Aplikasi Kepelbagaian Logam Hafnium

Kebanyakan hafnium yang dihasilkan digunakan dalam pembuatan rod kawalan untuk reaktor nuklear.[28]

Tingkatkan projek anda dengan wayar hafnium Premium kami: saiz ketepatan daripada 0.8 mm kepada 6 mm untuk prestasi unggul.

Piawaian:

Hafnium mempunyai aplikasi teknikal yang terhad disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama, ia sangat serupa dengan zirkonium, unsur yang lebih banyak yang boleh digunakan dalam kebanyakan kes. Kedua, hafnium tulen tidak tersedia secara meluas sehingga lewat 1950-an apabila ia menjadi hasil sampingan keperluan industri nuklear untuk zirkonium tanpa hafnium.

Aplikasi:

reaktor nuklear

Nukleus beberapa isotop hafnium boleh menyerap berbilang neutron. Ini menjadikan hafnium sebagai bahan yang baik untuk rod kawalan reaktor nuklear. Keratan rentas tangkapan neutronnya (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] adalah kira-kira 600 kali ganda daripada zirkonium (unsur lain yang merupakan penyerap neutron yang baik untuk rod kawalan ialah kadmium dan boron). Sifat mekanikal yang sangat baik dan sifat rintangan kakisan yang luar biasa membenarkan penggunaannya dalam persekitaran keras reaktor air bertekanan.[28] Reaktor penyelidikan Jerman FRM II menggunakan hafnium sebagai penyerap neutron.[60] Ia juga biasa dalam reaktor tentera, terutamanya dalam reaktor kapal selam tentera laut AS, untuk memperlahankan kadar reaktor yang terlalu tinggi.[61][62] Ia jarang ditemui dalam reaktor awam, teras pertama Stesen Janakuasa Atom Shippingport (penukaran reaktor tentera laut) menjadi pengecualian yang ketara.[63]

Aloi

Muncung roket Apollo Lunar Module yang mengandungi hafnium di sudut kanan bawah

Hafnium digunakan dalam aloi dengan besi, titanium, niobium, tantalum, dan logam lain. Aloi yang digunakan untuk muncung pendorong roket cecair, sebagai contoh, enjin utama Apollo Lunar Modules, ialah C103 yang terdiri daripada 89% niobium, 10% hafnium, dan 1% titanium.[64]

Penambahan kecil hafnium meningkatkan pematuhan skala oksida pelindung pada aloi berasaskan nikel. Ia sekali gus meningkatkan rintangan kakisan, terutamanya dalam keadaan suhu kitaran yang cenderung untuk memecahkan skala oksida, dengan mendorong tegasan haba antara bahan pukal dan lapisan oksida.[65][66][67]

Mikropemproses

Sebatian berasaskan hafnium digunakan dalam gerbang transistor sebagai penebat dalam generasi 45 nm (dan ke bawah) litar bersepadu daripada Intel, IBM, dan lain-lain.[68][69] Sebatian berasaskan hafnium oksida adalah dielektrik tinggi-k praktikal, membenarkan pengurangan arus kebocoran pintu yang meningkatkan prestasi pada skala sedemikian.[70][71][72]

Geokimia isotop

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) dan sering menjadi tumpuan kajian hafnium dalam geologi.[77] Hafnium mudah digantikan ke dalam kekisi kristal zirkon dan oleh itu sangat tahan terhadap mobiliti dan pencemaran hafnium. Zirkon juga mempunyai nisbah Lu/Hf yang sangat rendah, menjadikan sebarang pembetulan untuk lutetium awal minimum. Walaupun sistem Lu/Hf boleh digunakan untuk mengira "usia model", iaitu masa ia diperoleh daripada takungan isotop tertentu seperti mantel yang habis, "umur" ini tidak membawa kepentingan geologi yang sama seperti yang lain. teknik geokronologi kerana hasilnya sering menghasilkan campuran isotop dan dengan itu memberikan purata umur bahan dari mana ia diperoleh.

Garnet ialah satu lagi mineral yang mengandungi jumlah hafnium yang ketara untuk bertindak sebagai geokronometer. Nisbah Lu/Hf yang tinggi dan berubah-ubah yang terdapat dalam garnet menjadikannya berguna untuk tarikh peristiwa metamorfik.

Kegunaan lain

Disebabkan oleh rintangan haba dan pertalian dengan oksigen dan nitrogen, hafnium adalah penghapus yang baik untuk oksigen dan nitrogen dalam lampu yang diisi gas dan pijar. Hafnium juga digunakan sebagai elektrod dalam pemotongan plasma kerana keupayaannya untuk menumpahkan elektron ke udara.[79]

Kandungan tenaga yang tinggi sebanyak 178m2Hf adalah kebimbangan program yang dibiayai DARPA di AS. Program ini akhirnya membuat kesimpulan bahawa menggunakan isomer nuklear hafnium 178m2Hf yang disebutkan di atas untuk membina senjata hasil tinggi dengan mekanisme pencetus sinar-X-suatu aplikasi pelepasan gamma teraruh-tidak dapat dilaksanakan kerana perbelanjaannya. Lihat kontroversi hafnium.

Sebatian metalosen hafnium boleh disediakan daripada hafnium tetraklorida dan pelbagai spesies ligan jenis siklopentadiena. Mungkin hafnium metalocene yang paling mudah ialah hafnocene dichloride. Hafnium metallocenes adalah sebahagian daripada koleksi besar pemangkin metalosen logam peralihan Kumpulan 4 [80] yang digunakan di seluruh dunia dalam pengeluaran resin poliolefin seperti polietilena dan polipropilena.

Mangkin pyridyl-amido hafnium boleh digunakan untuk pempolimeran iso-selektif terkawal bagi propilena yang kemudiannya boleh digabungkan dengan polietilena untuk membuat plastik kitar semula yang lebih keras.

Hafnium diselenide dikaji dalam spintronics berkat gelombang ketumpatan cas dan superkonduktivitinya.