5 تطبيقات الإيريديوم في الإلكترونيات

يُعد الإيريديوم من بين العناصر الأكثر ندرة وتكلفة في عائلة البلاتين. ويُعرف بمقاومته المذهلة للتآكل، ودرجة انصهاره العالية، وخصائصه التحفيزية. هذه الخصائص هي المسؤولة عن الاستخدام الكبير للإيريديوم في مختلف تطبيقات التكنولوجيا المتقدمة، خاصة في القطاعين الإلكتروني والكهروكيميائي.

1. الأقطاب الكهربائية والتلامسات الكهربائية

يُستخدم الإيريديوم على نطاق واسع كمادة لإنتاج أقطاب كهربائية وملامسات كهربائية قوية وفعالة للاستخدام في أشباه الموصلات والإلكترونيات. وهي ضرورية لبناء الأجهزة التي تتطلب أداءً مستقرًا، مثل شمعات الإشعال عالية الأداء لصناعة السيارات، ومرحلات الطيران، وأنظمة الأقمار الصناعية. إن نقطة انصهاره العالية (حوالي 2,466 درجة مئوية) تجعله المادة الأنسب للاستخدام في الأجهزة والأنظمة التي تتطلب أداءً موثوقاً وعمراً طويلاً وكذلك لإنتاج شمعات الإشعال لصناعة السيارات والطيران.

تشمل منتجات الإيريديوم في هذا السوق شمعات الإيريديوم ذات نقطة الإيريديوم لشمعات الإشعال للسيارات والمحركات الصغيرة، مع زيادة العمر الافتراضي وزيادة القدرة على تحقيق إشعال فعال. وتستخدم حلول التوصيلات الكهربائية عالية الموثوقية لسوق الفضاء الجوي/الأقمار الصناعية الإيريديوم، مما يضمن توصيلات كهربائية مستقرة لفترة طويلة من الزمن على الرغم من الظروف البيئية القاسية.

قراءة ذات صلة 5 استخدامات شائعة للإيريديوم

2. بوتقات نمو بلورات أشباه الموصلات

إن قدرة الإيريديوم على مقاومة درجات الحرارة المرتفعة والبيئات المسببة للتآكل تجعله مرغوباً للغاية في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، وتحديداً في صناعة أشباه الموصلات. ويتمثل التطبيق الأساسي للإيريديوم في عملية Czochralski، حيث يتم استخدامه كمادة فائقة النقاء لتحضير بلورات مفردة عالية الجودة مثل الياقوت أو YAG. ولهذه البلورات تطبيقات مختلفة، بما في ذلك ركائز الصمام الثنائي الباعث للضوء أو النوافذ البصرية أو مكونات الليزر. تُعد قدرة الإيريديوم على مقاومة درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية دون تلوث مهمة للغاية لتحضير مواد فائقة النقاء.

3. الأغشية الرقيقة للإلكترونيات

للأغشية الرقيقة من الإيريديوم تطبيقات مختلفة في قطاع الإلكترونيات، وتحديداً في التطبيقات المتعلقة بذاكرة الوصول العشوائي المغنطيسية (MRAM) وأ جهزة عزم الدوران المداري (SOT). يتم تسخير خصائص اقتران المدار المغزلي للإيريديوم في أجهزة سبينترونيكس القادمة التي تحتاج إلى توصيل كهربائي عالي وخصائص مغناطيسية. للإيريديوم تطبيقات في إعداد الذاكرة غير المتطايرة، ومعالجة عدم الاستقرار والاستهلاك العالي للطاقة في تطبيقات الذاكرة الرقمية.

وتشمل الأمثلة على منتجات الإيريديوم أغشية المنغنيز الرقيقة المصنوعة من الإيريديوم المنغنيز التي تستخدم في صناعة ذاكرة الرام الرقيقة التي تتطلب مرجعًا مغناطيسيًا. ومن الأمثلة الأخرى على المنتجات المصنوعة من الإيريديوم والتي تندرج ضمن هذه الفئة أهداف الرش التي تُستخدم لصنع أغشية رقيقة أو أغشية من أكسيد الإيريديوم.

