e altri metalli (punto di fusione 47-122 gradi) è ampiamente utilizzata in:
Sistema di sprinkler di fuoco: negli ugelli in lega BI Sn utilizzati in un data center possono sciogliersi accuratamente a 68 gradi, con un tempo di risposta 3 secondi più velocemente degli ugelli tradizionali a sfera di vetro, riducendo le perdite di fuoco del 40%.
Materiale sacrificale di stampa 3D: un'azienda aeronautica ha sviluppato un indio contenente in lega sacrificale per la produzione di fori di raffreddamento a pellicola a lama della turbina, con una precisione di stampa di 0,05 mm, che è 5 volte più efficiente rispetto alla tradizionale lavorazione delle scariche elettriche.
4.2 Vestenza resistente all'usura e anticorrosione
I rivestimenti a base di indium eseguono eccellenti in ambienti estremi:
Cuscinetti aerospaziali: i cuscinetti principali di un determinato modello di motore sono rivestiti con nichel indio, che riduce la velocità di usura a 0,1 μ m/h ad alta temperatura di 500 gradi e prolunga la durata di cuscinetti non rivestiti di 8 volte.
Attrezzatura marina: la superficie delle eliche della nave è rivestita in lega Zn, che ha una resistenza alla corrosione fino a 1000 ore in un ambiente di spruzzo salino NaCl del 3,5%, tre volte superiore rispetto al rivestimento di cromo.
5.1 radioisotopi
Indio-111 (emivita 2,8 giorni) è un nucleo fondamentale nell'imaging medico:
Diagnosi del tumore: l'iniezione di octreotide etichettata con in-11 può legarsi specificamente ai recettori del tumore neuroendocrini. Uno studio clinico ha dimostrato che la sua sensibilità ha raggiunto il 92%, che è superiore del 25% rispetto all'esame CT.
Monitoraggio dell'infiammazione: la scansione dei globuli bianchi marcati in 11 anni può individuare focolai di infezione nascosta, con un tasso di accuratezza del 95% nella diagnosi di infezioni articolari artificiali.
5.2 Biosensori
I sensori a base di fosfuro di indio (INP) stanno emergendo nel campo medico:
Monitoraggio non invasivo del glucosio nel sangue: il sensore dell'onda di impulso fotoelettrico INP sviluppato da una determinata azienda raggiunge il monitoraggio continuo della glicemia analizzando i cambiamenti negli spettri cutanei, con un intervallo di errore di errore<10%. It has been recognized as a breakthrough device by the FDA.
Sequenziamento del DNA:Polvere di indioI transistor a effetto campo di nanofili possono rilevare cambiamenti nella corrente quando una singola molecola di DNA passa. Un team ha utilizzato questa tecnologia per aumentare la velocità di sequenziamento a 1000 basi al secondo, che è 10 volte più veloce della piattaforma Illumina.
Il processo di estrazione dell'indio è principalmente il metodo di elettrolisi di estrazione, che è anche la tecnologia di processo tradizionale della produzione di indio oggi nel mondo. Il flusso di processo di principio è: indio contenente materie prime → arricchimento → dissoluzione chimica → purificazione → estrazione → estrazione posteriore → zinco (alluminio) Sostituzione → spugna indio → raffinazione elettrolitica → indio raffinato.
Il 90% della produzione di indium al mondo proviene da sottoprodotti delle fonderie di piombo e zinco. Il metodo di recupero di fusione di indio è principalmente quello di recuperare l'indio da rame, piombo e zinco che fminano scottature, scorie e anodi per l'arricchimento. Secondo la fonte delle materie prime recuperate e la differenza di contenuto di indio, vengono applicati diversi processi di estrazione per ottenere la migliore configurazione e il massimo reddito. Le tecnologie di processo comuni includono slag di ossidazione, sostituzione dei metalli, arricchimento elettrolitico, estrazione di lisciviazione acida, elettrolisi dell'estrazione, scambio di ioni, raffinazione elettrolitica, ecc. Al momento è ampiamente utilizzata l'estrazione di solvente, che è un processo di separazione e estrazione altamente efficiente. L'applicazione del metodo di scambio ionico nel recupero di Indio non è stata segnalata nell'industrializzazione. Nel processo di separazione dell'indio da stagno e rame che sono difficili da volatilizzare, la maggior parte dell'indio è concentrata in cenere di cannone e feccia. Nella separazione di zinco volatile e cadmio, l'indio è arricchito in scorie di forno e scorie di filtro.
Nel processo di cavo ISP e di fusione di zinco, la maggior parte dell'indio nel concentrato è concentrata nel piombo grezzo prodotto nel processo di rettifica del greggio zinco. Per recuperare gli indi ricchi di indium e piombo, è sempre stato adottato il processo di estrazione dell'indio mediante ebollizione alcali, che ha gli svantaggi della piccola capacità di produzione, un alto costo di produzione e un basso tasso di recupero dei metalli.
