فا

صفحه اصلی

مقالات

مقالات پتروبافت

اکسید تنگستن چیست ؟

10 / 10

از 1 کاربر

بازگشت به لیست مقالات » | ﺳﻪشنبه 12 ارديبهشت 1402 در ساعت 10 : 46 دقیقه | نظرات کاربران ( 0 )

اکسید تنگستن چیست ؟

اکسید تنگستن یک ماده همه کاره با مزایای بسیار زیاد از جمله در دسترس بودن و هزینه ساخت پایین است. علاوه بر این، اکسید تنگستن را می توان در قالب فیلم های نازک یا پوشش تولید کرد که برای بسیاری از کاربردها بسیار جذاب و مفید خواهد بود.

خواص نیمه هادی مطلوب این ترکیب شیمیایی باعث می شود که به عنوان فوتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گیرد. تنگستن و اکسیدهای آن موادی هستند که از اوایل دهه ۱۹۰۰ مورد مطالعه قرار گرفته اند. در ۵۰ سال گذشته، تحولات گسترده ای در تحقیقات مربوط به آلیاژهای تنگستن و اکسیدهای آن با استوکیومتری های مختلف به دلیل مناسب بودن این ترکیبات شیمیایی برای انواع مختلف کاربردها صورت گرفته است.

این اکسید فلزی هزینه بسیار پایینی برای تولید دارد، سمیت بسیار کمی برای موجودات زنده ایجاد می کند و با محیط زیست سازگار است. این ویژگی ها همراه با یک پایداری شیمیایی بالا در محدوده pH مربوط به بسیاری از کاربردها و خواص نیمه هادی آن منجر به استفاده بسیار زیاد آن در صنایع مختلف شده است. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همرا ما باشید.

فلز تنگستن و کاربردهای آن

در گذشته، مردم همیشه از فلزات گرانبها برای تولید مواد قوی تر و بهتر استفاده می کردند. یکی از مواد کمیاب به نام تنگستن به دلیل خواص بسیار ارزشمند آن در بسیاری از صنایع استفاده می شود. دلیل ارزش تنگستن این است که از مقاومت بالایی در برابر حرارت، خوردگی و دوام فوق العاده تحت فشار برخوردار است.

تنگستن، همانطور که همه می دانیم یک فلز کمیاب است که نام خود را از Tung Sten به زبان سوئدی گرفته است که به معنای سنگ سنگین است. رنگ طبیعی تنگستن سفید مایل به خاکستری است، اما به ندرت به عنوان عنصر تنها یافت می شود. این فلز بسیار پایدار است و در برابر قرار گرفتن در معرض اسیدها و دیگر بازها بسیار مقاوم است.

تنگستن دارای یکی از بالاترین نقاط ذوب در تمام فلزات جدول تناوبی است. تنگستن تنها با این مزیت یکی از ارزشمندترین فلزات است که توسط انسان قابل پردازش است. عملکرد آن می تواند در بسیاری از کاربردها از جمله مصارف الکتریکی، مصارف تولید، ساختمان، مواد شیمیایی و البته استفاده محافظتی مفید باشد. تنگستن فلزی است که می تواند در برابر اشعه محافظت کند. آلیاژ سنگین تنگستن اغلب در معاینات با استفاده از اشعه XRay استفاده می شود و از فرد در برابر اشعه محافظت می کند.

بهتر است بدانید:

این فلز به طور گسترده در ساخت لامپ های رشته ای استفاده می شود. همچنین در اتصالات الکتریکی و الکترودهای جوشکاری قوس استفاده می شود. تنگستن در آلیاژهایی مانند فولاد نیز استفاده می شود و قدرت زیادی به آن می بخشد. تولید کاربید سیمان مهمترین کاربرد این فلز است.

لوله های اشعه ایکس ساخته شده برای مصارف پزشکی دارای سیم پیچ ساطع کننده تنگستن هستند و صفحه ای که برای مشاهده اشعه X مورد استفاده قرار می گیرد، برای تبدیل اشعه ایکس به نور مرئی آبی، از فسفرهای کلسیم و منیزیم تنگستات استفاده می کند. تنگستن همچنین در تکنولوژی میکروچیپ و نمایشگرهای کریستال مایع استفاده می شود.

موارد استفاده اکسید تنگستن

اکسید تنگستن کاربردهای گسترده ای در دستگاه های عکسبرداری و الکتروکرومیک، مواد حساس به نور و زیست پزشکی دارد که توجه دانشمندان و صنعتگران را به خود جلب می کند. به عنوان مثال، ممکن است به عنوان عامل کنتراست اشعه ایکس برای توموگرافی کامپیوتری؛ یک ابزار تشخیصی ضروری برای تجسم اندام داخلی استفاده شود.

علاوه بر این، اکسید تنگستن دارای یک اثر ضد باکتری قوی بر اساس فعالیت فتوکاتالیستی بالا است که ممکن است با تابش اشعه ماوراء بنفش و استفاده از ذرات کوچک تر افزایش یابد. این اکسید در حال حاضر به عنوان یک فتوکاتالیست با طیف قابل مشاهده برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود.

تحقیقات در مورد نانو ذرات در سال های اخیر به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که با تغییر اتمی و مولکولی ایجاد می شوند به سرعت پیشرفت کرده است. نانو ذرات اکسید تنگستن کاربردهای بسیار زیادی در زمینه زیست پزشکی، لوازم آرایشی، لوازم الکترونیکی، روکش ها و پلاستیک ها و غیره پیدا کرده اند.

