صناعة

أكثر استخدامات السيليكون ابتكاراً

أكثر استخدامات السيليكون ابتكاراً


[مصدر الصورة: محرر / ويكيبيديا]

يمكن القول إن السيليكون هو العنصر الأكثر أهمية لتطور العلوم الإنسانية عبر التاريخ الحديث والثورة الصناعية ، إن لم يكن كذلك. تم اكتشاف العنصر في عام 1824 من قبل الكيميائي السويدي يونس جاكوب برزيليوس بعد أن قام بتسخين رقائق البوتاسيوم داخل وعاء ، ثم قام بغسل البقايا والمنتجات الثانوية. بقي عالقًا في داخل الحاوية من السيليكون النقي تقريبًا.

يتم إنتاج السيليكون الآن عن طريق تسخين الرمل بالكربون إلى درجات حرارة تقترب 2200 درجة مئوية. إنه العنصر السابع الأكثر وفرة في الكون ، وواحد من أكثر العناصر تنوعًا التي يستخدمها البشر وينفذونها باستمرار في المنتجات.

أفران

بعد العصر الجليدي بوقت قصير ، بدأ حقبة جديدة للبشرية. حول 8000 ق بدأ سكان الشرق الأوسط بالفعل في الزراعة. مع تدفق المواد والأطعمة ، كان لابد من تطوير طرق جديدة لتخزينها لفترات طويلة من الزمن. بينما تم استخدام النار لسنوات عديدة قبل ذلك ، كانت غير مقيدة إلى حد كبير وخطيرة إلى حد ما. مع الحاجة إلى مزيد من السيطرة على النار ، تم تطوير أفران طينية. الطين ، مع تكوين كبير من الكاولين (Al2Si2O5 (OH) 4) أثبت أنه مقاوم للحرارة بشكل لا يصدق ، ومع ذلك يمكن تشكيله بسهولة عندما يكون رطبًا. بينما احتفظت بوظائفها المبسطة ، أثبتت الأفران أنها مورد غير قابل للاستهلاك. سمحت الأفران للأجيال المبكرة بالحفاظ على الطعام وتقوية الطوب ، مما مكّن السكان من النمو حيث يمكن إنتاج منازل أكثر سلامة من الناحية الهيكلية في الوقت المناسب والتي من شأنها أن تستمر لأجيال. كان من المقرر أن يصبح التدفق الكبير للمواد الغذائية ومواد البناء جزءًا لا يتجزأ من ازدهار الأجيال القادمة وبقائها.

زجاج

في حين أنه قد لا يكون واضحًا ، فقد لعب الزجاج دورًا كبيرًا في ازدهار البشرية ، إلا أن الأجيال المبكرة اعتمدت اعتمادًا كبيرًا على الزجاج الطبيعي ، حجر السج ، لصنع السكاكين ورؤوس الأسهم وحتى المال. ومع ذلك ، يمكن إرجاع المنتجات الزجاجية الأولى إلى سوريا في 5000BC.مع وجود كمية كبيرة من السيليكون بشكل واضح داخل القشرة الأرضية وعليها ، كانت مسألة وقت فقط حتى شاهد أحدهم ذوبان الصخور وتصلبها في الزجاج. على الرغم من أنه في بداية تصنيع الزجاج ثبت أنه من الصعب للغاية التعامل مع الزجاج.

كانت أفران صهر الزجاج صغيرة نوعًا ما مع حرارة تكفي بالكاد لإذابة الزجاج. ومع ذلك ، بعد الاختراع السوري لأنبوب النفخ ، أصبح إنتاج الزجاج أسهل وأسرع وأكثر اقتصادا. اعتمدت الإمبراطورية الرومانية إلى حد كبير صناعة الزجاج ونفذتها في جميع البلدان الواقعة تحت سيطرتها. اكتشف حرفيو الزجاج طرقًا جديدة لجعل الزجاج أقوى وأكثر وضوحًا وأكثر مقاومة للكسر.