Al fine di semplificare il processo di estrazione di indio, ridurre i costi di produzione e migliorare il tasso di recupero dei metalli, in vista del processo di produzione originale di estrazione dell'indio, il progetto ha studiato e sviluppato il processo di estrazione di "INDIUM RUCID CRUDE Elettrolisi Elettrolisi Elettroliti Indium" Indio "attraverso il test delle condizioni, il test del ciclo e il test completo e ha determinato i migliori parametri del processo del nuovo processo. Il flusso di processo è il seguente: il cavo grezzo viene fuso e gettato in una piastra di elettrodo, caricato in una cella elettrolitica per l'elettrolisi e l'indio nell'anodo viene sciolto nell'elettrolita. Quando l'indio è arricchito a una certa concentrazione, l'elettrolita viene estratto per estrazione e stripping. La ricca soluzione di stripping dell'indio è ottenuta dopo la regolazione del pH, la sostituzione e lo scioglimento del pellet.
Diverse nuove tecnologie per la separazione e l'estrazionepolvere di indio: I principali materiali di separazione utilizzati in queste nuove tecnologie includono membrana liquida, resina chelante, resina impregnante e microcapsula. In condizioni adeguate, l'indio può essere effettivamente separato e recuperato utilizzando queste tecnologie. Queste nuove tecnologie forniscono una nuova scelta per la separazione e il recupero di Indio.
L'aggiunta di polvere di metallo indio nel diboride di magnesio superconduttore migliora notevolmente la densità di corrente critica superconduttiva del diboride di magnesio, che è un altro passo verso la praticità. Quando la densità corrente che passa attraverso il superconduttore supera un certo valore, il superconduttore perderà la sua superconduttività, che è la densità di corrente critica superconduttiva. È un indice importante per misurare le prestazioni dei superconduttori. La polvere di metallo indio viene aggiunta al diboride di magnesio ed elaborata in filo dopo il trattamento termico a 2000 gradi. La sua densità di corrente critica superconduttiva è 4 volte superiore a quella senza indio, raggiungendo 100000 ampere per centimetro quadrato. Questo perché il metallo di indio permea tra i granuli del diboride di magnesio, migliorando così la sua adesione.
Indio ha alcune proprietà chimiche simili a zinco e ferro, mentre altre proprietà chimiche sono simili a stagno e alluminio. Indio ha tre stati di ossidazione: 1, 2 e 3. Trivalent è il più comune, mentre Trivalent è stabile in soluzione acquosa. I composti monovalenti di solito subiscono una dismutazione quando riscaldati. L'Indeum è uno dei metalli solidi più morbidi che è abbastanza stabile in aria. A temperature normali, il metallo di indio non è ossidato dall'aria, ma brucia sotto un forte calore e produce ossido di indio (III) con una fiamma rossa blu opaca. La superficie del metallo indio è facile da purificare e una volta esposta all'atmosfera, appare un film sottile simile alla superficie dell'alluminio. Il film sottile è duro ma facilmente solubile in acido cloridrico. Quando la temperatura sale leggermente al di sopra del suo punto di fusione, la superficie metallica rimane luminosa; L'ossido si forma sulla superficie ad alte temperature.
Tra la temperatura ambiente e il punto di fusione, l'indio reagisce lentamente con l'ossigeno nell'aria, formando un film di ossido di indio estremamente sottile (IN2O3) sulla sua superficie. A temperature più elevate, interagisce con materiali non metallici attivi. Grandi pezzi di metallo indio non reagiscono con acqua bollente e soluzioni alcaline, ma l'indio in polvere può reagire lentamente con l'acqua per produrre idrossido di indio. L'Indeum reagisce lentamente con gli acidi diluiti a freddo ed è facilmente solubile in acidi inorganici caldi concentrati, nonché acido acetico e acido ossalico. L'indio può formare leghe con molti metalli (in particolare il ferro, che è significativamente ossidato). I principali stati di ossidazione di indio sono +1 e +3 e i composti principali sono in2o3, in (OH) 3 e incl3. Se combinati con alogeni, possono formare monohalidi e trihalidi, rispettivamente. [3] Quando riscaldato, l'indio può reagire con alogeni, zolfo, fosforo, nonché arsenico, antimonio, selenio e telluum. Reagisce con idrogeno e azoto per produrre idruri e nitruri, rispettivamente. L'indio può formare l'amalgama del mercurio con il mercurio e le leghe di indium forme con la maggior parte dei metalli accompagnati da significativi effetti di indurimento. L'indio può formare legami covalenti nei suoi composti, che possono influire sul suo comportamento elettrochimico. Alcune soluzioni di sale di indio hanno una bassa conducibilità, indicando le loro proprietà di legame non ionico. La reazione dell'elettrodo di indio richiede un'energia di attivazione media alta e l'uso di un elettrolitico di legame di reazione dell'elettrodo reversibile può elettrolizzare l'indio.Polvere di indioè facile da elettroplate in indium usando sali di cianuro, solfato, fluoroborato e aminosolfonati.
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