ویژگی های اکسید تنگستن

فلز تنگستن را می توان به راحتی در هوا یا اکسیژن اکسید کرد و اکسید تنگستن را بدست آورد. ضخامت لایه اکسید هم به دما و هم به رطوبت بستگی دارد. پودر اکسید تنگستن (WO3) یا نانو ذرات به شکل نانو سیالات یا ذرات اکسید با سطح بالا دارای مغناطیس هستند. تنگستن متعلق به بلوک D، دوره ۶ و اکسیژن متعلق به بلوک P، دوره ۲ جدول تناوبی است.

خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تنگستن

اکسید تنگستن ترکیب شیمیایی با فرمول WO3 است. این کریستال جامد به رنگ زرد است. در سال های اخیر، ساختارهای این اکسید به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود توجه زیادی جلب کرده است. در میان اکسیدهای فلزهای گذار متعدد، اکسیدهای تنگستن به دلیل ویژگی های متمایز خود که منجر به کاربردهای متعددی شده ، پیشرفت های بیشتری را نوید می دهند.

برخی از کاربردهایی این اکسید شامل استفاده در سنسورهای گاز و رطوبت، دستگاه های نوری، پنجره های الکتروکروماتیک، کاتالیزور و بسیاری دیگر از کاربردها در صنایع مختلف است.

این اکسید برای اهداف زیادی در زندگی روزمره استفاده می شود. اغلب در صنعت برای تولید تنگستات برای فسفرهای اشعه ایکس، پارچه های نسوز و سنسور های گاز استفاده می شود. WO3 به دلیل داشتن رنگ زرد غنی، به عنوان رنگدانه در سرامیک و ساخت رنگ نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در سال های اخیر، این ترکیب شیمیایی در تولید پنجره های الکتروکروم یا پنجره های هوشمند بسیار استفاده شده است. این پنجره ها، شیشه هایی هستند که قابلیت تعویض الکتریکی را دارند و با انتقال ولتاژ، خواص انتقال نور را تغییر می دهند. این عمل به مصرف کننده اجازه می دهد پنجره های خود را رنگ آمیزی کرده و میزان گرما یا نور عبوری از آن را تغییر دهد. از این نانو ذرات بیشتر در ساخت مواد رسانا و نیمه رسانا و در کاربردهای اپتیک و مکانیک شیمیایی استفاده می شود.

کاربردهای صنعتی اکسید تنگستن

برنامه های کاربردی فوتوکاتالیستی

هدف اصلی در زمینه فوتوکاتالیستی یافتن مواد مناسب برای تولید هیدروژن خورشیدی کارآمد و تخریب آلاینده های آلی است. در سال ۱۹۶۹، شرکت های فوجیشیما و هوندا اولین الکترولیز تصویری آب را با استفاده از ترکیب شیمیایی TiO2 و اکسید تنگستن با ساختار روتیل تحت تابش اشعه ماوراء بنفش مورد بررسی قرار دادند. تحقیقات نتایج مثبتی را نشان داده اند.

دستگاه های الکتروکروم

دستگاه های الکتروکرومیک (EC) مبتنی بر اکسید تنگستن که معمولا در ساخت پنجره های هوشمند و نمایشگرهای EC دیده می شوند، در چند دهه گذشته به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. این دستگاه ها با مصرف انرژی کم، کنتراست بالا و ثبات طولانی مدت، دارای یک اثر حافظه خوب هستند. چند نوع پیکربندی برای دستگاه های EC وجود دارد.

ساخت پنجره های الکتروکروم

پنجره هوشمند ساخته شده از این اکسید، در سال های اخیر بسیار محبوب شده است. از فیلم نازک الکتروکرومیک می توان در تولید پنجره های هوشمند، صفحه نمایش های بزرگ و آینه های خودرو استفاده کرد.

بهبود بهره وری انرژی شیشه به عنوان یک روش صرفه جویی در انرژی مثبت در نظر گرفته می شود که ارزش دفاع از آن را دارد. این نوع صرفه جویی در انرژی به این معناست که می توان از روشنایی روز داخل ساختمان اطمینان حاصل کرد، در حالی که عملکرد عایق حرارتی را همزمان انجام می دهد. دانشمندان اکسید تنگستن را روی یک پوشش شیشه ای قرار دادند تا شیشه را به یک عایق حرارتی تبدیل کنند.

عایق حرارتی اکسید تنگستن می تواند دمای داخل ساختمان را تا ۳-۶ درجه سانتی گراد کاهش دهد. شیشه ای که با اکسید تنگستن پوشانده شده است می تواند ۹۹.۷ درصد از اشعه ماوراء بنفش ساطع شده را دفع کند. محافظت از اشعه ماوراء بنفش برای پرسنل داخل و اشیاء در معرض این اشعه بسیار مهم است. شیشه عایق با روکش اکسید تنگستن به عنوان یک مصالح ساختمانی سبز با چشم اندازهای کاربردی وسیع در نظر گرفته می شود که به طور گسترده در شیشه های آپارتمانی هتل ها، شیشه های ساختمان اداری و سایر صنایع ساختمانی استفاده می شود.

اثر فتوکاتالیستی

فتوکاتالیست اکسید تنگستن نوعی تابش نور است، این ترکیب شیمیایی در طی واکنش شیمیایی نمی تواند خود را تغییر دهد، اما می تواند سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش دهد. فتوکاتالیست به طور طبیعی با تبدیل شدن به یک کاتالیزور عمل می کند.