اليوم ، يتم تنفيذ الزجاج في جميع المباني تقريبًا. اليوم ، يمكن تصنيع الزجاج ليكون بنفس قوة الفولاذ تقريبًا ، وقويًا بما يكفي لتحمل عدة رصاصات ، ويستخدم لتوليد الكهرباء. على الرغم من تطوير بعض المواد الواضحة من البلاستيك وحتى الخشب ، يظل الزجاج هو الأكثر تنوعًا ، مما يجعله الخيار الواضح.

الترانزستورات والاستخدام الإلكتروني

سيكون من المستحيل مناقشة ابتكارات السيليكون دون ذكر تطبيقاته الأكثر روعة في العالم الإلكتروني ، حتى أنه اكتسب اسمًا داخل الولايات المتحدة - وادي السيليكون. فيما يتعلق على وجه التحديد بالترانزستورات ، أدى السيليكون إلى تطوير أعظم إنجازات الإنسان - أجهزة كمبيوتر قوية ومتينة.

السيليكون ليس فلزًا ولا لافلزيًا. إنه ينتمي إلى نفس عائلة الكربون- الفلزات. يوضح السيليكون خواص المعادن واللافلزات ، وهو قادر على نقل تيار بناءً على ما إذا كان مشحونًا أم لا. وبالتالي ، يمكن الحصول على موضع "تشغيل" أو "إيقاف تشغيل" ، مما يتيح وظيفة ثنائية.

بينما تم تصنيع الترانزستورات الأولى من الجرمانيوم ، فإن القيود المفروضة على درجات حرارة التشغيل وقضايا التسرب الحالية أثناء وجودها في حالة "إيقاف التشغيل" أعاقت بشدة إمكانات التشغيل. على الرغم من صعوبة التعامل مع السيليكون ، فإن السيليكون عالي النقاء "من درجة أشباه الموصلات" يمكّن الأجهزة من العمل من -55 إلى 125 درجة مئوية - وهو تحسن كبير في الإمكانات الحسابية. في عام 1954 ، طور كيميائي مختبرات بيل ، موريس تانينباوم ، أول ترانزستور سيليكون وظيفي ، غير عالم أجهزة الكمبيوتر إلى الأبد.

الخلايا الشمسية

أصبح السيليكون نقطة محورية رئيسية للعلماء والمهندسين على حد سواء. في أوائل عام 1954 ، عمل المهندس داريل تشابين والفيزيائي جيرالد بيرسون على طريقة معينة تنتشر فيها طبقة من ذرات البورون إلى رقائق من السيليكون من النوع n والتي بدورها خلقت مساحات كبيرة من تقاطعات p-n تتواجد قليلاً تحت السطح. أدى إضاءة مصدر الضوء على التقاطعات إلى توليد تيار كهربائي قوي استنادًا إلى التأثير الكهروضوئي الذي اكتشفه Ohl في عام 1940 ، (1940 Milestone). كان الجهاز قادرًا على الحفاظ على اقتراب الكفاءة 6 بالمائة. أطلق على الجهاز الجديد اسم "البطاريات الشمسية". قبل الخمسينيات من القرن الماضي ، كانت الخلايا الشمسية تُستخدم بالفعل على نطاق واسع ، مما يوفر الطاقة لأنظمة الهاتف الريفية والأقمار الصناعية الفضائية.

اليوم ، يتم تنفيذ السيليكون في كل مشروع تقريبًا. تعدد استخدامات السيليكون يمكّنها من مقاومة الحرارة مع الاحتفاظ بخصائص الفلزات التي تسمح بتصنيع الترانزستورات. الآن ، أصبح السيليكون جزءًا لا يتجزأ من الإلكترونيات ، بينما لا يزال يتم تنفيذه بشكل كبير في منتجات البناء. السيليكون هو المادة الأكثر تنوعًا في العالم ، فهو من أهم العناصر على الأرض. مع ذلك ، تم إنشاء العديد ، إن لم يكن معظم ، ابتكارات العالم إلى حد كبير بسبب اكتشاف السيليكون.

انظر أيضًا: يضيف غلاف G-Pad المصنوع من السيليكون أزرار Gameboy إلى جهاز iPhone الخاص بك

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: الجوانتي السيليكون الليفه جبته بناءا علي طلبكم وبجد اتصدمت من استخداماته