پسر نور در میان فلزات خاکی کمیاب - اسکاندیم

اسکاندیمیک عنصر شیمیایی با نماد عنصر استScو عدد اتمی 21. این عنصر فلزی نرم و سفید نقره ای است که اغلب با آن مخلوط می شود.گادولینیم, اربیومو غیره خروجی بسیار کم است و محتوای آن در پوسته زمین حدود 0.0005٪ است.

1. رمز و رازاسکاندیمعنصر

نقطه ذوباسکاندیم1541 ℃، نقطه جوش 2836 ℃، و چگالی 2.985 g/cm³ است. اسکاندیم یک فلز سبک و سفید نقره ای است که از نظر شیمیایی نیز بسیار واکنش پذیر است و می تواند با آب داغ واکنش داده و هیدروژن تولید کند. بنابراین، اسکاندیم فلزی که در تصویر مشاهده می کنید در یک بطری مهر و موم شده و با گاز آرگون محافظت می شود. در غیر این صورت، اسکاندیم به سرعت یک لایه اکسیدی زرد یا خاکستری تیره تشکیل می دهد و درخشش فلزی براق خود را از دست می دهد.    

2. کاربردهای اصلی اسکاندیم

استفاده از اسکاندیم (به عنوان ماده اصلی کار، نه برای دوپینگ) در جهات بسیار روشن متمرکز شده است و اغراق نیست که آن را پسر نور بنامیم.

1). لامپ سدیم اسکاندیم می تواند برای روشن کردن هزاران خانوار استفاده شود. این یک منبع نور الکتریکی متال هالید است: لامپ با یدید سدیم و یدید اسکاندیم پر شده و فویل اسکاندیم و سدیم همزمان اضافه می شود. در طول تخلیه ولتاژ بالا، یون‌های اسکاندیم و یون‌های سدیم به ترتیب نوری را با طول‌موج‌های انتشار مشخص خود ساطع می‌کنند. خطوط طیفی سدیم دو پرتوی زرد معروف در طول موج‌های 589.0 و 589.6 نانومتر هستند، در حالی که خطوط طیفی اسکاندیم مجموعه‌ای از تابش‌های نور آبی نزدیک به فرابنفش از 361.3 تا 424.7 نانومتر هستند. از آنجا که آنها رنگ های مکمل هستند، رنگ نور کلی تولید شده نور سفید است. دقیقاً به این دلیل است که لامپ سدیم اسکاندیم دارای ویژگی های بازده درخشان بالا، رنگ نور خوب، صرفه جویی در مصرف انرژی، عمر طولانی و توانایی قوی مه شکن است که می تواند به طور گسترده در دوربین های تلویزیونی و میدان ها، استادیوم ها و روشنایی جاده ها استفاده شود. و نسل سوم نامیده می شود. منبع نور در چین، این نوع لامپ به تدریج به عنوان یک فناوری جدید ترویج می شود، اما در برخی از کشورهای توسعه یافته، از اوایل دهه 1980 به طور گسترده از این نوع لامپ استفاده می شد.

2). سلول های فتوولتائیک خورشیدی می توانند نور پراکنده شده روی زمین را جمع آوری کرده و آن را به برق تبدیل کنند که جامعه بشری را به حرکت در می آورد. اسکاندیم بهترین فلز مانع در سلول های فتوولتائیک سیلیکونی فلزی-عایق-نیمه هادی و سلول های خورشیدی است.

3). منبع اشعه گاما، این سلاح جادویی می تواند به خودی خود نور بزرگی ساطع کند، اما این نوع نور با چشم غیرمسلح ما قابل دریافت نیست. این یک جریان فوتون با انرژی بالا است. آنچه ما معمولا از مواد معدنی استخراج می کنیم 45Sc است که تنها ایزوتوپ طبیعی اسکاندیم است. هر هسته 45Sc دارای 21 پروتون و 24 نوترون است. اگر اسکاندیم را در یک راکتور هسته‌ای قرار دهیم و بگذاریم تشعشعات نوترون را جذب کند، درست مانند قرار دادن یک میمون در کوره کیمیاگری Taishang Laojun به مدت 7749 روز، 46Sc با یک نوترون بیشتر در هسته متولد می‌شود. 46Sc، یک ایزوتوپ رادیواکتیو مصنوعی، می تواند به عنوان منبع اشعه گاما یا اتم ردیاب استفاده شود و همچنین می تواند برای پرتودرمانی تومورهای بدخیم استفاده شود. کاربردهای بیشماری مانند لیزرهای گارنت ایتریوم-گالیوم-اسکاندیم، فیبرهای نوری مادون قرمز شیشه ای فلوراید اسکاندیم و لوله های پرتوی کاتدی پوشش داده شده با اسکاندیم در دستگاه های تلویزیون وجود دارد. به نظر می رسد که سرنوشت اسکاندیم روشن است.

3- ترکیبات رایج اسکاندیم    1). کریستال تربیوم اسکاندات (TbScO3) - دارای تطابق شبکه خوبی با ابررساناهای ساختار پروسکایت است و یک ماده زیرلایه لایه نازک فروالکتریک عالی است.

2).آلیاژ اسکاندیم آلومینیوم- اول، این یک آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا است. راه های مختلفی برای بهبود عملکرد آلیاژهای آلومینیوم وجود دارد. در این میان، میکروآلیاژسازی و تقویت و سخت‌سازی خط مقدم تحقیقات آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا در 20 سال گذشته بوده است. در کشتی سازی، هوافضا چشم انداز کاربرد در بخش های فناوری پیشرفته مانند صنعت، موشک های موشکی و انرژی هسته ای بسیار گسترده است.

3).اکسید اسکاندیم- اکسید اسکاندیم دارای خواص فیزیکی و شیمیایی عالی است، بنابراین کاربردهای گسترده ای در زمینه علم مواد دارد. اول، اکسید اسکاندیم می تواند به عنوان یک افزودنی در مواد سرامیکی استفاده شود که می تواند سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش سرامیک ها را بهبود بخشد و آنها را بادوام تر کند. علاوه بر این، از اکسید اسکاندیم می توان برای تهیه مواد ابررسانا با دمای بالا نیز استفاده کرد. این مواد در دماهای پایین هدایت الکتریکی خوبی از خود نشان می دهند و پتانسیل کاربرد بالایی دارند.