Pó de índioé um elemento metálico com o símbolo e um número atômico de 49, localizado no Grupo IIIA do quinto período da tabela periódica. CAS 7440-74-6, a fórmula molecular está dentro, que é um metal branco prateado com uma cor azul claro. Tem uma textura suave e pode ser arranhada por unhas. Plasticidade forte, boa ductilidade e pode ser compactada em folhas. O metal de índio é usado principalmente como matéria-prima para fabricar ligas de baixo ponto de fusão, ligas de rolamento, semicondutores, fontes de luz elétrica etc. O índio não é tóxico, mas deve ser evitado do contato com a pele e a ingestão. Devido à sua forte permeabilidade e condutividade da luz, ela é usada principalmente na produção de alvos ITO (para a produção de telas de cristal líquido e telas planas), que é a principal área do consumidor de lingotes de índio, representando 70% do consumo global de índio.
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Fórmula química |
Em |
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Massa exata |
115 |
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Peso molecular |
115 |
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m/z |
115 (100.0%), 113 (4.5%) |
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Análise Elementar |
Em, 100,00 |
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Pó de índio, como um metal raro, tornou -se um recurso estratégico indispensável na tecnologia e na indústria moderna devido às suas propriedades físicas e químicas únicas. Das telas de smartphones a hastes de controle do reator nuclear, de células fotovoltaicas à computação quântica, a aplicação do índio penetrou em todos os aspectos da vida humana.
1.1 Material alvo ITO e filme condutor transparente
A maior área de índio do consumidor (responsável por 70% do mundo) é a produção de alvos de óxido de índio (ITO), que são usados para fabricar eletrodos condutores transparentes para exibições de cristal líquido (LCDs), telas de toque, telas OLED e painéis solares. O filme ITO é depositado em substratos de vidro ou poliéster através do processo de pulverização a vácuo, com uma transmitância de mais de 90% e uma resistência à superfície tão baixa quanto 10-100 Ω/□, equilibrando perfeitamente a condutividade e a transparência.
Casos de aplicação típicos:
Smartphones e TVs: mais de 90% das telas globais de smartphones usam filme ITO. A espessura da camada ITO da TV OLED de 65 polegadas de uma determinada marca é de apenas 200 nanômetros, mas carrega 95% da transmissão do sinal de toque.
Vidro para economia de energia: o vidro low-E revestido com ITO pode reduzir o consumo de energia do edifício em 30%. Essa tecnologia é aplicada ao vidro da parede externa do edifício do centro de Xangai, reduzindo as emissões de dióxido de carbono em mais de 2000 toneladas anualmente.
BROWSHIEL DE AVIAÇÃO: O pára -brisa da aeronave Boeing 787 é integrado ao filme de aquecimento da ITO, que pode definir o gelo em 10 minutos em um ambiente de -50 graus, aumentando a eficiência em 5 vezes em comparação com as soluções de arame de resistência tradicionais.
1.2 Novas tecnologias de exibição
O índio mostra potencial em campos emergentes, como micro LED e displays de pontos quânticos. Os pontos quânticos de fosfeto de índio (INP) podem atingir uma cobertura de gama de cores 100% NTSC. A televisão quântica de 8k lançada por um determinado fabricante possui uma espessura da camada de pontos quânticos INP de apenas 5 mícrons, o que aumenta a pureza da cor em 40% em comparação com as soluções tradicionais.
2.1 Materiais semicondutores compostos
O índio é o componente central de semicondutores compostos como fosfido de índio (INP), arseneto de índio (inAs) e nitreto de gálio de índio (Ingan) e é amplamente utilizado em campos como comunicação 5G, detecção de fibra óptica e radar a laser.
Caso de inovação tecnológica:
Amplificador de potência da estação base 5G: Com base no transistor de mobilidade de elétrons altos da INP (HEMT), a frequência de operação pode atingir 300 GHz e a densidade de potência é três vezes maior que os dispositivos GaAs. Depois que a estação de base 5G macro de um determinado fornecedor de equipamentos de comunicação adota a PA da INP, o raio de cobertura é expandido em 20%.
