Основні сфери застосування германію

Германій — сріблясто-сірий твердий і крихкий напівпровідний метал зі стабільними хімічними властивостями і не взаємодіє з повітрям при кімнатній температурі. Металевий германій і його сполуки мають хороші напівпровідникові властивості, чудові інфрачервоні оптичні властивості та добре пропускають мікрохвилі. Згідно з даними Геологічної служби США (USGS), глобальна структура споживання германію становить 30% у галузі волоконно-оптичних комунікацій, 20% в інфрачервоній оптиці, 20% у поліетилентерефталаті (ПЕТ) і 20% у сонячній промисловості. та електронні поля. Бухгалтерський облік становить 15%, а інші галузі, такі як медицина, складають 15%. З цих даних неважко побачити, що германій має широке та важливе застосування в галузях волоконно-оптичних комунікацій, інфрачервоної оптики, напівпровідників, аерокосмічної промисловості, сонячних елементів, хімічних каталізаторів і біомедицини, а також є важливим стратегічним ресурсом.

Чому германій не містить багато, але має багато областей застосування? Це тісно пов'язане з подвійною природою елемента германію.

Незважаючи на те, що германій є металом, він має багато властивостей, подібних до неметалів.

У періодичній таблиці елементів можна чітко побачити, що германій розташований на лінії, що розділяє металеві елементи та неметалічні елементи, а елементи поблизу лінії розмежування часто мають як металеві, так і неметалічні властивості.

 

Нічна низьковисотна інфрачервона навігаційно-цілевказівна система вперше була широко застосована в реальних боях, ставши «очима» винищувачів у нічних операціях, дозволяючи солдатам пересуватися так само вільно, як і вдень у темряві.

З тих пір армії різних країн масово почали оснащувати інфрачервоним тепловізором. Виробництво ключових матеріалів для оптичних компонентів, таких як лінзи, призми, вікна та фільтри в інфрачервоних радарах, інфрачервоних детекторах, приладах нічного бачення та інфрачервоних трекерах, невіддільне від германію.

У цивільній сфері інфрачервоні камери високої чіткості можуть знімати нічні дії рідкісних диких тварин, допомагаючи людям краще розуміти та захищати диких тварин і сприяти біорізноманіттю.

Крім того, германій також незамінний для людини, щоб досліджувати Всесвіт у величезному просторі космосу. Сонячні батареї на основі германію мають гарну стійкість до космічного випромінювання та стійкість до високих температур, вищу ефективність фотоелектричного перетворення та менші витрати на виробництво електроенергії та широко використовуються на космічних станціях та в інших галузях. Германій також є компонентом лінз інфрачервоних приладів стеження, «очей» аерокосмічних апаратів.

 

В епоху Інтернету, мабуть, кожен мав такий досвід. Повільна індикатор завантаження під час перегляду новин викликає у людей роздратування, а відставання під час перегляду відео змушує людей подерти голову. Вищезазначені проблеми можна вирішити, якщо оператори підвищать пропускну здатність. Якщо широкосмуговий зв’язок — це «дорога» інформаційного зв’язку, то оптичне волокно — «шосе» на дорозі, а германій — «бруківка» цього шосе. Тетрахлорид германію можна використовувати для виготовлення заготовок оптичних волокон, відіграючи роль допінгу та фотоелектричного перетворення. Це важлива сировина для виготовлення оптичних волокон.

Оптичне волокно є широко використовуваним комунікаційним провідником, і наразі немає заміни. Починаючи з 21 століття, щорічні темпи зростання глобального попиту на оптичне волокно досягають 20%. Зокрема, попит на засоби зв'язку в країнах, що розвиваються, продовжує стрімко зростати. З розробкою стратегії моєї країни «Широкосмуговий Інтернет у Китаї», реалізацією концепції «Інтернет +», «збільшення швидкості та зниження плати» та інших політик, а також настанням ери 5G Інтернету всього, попит на оптичні клітковини продовжує збільшуватися.

 

Здоров'я і довголіття хвилювали людей з давніх часів. «Materia Medica Шен Нонга» та «Compendium of Materia Medica» перераховують Ganoderma lucidum як найкращий лікарський засіб, і це скарб серед дорогоцінних лікарських матеріалів. Сучасні медичні дослідження показують, що Ganoderma lucidum містить різноманітні алкалоїди, основними компонентами яких є іони «германію» та полімерні полісахариди, які можуть підвищити здатність організму до самовідновлення та імунітет і покращити здоров’я людини. Крім того, рідкісні китайські рослинні лікарські засоби, такі як женьшень, вовча ягода та гозен, а також овочі, такі як часник і картопля, містять органічний германій. Дослідження китайських учених виявили, що 20-річний дикий женьшень містить германій до 400×10^-6, тоді як садовий женьшень (штучно культивований) рідко перевищує 50×10^-6.

Чи можна їсти щось, що містить германій?

Немає.

Елемент германію поділяється на органічний германій і неорганічний германій. Неорганічний германій в основному отримують з вугілля та сульфідної руди. Монокристал германію та кристал германату вісмуту (Bi12GeO20), утворені після обробки та екстракції, можуть бути використані в області інфрачервоної оптики. Тільки той германій, який існує у вигляді органічних солей, називається органічним германієм і є корисним для організму людини. Органічний германій можна розділити на синтетичний і чистий природний. Перший органічний германій, тетраетилгерманій, був синтезований у 1887 році. До цього часу синтезовано понад 200 видів органічного германію. Серед них найважливішим є те, що в 1967 році японський лікар Кадзухіко Асаї та інші синтезували водорозчинний органічний оксид германію Ge-132 (наукова назва: -карбоксиетилгерманій сесквіоксид). Він може спонукати організм виробляти гамма-інтерферон і може індукувати трансформацію «сплячих» макрофагів у протипухлинні макрофаги, тим самим індукуючи протиракову активність інтерферону. Відтоді органічний германій почав проявляти свої таланти в галузі фармацевтики, товарів для здоров’я та косметики.

В даний час органічний германій використовується клінічно для лікування різних видів раку, ревматоїдного артриту, катаракти, гіпертонії та інших симптомів. Медичне співтовариство вітає органічний германій як «германій-рятівник» для людства в 21 столітті.