4. أجهزة الاستشعار والكشف المتخصصة

يُستخدم في تصنيع أجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف المستخدمة في مجالات الطاقة العالية مثل أجهزة الكشف الإشعاعي والحراري. كما أن كثافته العالية وخموله يجعلانه مناسباً لإنتاج المولدات الكهروحرارية الحرارية ذات النظائر المشعة التي تزود الأقمار الصناعية بالطاقة لإنتاج الكهرباء. ويتم تطبيقه في المزدوجات الحرارية عالية الحرارة المنتجة من سبيكة من الإيريديوم-الروديوم (Ir/Rh40) التي يمكنها قياس درجات حرارة عالية تصل إلى 2000 درجة مئوية. وتستخدم في الصناعات الفضائية لقياس درجات الحرارة العالية.

يتم تطبيقالمزدوجات الحرارية من الإيريديوم في هذا المجال بسبب تطبيقاتها في قياس درجات الحرارة العالية. تُستخدم مجسات الإيريديوم أيضًا في الكشف عن الإشعاع لأنها تتيح رصد انبعاث الجسيمات.

5. OLED والتطبيقات المتخصصة

بصرف النظر عن التطبيقات الشائعة للإيريديوم، يستخدم العنصر أيضاً في تطوير التقنيات. وتشمل بعض التطبيقات استخدام الإيريديوم في إنتاج الصمامات الثنائية العضوية الباعثة للضوء. في إنتاج الصمامات الثنائية العضوية الباعثة للضوء OLED، تعمل مركبات الإيريديوم (III)، على سبيل المثال، Ir(ppy)₃ ₃، كطبقة انبعاث فسفورية. وتتيح هذه المركبات المستخدمة في إنتاج شاشات OLED إمكانية العرض بكفاءة كمية داخلية تقارب 100%.

وعلاوة على ذلك، تشمل التطبيقات الجديدة للإيريديوم استخدامه في إعداد الأجهزة القائمة على الانبعاثات الميدانية من أجل إظهار تكنولوجيا العرض المتقدمة والإلكترونيات الدقيقة الفراغية. ونظراً لدالة عمله المنخفضة، يعتبر الإيريديوم مادة محتملة للكاثودات الباردة.

التحديات والاعتبارات

على الرغم من أهمية العنصر في مجال الإلكترونيات، فقد برزت عدة تحديات في استخدام عنصر الإيريديوم. على سبيل المثال، تساهم ندرة العنصر إلى حد كبير في التحديات المطروحة. بالإضافة إلى ذلك، فإن قيمة العنصر مرتفعة للغاية لأن مستوى الإنتاج الحالي للعنصر يبلغ 7-10 أطنان سنوياً. وتتراوح تكلفة هذا العنصر بين 4,000 دولار و6,000 دولار للأونصة الواحدة.

وعلاوة على ذلك، فإن هشاشة الإيريديوم في درجات الحرارة العادية تجعل تصنيع العنصر صعباً للغاية. ثالثًا، يأتي توافر الإيريديوم من مناطق قليلة، معظمها جنوب أفريقيا، حيث يكون الإيريديوم عادةً منتجًا ثانويًا لتعدين البلاتين. وهذا يجعل العنصر غير متاح مجاناً، حيث يعتمد الإمداد في الغالب على المواقع التي يتم فيها تعدين العنصر.

جدول ملخص: تطبيقات الإيريديوم في الإلكترونيات

في الختام، يبقى الإيريديوم مادة لا غنى عنها في التطبيقات الإلكترونية والكهروكيميائية الحديثة. وفي حين أن ندرته وتكلفته تشكل تحديات، فإن خصائص أداء المعدن تجعله مادة لا يمكن الاستغناء عنها في تطبيقات تتراوح بين إنتاج الهيدروجين الأخضر والإضاءة عالية الكفاءة. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، سيظل الإيريديوم عاملاً حاسماً في تمكين الابتكار في صناعة الإلكترونيات.