LiDAR de direção autônoma: laser de luz azul baseado em InGan (450nm) combinado com o fotodetector INP alcança a detecção a uma distância de 200 metros. O módulo Lidar do modelo Tesla Y adota esta solução, o que aumenta a densidade da nuvem de pontos em 50%.
2.2 Tecnologia de fabricação e doping de chips
O índio, como dopante do tipo P, pode aumentar significativamente o desempenho dos transistores de germânio. O transistor quântico de antimonídeos de índio (INSB), desenvolvido por um determinado laboratório, possui uma mobilidade de elétrons de 300000 cm ²/(v · s) a uma temperatura baixa de 3K, que é 100 vezes mais rápida que os dispositivos à base de silício e fornece materiais potenciais para chips de computação quântica.
3.1 células fotovoltaicas
As células solares de filmes finos de filmes finos de gálio do índio de cobre (CIGs) são uma aplicação histórica de índio no campo de energia. Sua eficiência de conversão fotoelétrica atinge 23,35% (de acordo com os dados do laboratório da ZSW na Alemanha) e possui excelente desempenho fraco da luz, gerando 15% mais eletricidade do que as células de silício cristalino em clima chuvoso.
Progresso de industrialização:
Construindo o Photovoltaicos Integrado (BIPV): Um produto da parede da cortina de vidro CIGS lançado por uma determinada empresa com uma densidade de potência de 180W/m ² foi aplicada ao projeto da Torre Solar de Dubai, gerando mais de 5 milhões de kWh de eletricidade anualmente.
Dispositivo fotovoltaico flexível: uma célula CIGS flexível usando eletrodos transparentes de óxido de zinco (IZO), com um raio de flexão de até 2 mm. Uma empresa o integrou à asa de um drone, estendendo o tempo de resistência em 30%.
3.2 Indústria nuclear
A liga de índio desempenha um papel crucial nos reatores nucleares:
Material da haste de controle: o isótopo de índio-115 possui uma seção transversal de absorção de nêutrons térmicos de 199 bar. Um reator rápido resfriado por sódio de quarta geração usa as hastes de controle da liga AG, o que melhora a precisão da regulação do fluxo de nêutrons em 20%.
Detector de nêutrons: um detector de semicondutores baseado em INP com uma resolução de energia de 0,3% (@ 662keV), 10 vezes maior que os detectores tradicionais de HE-3. Foi usado para o monitoramento do fluxo de nêutrons no reator experimental termonuclear internacional ITER.
4.1 ligas de ponto de fusão baixa
A liga formada por índio, bismuto, estanho e outros metais (ponto de fusão 47-122 graus) é amplamente utilizada em:
Sistema de sprinklers de incêndio: nos bicos de liga de bi sn usados em um data center, pode derreter com precisão a 68 graus, com um tempo de resposta 3 segundos mais rápido que os bocais tradicionais de bola de vidro, reduzindo as perdas de incêndio em 40%.
Material de sacrifício de impressão 3D: Uma empresa de aviação desenvolveu um índio contendo liga de sacrifício para a fabricação de orifícios de resfriamento de filmes de lâmina de turbina, com uma precisão de impressão de 0,05 mm, que é 5 vezes mais eficiente que a usinagem de descarga elétrica tradicional.
4.2 Caminho resistente ao desgaste e anticorrosão
Os revestimentos à base de índio têm um desempenho excelentemente em ambientes extremos:
Rolamentos aeroespaciais: Os principais rolamentos de um determinado modelo de motor são revestidos com níquel de índio, o que reduz a taxa de desgaste para 0,1 μm/h a uma alta temperatura de 500 graus e prolonga a vida útil dos rolamentos não revestidos em 8 vezes.
Equipamento marinho: A superfície das hélices de navio é revestida com a liga de Zn, que tem uma resistência à corrosão de até 1000 horas em um ambiente de pulverização de sal de NaCl de 3,5%, três vezes maior que o revestimento de cromo.
