Різноманітність застосувань металевого гафнію

Велика частина виробленого гафнію використовується у виробництві керуючих стрижнів для ядерних реакторів.[28]

Розвивайте свої проекти за допомогою нашого гафнієвого дроту преміум-класу: точні розміри від 0,8 мм до 6 мм для чудової продуктивності.

Стандарти:

Гафній має обмежене технічне застосування через кілька факторів. По-перше, він дуже схожий на цирконій, більш поширений елемент, який можна використовувати в більшості випадків. По-друге, чистий гафній не був широко доступний до кінця 1950-х років, коли він став побічним продуктом потреби ядерної промисловості в цирконію без гафнію.

Застосування:

Атомні реактори

Кожне з ядер кількох ізотопів гафнію може поглинати декілька нейтронів. Це робить гафній хорошим матеріалом для керуючих стрижнів ядерних реакторів. Його поперечний переріз захоплення нейтронів (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] приблизно в 600 разів перевищує переріз цирконію (інші елементи, які є хорошими поглиначами нейтронів для керуючих стрижнів, це кадмій і бор). Відмінні механічні властивості та виняткова стійкість до корозії дозволяють використовувати його в суворих умовах реакторів з водою під тиском.[28] Німецький дослідницький реактор FRM II використовує гафній як поглинач нейтронів [60]. У військових реакторах, особливо в реакторах військово-морських підводних човнів США, також часто сповільнюється надто висока швидкість роботи реактора.[61][62] Він рідко зустрічається в цивільних реакторах, перше ядро ​​Атомної електростанції Шиппінгпорт (конверсія морського реактора) є помітним винятком.

сплави

Гафнієвмісне ракетне сопло місячного модуля Apollo в нижньому правому куті

Гафній використовується в сплавах із залізом, титаном, ніобієм, танталом та іншими металами. Сплав, який використовується для сопел двигунів рідинних ракет, наприклад, головного двигуна місячних модулів Apollo, — це С103, який складається з 89% ніобію, 10% гафнію та 1% титану. [64]

Невеликі додавання гафнію збільшують адгезію захисних оксидних осадів до сплавів на основі нікелю. Таким чином, це покращує корозійну стійкість, особливо за циклічних температурних умов, які мають тенденцію до руйнування оксидних відкладень, викликаючи термічні напруги між об’ємним матеріалом і оксидним шаром.[65][66][67].

мікропроцесори

Сполуки на основі гафнію використовуються в затворах транзисторів як ізолятори в генерації інтегральних схем 45 нм (і нижче) від Intel, IBM та інших.[68][69] Сполуки на основі оксиду гафнію є практичними діелектриками з високим К, що дозволяє зменшити струм витоку затвора, що покращує продуктивність у таких масштабах.[70][71][72]

Ізотопна геохімія

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10, 000 ppm) і часто є центром досліджень гафнію в геології.[77] Гафній легко заміщується в кристалічній решітці циркону і тому дуже стійкий до рухливості та забруднення гафнієм. Циркон також має надзвичайно низьке співвідношення Lu/Hf, що робить будь-яку поправку на початковий лютецій мінімальною. Хоча систему Lu/Hf можна використовувати для розрахунку «модельного віку», тобто часу, коли він був отриманий із даного ізотопного резервуару, такого як виснажена мантія, ці «віки» не мають такого ж геологічного значення, як інші геохронологічні методи, оскільки результати часто дають ізотопні суміші і таким чином забезпечують середній вік матеріалу, з якого він був отриманий.

Гранат є ще одним мінералом, який містить значну кількість гафнію, який виконує роль геохронометра. Високі та змінні співвідношення Lu/Hf, знайдені в гранаті, роблять його корисним для датування метаморфічних подій.

Інше використання

Завдяки своїй термостійкості та спорідненості з киснем і азотом гафній є хорошим поглиначем кисню та азоту в газонаповнених лампах і лампах розжарювання. Гафній також використовується як електрод при плазмовому різанні через його здатність викидати електрони в повітря.[79]

Високий енергетичний вміст 178m2Hf був предметом занепокоєння програми, що фінансується DARPA в США. Ця програма врешті-решт дійшла висновку, що використання вищезгаданого ядерного ізомеру 178m2Hf гафнію для створення потужної зброї з рентгенівськими тригерними механізмами (застосування індукованого гамма-випромінювання) було недоцільним через його вартість. Дивіться полеміку щодо гафнію.

Металоценові сполуки гафнію можна отримати з тетрахлориду гафнію та різних видів лігандів циклопентадієнового типу. Мабуть, найпростішим металоценом гафнію є дихлорид гафноцену. Металоцени гафнію є частиною великої колекції металоценових каталізаторів перехідних металів групи 4 [80], які використовуються в усьому світі у виробництві поліолефінових смол, таких як поліетилен і поліпропілен.

Піридил-амідогафнієвий каталізатор можна використовувати для контрольованої ізоселективної полімеризації пропілену, який потім можна поєднати з поліетиленом для отримання набагато міцнішого переробленого пластику.

Диселенід гафнію вивчається у спінтроніці завдяки його хвилі зарядової густини та надпровідності.