Industrie

De meest innovatieve toepassingen voor silicium

De meest innovatieve toepassingen voor silicium


[Afbeeldingsbron: Bewerkt / Wikipedia]

Silicium is misschien wel een, zo niet het belangrijkste element voor de evolutie van de menswetenschappen door de moderne geschiedenis en de industriële revolutie. Het element werd in 1824 ontdekt door de Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius nadat hij kaliumschilfers in een container had verwarmd en vervolgens het residu en de bijproducten had weggespoeld. Aan de binnenkant van de container bleef bijna puur silicium zitten.

Silicium wordt nu geproduceerd door zand met koolstof te verwarmen tot temperaturen die dichterbij komen 2200 ° C. Het is het zevende meest voorkomende element in het universum en een van de meest veelzijdige elementen die constant door mensen in producten worden gebruikt en geïmplementeerd.

Ovens

Kort na de ijstijd brak een nieuw tijdperk van de mensheid aan. In de omgeving van 8000 voor Christus Mensen uit het Midden-Oosten begonnen al te boeren. Met een toestroom van materialen en voedingsmiddelen moesten er nieuwe manieren worden ontwikkeld om ze voor langere tijd op te slaan. Hoewel vuur vele jaren eerder werd gebruikt, was het grotendeels ongedwongen en tamelijk gevaarlijk. Met een behoefte aan meer controle over vuur, werden klei-ovens ontwikkeld. Klei, met een grote compositie van Kaoliniet (Al2Si2O5 (OH) 4) bleek ongelooflijk hittebestendig te zijn, maar toch gemakkelijk te vormen als het nat was. Hoewel ze een simplistische functionaliteit behielden, bleken ovens een onuitputtelijke bron te zijn. De ovens maakten het voor vroege generaties mogelijk om voedsel te bewaren en stenen te verharden, waardoor de bevolking kon groeien naarmate er meer structureel gezonde huizen konden worden geproduceerd op een tijdige manier die generaties zou meegaan. De grote toestroom van voedsel en bouwmaterialen zou een integraal onderdeel worden van de welvaart en het voortbestaan ​​van toekomstige generaties.

Glas

Hoewel het misschien niet voor de hand ligt, heeft glas een grote rol gespeeld in de bloei van de mensheid, vroege generaties waren sterk afhankelijk van natuurlijk voorkomend glas, obsidiaan, om messen, pijlpunten en zelfs geld te maken. De eerste glasproducties zijn echter terug te voeren op Syrië in 5000BC.Met een duidelijk grote hoeveelheid siliconen die zich in en op de aardkorst bevond, was het slechts een kwestie van tijd totdat iemand getuige was van het smelten en verharden van het gesteente tot glas. Hoewel het in het begin van de glasproductie griezelig moeilijk bleek om met glas te werken.

Glassmeltovens waren vrij klein met nauwelijks genoeg warmte om het glas te smelten. Na de Syrische uitvinding van de blaaspijp werd de productie van glas echter eenvoudiger, sneller en zuiniger. Het Romeinse rijk nam het maken van glas grotendeels over en implementeerde het in alle landen onder zijn controle. Glasmakers ontdekten nieuwe manieren om het glas sterker, helderder en beter bestand tegen breuken te maken.

Tegenwoordig wordt glas in vrijwel alle gebouwen toegepast. Tegenwoordig kan glas bijna net zo sterk worden gemaakt als staal, sterk genoeg om meerdere kogels te weerstaan ​​en worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Hoewel sommige heldere materialen zijn ontwikkeld uit kunststoffen en zelfs hout, blijft glas de meest veelzijdige, waardoor het een duidelijke keuze is.

Transistors en elektronisch gebruik

Het zou onmogelijk zijn om de innovaties van silicium te bespreken zonder de meest opmerkelijke implementaties ervan binnen de elektronische wereld te noemen, en zelfs een naam te verdienen in de Verenigde Staten - Silicon Valley. Specifiek met betrekking tot transistors, heeft silicium geleid tot de ontwikkeling van de grootste prestaties van de mens: duurzame, krachtige computers.

Silicium is geen metaal en ook geen niet-metaal. Het behoort tot dezelfde familie als koolstof, de metalloïde. Silicium vertoont eigenschappen van metalen en niet-metalen, in staat om een ​​stroom door te geven op basis van of het al dan niet is opgeladen. Zo kan een 'aan' of 'uit' positie worden verkregen, waardoor een binaire functie mogelijk is.

Hoewel de eerste transistors gemaakt waren van germanium, belemmerden hun beperkingen in bedrijfstemperaturen en problemen met stroomlekkage in de "uit" -toestand hun werkpotentieel ernstig. Ondanks dat silicium moeilijker is om mee te werken, stelt hoogzuiver "halfgeleiderkwaliteit" silicium apparaten in staat om te functioneren van -55 tot 125 ° C - een aanzienlijke verbetering van het rekenpotentieel. In 1954 ontwikkelde Bell Labs-chemicus Morris Tanenbaum de eerste functionele siliciumtransistor, die de wereld van computers voor altijd veranderde.

Zonnepanelen

Silicium werd een belangrijk aandachtspunt voor zowel wetenschappers als ingenieurs. In het begin van 1954 werkten ingenieur Daryl Chapin en natuurkundige Gerald Pearson aan een bepaalde methode waarbij een laag booratomen werd gediffundeerd tot wafers van n-type silicium die op hun beurt grote gebieden met p-n-overgangen creëerden die iets onder het oppervlak lagen. Het verlichten van een lichtbron op de knooppunten genereerde een sterke elektrische stroom op basis van het fotovoltaïsche effect dat door Ohl in 1940 werd ontdekt (Milestone 1940). Het apparaat kon een naderende efficiëntie behouden 6 procent. Het nieuwe apparaat kreeg de naam 'zonne-accu". Voorafgaand aan de jaren vijftig werden zonnecellen al op grote schaal gebruikt, die stroom leverden aan landelijke telefoonsystemen en ruimtesatellieten.

Tegenwoordig wordt silicium in vrijwel elk project geïmplementeerd. Dankzij de veelzijdigheid van siliconen is het bestand tegen hitte terwijl het de metalloïde eigenschappen behoudt, waardoor transistors konden worden vervaardigd. Nu is silicium een ​​integraal onderdeel van elektronica geworden, terwijl het nog steeds sterk wordt geïmplementeerd in bouwproducten. Silicium is 's werelds meest veelzijdige materiaal, het is een van de belangrijkste elementen op aarde. Hiermee werden veel, zo niet de meeste innovaties in de wereld grotendeels gecreëerd door de ontdekking van silicium.

ZIE OOK: G-Pad siliconen hoes voegt Gameboy-knoppen toe aan je iPhone

Geschreven door Maverick Baker


Bekijk de video: Dtex Systems testimonial for establishing in West Holland - Dutch subtitles