5.1 Radioisótopos
Indium-111 (Half-Life 2,8 dias) é um nuclídeo central em imagens médicas:
Diagnóstico de tumor: a injeção de octreotídeos marcada com IN-111 pode se ligar especificamente aos receptores tumorais neuroendócrinos. Um estudo clínico mostrou que sua sensibilidade atingiu 92%, o que é 25% maior que o exame de TC.
Monitoramento da inflamação: A varredura de glóbulos brancos marcada com IN-111 pode localizar focos de infecção oculta, com uma taxa de precisão de 95% no diagnóstico de infecções articulares artificiais.
5.2 Biossensores
Os sensores baseados em fosfido de índio (INP) estão surgindo no campo médico:
Monitoramento de glicose no sangue não invasivo: O sensor de onda de pulso de pulso de capacitância INP desenvolvido por uma determinada empresa atinge o monitoramento contínuo de glicose no sangue, analisando alterações nos espectros da pele, com um intervalo de erro de<10%. It has been recognized as a breakthrough device by the FDA.
Sequenciamento de DNA:Pó de índioOs transistores de efeito de campo de nanofios podem detectar alterações na corrente quando uma única molécula de DNA passa. Uma equipe usou essa tecnologia para aumentar a velocidade de seqüenciamento para 1000 bases por segundo, que é 10 vezes mais rápido que a plataforma Illumina.
O processo de extração de índio é principalmente o método de eletrólise de extração, que também é a tecnologia principal do processo da produção de índio no mundo hoje. O fluxo do processo principal é: Indium contendo matérias -primas → Enriquecimento → Dissolução química → Purificação → Extração → Extração traseira → Zinco (alumínio) Substituição → Indium de esponja → Refinamento eletrolítico → índio refinado.
90% da produção mundial de índio vem de subprodutos de fundições de chumbo e zinco. O método de índio de recuperação de fundição é principalmente para recuperar o índio de escória de cobre, chumbo e zinco, escória e lama do ânodo por enriquecimento. De acordo com a fonte de matérias -primas recuperadas e a diferença de conteúdo de índio, diferentes processos de extração são aplicados para obter a melhor configuração e renda máxima. As tecnologias comuns de processo incluem escrava de oxidação, substituição de metal, enriquecimento eletrolítico, extração de lixiviação ácida, eletrólise de extração, troca iônica, refino eletrolítico, etc. Atualmente, a extração de solvente é amplamente utilizada, que é um processo de separação e extração altamente eficiente. A aplicação do método de troca iônica na recuperação do índio não foi relatada na industrialização. No processo de separação de índio de estanho e cobre, difíceis de se volatilizar, a maior parte do índio está concentrada em cinzas e escumes de combustão. Na separação de zinco e cádmio voláteis, o índio é enriquecido em escória do forno e escória de filtro.
No processo de fundição de chumbo e zinco do ISP, a maior parte do índio no concentrado está concentrada no chumbo bruto produzido no processo de retificação de zinco bruto. Para recuperar o índio rico em índio e chumbo, sempre foi adotado o processo de extração de índio pela ebulição alcalina, que tem as desvantagens da pequena capacidade de produção, alto custo de produção e baixa taxa de recuperação de metal.
Para simplificar o processo de extração de índio, reduzir o custo de produção e melhorar a taxa de recuperação de metais, tendo em vista o processo de produção original de extração de índio, o projeto estudou e desenvolveu o processo de extração de "rico indium chumbo de eletrólise de chumbo de chumbo de líder de indium de extrolência" através do teste de condição, teste de ciclo e teste abrangente, e o melhor processo de processo dos processos do processo. O fluxo do processo é o seguinte: o chumbo bruto é derretido e fundido em uma placa de eletrodo, carregado em uma célula eletrolítica para eletrólise, e o índio no ânodo é dissolvido no eletrólito. Quando o índio é enriquecido para uma certa concentração, o eletrólito é desenhado para extração e remoção. A rica solução de remoção de índio é obtida após ajuste de pH, substituição e fusão de pellets.
