鍺元素的發(fā)現(xiàn)
Clemens A. Winkler1871年門捷列夫根據(jù)新排出的周期表預(yù)言了鍺的存在,把它命名為"類硅"。
1886年,德國Frieberg礦業(yè)學(xué)院分析化學(xué)教授Clemens A. Winkler在研究一種新礦石argyrodite(輝銀鍺礦4Ag2S•GeS2)的時候,發(fā)現(xiàn)有一未知的新元素并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自己的推斷,它就是元素鍺。從德國的拉丁名germania命名新元素為germanium,以紀(jì)念發(fā)現(xiàn)鍺的Clemens A. Winkler的祖國。元素符號定為Ge。鍺繼鎵和鈧后被發(fā)現(xiàn),鞏固了化學(xué)元素周期系。
鍺行業(yè)發(fā)展
鍺與錫、鉛在元素周期表中屬同一族,后兩種元素被古代人發(fā)現(xiàn)和利用均比鍺早,而鍺長時期以來沒有被工業(yè)規(guī)模的開采并不是由于鍺在地殼中的含量少,而是因?yàn)樗堑貧ぶ凶罘稚⒌脑刂唬N的礦石很少,被稱為"稀散金屬"。
半導(dǎo)體直到20世紀(jì)30年代,由于冶煉工業(yè)的帶動,鍺和鍺化合物的研究才有了進(jìn)一步的發(fā)展。1942年,人們發(fā)現(xiàn)鍺是優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料,可以用來代替真空管,這才形成了鍺的工業(yè)化生產(chǎn),成為半導(dǎo)體工業(yè)的重要原料。鍺在20世紀(jì)六七十年代曾經(jīng)是一種典型的半導(dǎo)體材料,在當(dāng)時的科技水平和應(yīng)用環(huán)境下,享有國家戰(zhàn)略物資的地位。隨著技術(shù)進(jìn)步,稀缺而昂貴的鍺在半導(dǎo)體領(lǐng)域的基礎(chǔ)應(yīng)用大量被豐富而廉價的硅替代,但鍺的電子遷移率和空穴遷移率比硅大,適用于超高速轉(zhuǎn)換開關(guān)電路,因而在高頻快速低噪聲的領(lǐng)域,鍺器件的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于硅器件。
進(jìn)入21世紀(jì)以后,鍺在紅外領(lǐng)域的應(yīng)用得到了極大的開拓和提升,紅外光學(xué)用鍺已經(jīng)躍升為金屬鍺的第一市場。而近年來,隨著綠色革命、新能源技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,鍺在太陽能領(lǐng)域高轉(zhuǎn)換率、抗輻射和長壽命的特殊優(yōu)勢日益顯現(xiàn),正在成為新能源的關(guān)鍵材料,受到世界各國的普遍重視。目前以鍺為襯底的高效多節(jié)太陽能電池制造技術(shù)在國外已經(jīng)成熟,在實(shí)驗(yàn)室里的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到40%以上,是硅太陽能電池的2-3倍,被廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)等空間航天器的太陽能電源和地面聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
高溫超導(dǎo)材料此外,鍺常用來制造熱敏電阻、光敏電阻和半導(dǎo)體溫度計(jì),用于溫度測量和設(shè)備的自動控制。鍺在紅外器件、γ輻射探測器方面,也有新的用途,如鍺酸鉍用于閃爍體輻射探測器。鍺還同鈮形成化合物,用作超導(dǎo)材料。作為一種高新技術(shù)材料,鍺已被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、光學(xué)工業(yè)、制藥業(yè)及其他高新技術(shù)行業(yè)。
我國鍺行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
我國鍺行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國擁有豐富且易采的鍺資源,但由于前期我國對鍺的開采盲目無序,導(dǎo)致我國鍺資源沒能分享到應(yīng)有的利益,我國政府深刻意識到了問題的重要性和緊迫性,從2007年起,我國便通過國調(diào)整關(guān)稅來持續(xù)加強(qiáng)對鍺資源的保護(hù)。2010年起,中國拉開了稀有金屬整合的大幕,鍺作為稀散金屬,屬于國家重要的戰(zhàn)略資源,政府也對此加大保護(hù),加強(qiáng)了資源整合力度,嚴(yán)格控制鍺的產(chǎn)量和出口。
國內(nèi)涉鍺企業(yè)的規(guī)模不算小,但高附加值鍺產(chǎn)品與跨國企業(yè)間的差距非常大,如光纖級四氯化鍺、大尺寸低位錯鍺單晶等產(chǎn)品,另外,國內(nèi)后端應(yīng)用(除光纖)發(fā)展相對滯后,導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)的深加工主要以出口為主,因此,國內(nèi)企業(yè)的競爭力仍需提高。
鍺收儲
鍺的收儲2012年國際電子金屬年會上,云南鍺業(yè)總經(jīng)理包文東在演講中透露家儲備局將會在2012年實(shí)施收儲金屬鍺行動。
2012年11月,國家向主要鍺生產(chǎn)企業(yè)收儲金屬鍺20噸,數(shù)量接近全國年產(chǎn)總量的五分之一。
2013年11月,“超高純二氧化鍺GeO2-06”產(chǎn)品順利通過2013年度國家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃戰(zhàn)略性創(chuàng)新產(chǎn)品立項(xiàng),也將會提升中國鍺的產(chǎn)業(yè)鏈。隨著國內(nèi)下游產(chǎn)業(yè)鏈的升級加速,金屬鍺的價格有望獲得進(jìn)一步支撐。鍺產(chǎn)品被定國家戰(zhàn)略性產(chǎn)品,進(jìn)一步提升了鍺的戰(zhàn)略價值。 隨著金屬鍺戰(zhàn)略價值提升,國家鍺收儲相繼展開,國內(nèi)鍺下游消費(fèi)的提高,金屬鍺的價格也得到支撐。金屬鍺價格在2012年年底國家收儲開始上漲后,2013年以來價格一直保持強(qiáng)勁走勢。
2014年以來,金屬鍺市場延續(xù)平穩(wěn)態(tài)勢運(yùn)行,商家表示除非有類似于國家收儲重大利好出現(xiàn)。
鍺替代產(chǎn)品
硅比鍺稍微便宜一些,在一些電子設(shè)備中可以替代鍺的用途,因?yàn)橐恍┙饘倩衔镌诟哳l電子設(shè)備和發(fā)光二極管設(shè)備中可被替代。在一些紅外設(shè)備系統(tǒng)中,硒化鋅和鍺酸鹽玻璃可替代金屬鍺,但其性能不及金屬鍺。銻和鈦可以替代鍺作聚合催化劑用。