Várias novas tecnologias para separar e extrairpó de índio: Os principais materiais de separação usados nessas novas tecnologias incluem membrana líquida, resina quelante, resina e microcápsula impregnantes. Sob condições adequadas, o índio pode ser efetivamente separado e recuperado usando essas tecnologias. Essas novas tecnologias fornecem uma nova opção para a separação e recuperação do índio.
A adição de pó de metal de índio ao diborídeo do magnésio supercondutor melhora bastante a densidade de corrente crítica supercondutora de diborídeo de magnésio, que é outro passo em direção à praticidade. Quando a densidade de corrente que passa pelo supercondutor excede um determinado valor, o supercondutor perderá sua supercondutividade, que é a densidade de corrente crítica supercondutora. É um índice importante para medir o desempenho dos supercondutores. O pó de metal de índio é adicionado ao diborido de magnésio e processado em fio após tratamento térmico a 2000 graus. Sua densidade de corrente crítica supercondutora é 4 vezes maior que a sem índio, atingindo 100000 amperes por centímetro quadrado. Isso ocorre porque o metal de índio permeia entre os grãos de diborido de magnésio, melhorando assim sua adesão.
O índio possui algumas propriedades químicas semelhantes a zinco e ferro, enquanto outras propriedades químicas são semelhantes a estanho e alumínio. O índio possui três estados de oxidação: 1, 2 e 3. O trivalente é o mais comum, enquanto o trivalente é estável em solução aquosa. Os compostos monovalentes geralmente passam por desmatutação quando aquecidos. O índio é um dos metais sólidos mais macios que é bastante estável no ar. Em temperaturas normais, o metal de índio não é oxidado pelo ar, mas queima sob calor forte e produz óxido de índio (III) com uma chama azul vermelha azul. A superfície do metal de índio é fácil de purificar e, uma vez exposto à atmosfera, um filme fino semelhante à superfície do alumínio aparece. O filme fino é resistente, mas facilmente solúvel em ácido clorídrico. Quando a temperatura sobe ligeiramente acima do ponto de fusão, a superfície do metal permanece brilhante; O óxido se forma na superfície a altas temperaturas.
Entre a temperatura ambiente e o ponto de fusão, o índio reage lentamente com o oxigênio no ar, formando um filme de óxido de índio extremamente fino (IN2O3) em sua superfície. Em temperaturas mais altas, interage com materiais não metálicos ativos. Grandes pedaços de metal de índio não reagem com água fervente e soluções alcalinas, mas o índio em pó pode reagir lentamente com a água para produzir hidróxido de índio. O índio reage lentamente com ácidos diluídos frios e é facilmente solúvel em ácidos inorgânicos quentes concentrados, bem como ácido acético e ácido oxálico. O índio pode formar ligas com muitos metais (especialmente o ferro, o que é significativamente oxidado). Os principais estados de oxidação do índio são +1 e +3, e os principais compostos são in2O3, em (oh) 3 e incl3. Quando combinados com halogênios, eles podem formar monohalides e trihalídeos, respectivamente. [3] Quando aquecido, o índio pode reagir com halogênios, enxofre, fósforo, bem como arsênico, antimônio, selênio e telúrio. Reage com hidrogênio e nitrogênio para produzir hidretos e nitretos, respectivamente. O índio pode formar amálgama de mercúrio com mercúrio, e o índio forma ligas com a maioria dos metais acompanhados por efeitos significativos de endurecimento. O índio pode formar ligações covalentes em seus compostos, o que pode afetar seu comportamento eletroquímico. Algumas soluções de sal de índio têm baixa condutividade, indicando suas propriedades de ligação não iônica. A reação do eletrodo de índio requer uma energia média de alta ativação, e o uso de um eletrólito reversível de ligação ao eletrodo pode eletrolisar o índio.Pó de índioé fácil de eletroplatar índio usando sais de cianeto, sulfato, fluoroborato e aminossulfonato.
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