Что такое технологическое месторождение. Часть 1. Сверхчистые среды и функциональные наноматериалы.

Почему люди добывают? Часто бывает в конце 20- начала 21 века, если речь идёт о современных технологиях: добывается из наиболее экономически выгодной для получения 95-99% чистоты металла/элемента руды, далее идут многочисленные стадии обогащения и очистки, борьбы с каталитическими и иными ядами, затрудняющие получение конечного продукта, например малошумящих проводов, хорошего теплооотвода или полупроводников для чипов. Тратятся титанические усилия, доводящие в первоначальную стоимость в породе в стоимость в сотни-десятки тысяч раз большую, чем стоит первичный материал. То же и в случае если требуется получить определённую форму, например наночастицы определённого вида.

Определение: Технологическое месторождение это такое техногенное или искусственное/техногенное (невсегда синонимы) месторождение первичного источника сырья, которое обеспечивает такую минимальную себестоимость или какие-то особые потребительские качества конечного продукта, которые другими, обычными месторождениями не могут быть обеспечены в обозримом будущем технологического развития как по отдельности вышеупомянутых свойств так и в их совокупности.

В этой части статьи опущены материалы частично для 6 и полностью для 7 технологического укладов. Также убраны некоторые подробности относящиеся к ноу-хау и технологии для упрощения читаемости. Вместе с тем статья рассчитана на технически грамотного человека, возможно специалиста, кроме специальных знаний обладающего определённым кругозором, шире чем это обычно бывает после ВУЗов. Статья приводит лишь примеры не давая более детальных пояснений.

МАТЕРИАЛ ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ХИМИЧЕСКИ

Даже не слишком чистая, даже не 99,99999+ % (ASTM B170) а всего 5 девяток стоит 6,5г золота за кг против 0,1г золота и ниже за кг в случае просто чистой электролизной меди. Разница 65 раз. При более высокой степени очистки добавляется нолик к цене.

Ещё более интересная разница в цене на кремний. Килограмм довольно чистого оксида кремния стоит в опте порядка 0,12 г золота, в слитке, класс чистоты никакой для полупроводника, "Ч" - порядка 6 г золотом, в 50 раз больше.

А в пластине монокристаллического кремния годного для СБИС, уже в зависимости от диаметра, марки и прочего от дешевле до многократно дороже золота. Не говоря про добавленную стоимость в виде чипа на кристаллике который в тысячи, иногда миллионы раз повышает исходную стоимость кремния низкой очистки. Вы покупаете серверный процессор за 120г золота, тогда как его исходный кремний стоит 0,00001г золотом и ниже, кларк в коре земной 25,8%, больше лишь у кислорода, по современным представлениям.

Так вот вам выгоднее не покупать диоксид кремния, тот же кварцевый песок часто, а получать диоксид кремния окольными путями - таким образом чтобы снизить себестоимость последних двух этапов получения пластины перед выращиванием в буле по Чохральскому и резки на пластины.

Можно вспомнить что одно время японская электронная промышленность получала кремний из рисовой лузги:

Кремнезём полученный из рисовой лузги,

явно видно микроструктурирование,  т.е. возможно и применение как готового конечного продукта/полуфабриката.
 

Применяют т.к. выгоднее было получать из золы с минимальными примесями. Главное, при определённом способе окисления/сжигания можно сразу получать очень чистый аморфный кремнезём. Метод не забыт до сих пор: "РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АМОРФНОГО ДИОКСИДА КРЕМНИЯ ИЗ РИСОВОЙ ЛУЗГИ Голубев В.А., Пузырёв Е.М., Мухоедов И. ООО «ПроЭнергоМаш-Проект», г.Барнаул, Россия" http://www.itp.nsc.ru/conferences/gt-2015/Files/D2_S2-9.pdf В статье приводится полученное содержание диоксида кремния почти 86,5% в золе лузги. при этом стоит отметить что по пути получения кремния годного для чипов русские авторы далеко не первые - как упомянуто было выше метод едва не с 1960-х применялся в Японии.

МАТЕРИАЛ ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ СТРУКТУРНО

Другой пример, есть природный материал с относительно низкой стоимостью, но он содержит элементы нежелательные для конечного применения или имеет не идеальную структуру для других, посему синтезируются с нужным химсоставом или структурой, например это касается жертвенных материалов для безопасной ядерной энергетики - ловушек расплава, но не только,  мировой лидер технологии проф., ныне член-корр. Гусаров.

Статья 2002 года посвящённая гидротермальному синтезу хризотил-асбеста и других модификаций. На деле материал имеет весьма широкое применение. Хризотил-асбест, как искусственно синтезируемый в гидротермальных условиях "бомбы" - компактной камеры сверхвысокого давления,

так и его природные "исходники" обладает рядом применений куда шире прокладок, меняющих свои свойства под действием огня противопожарных материалов, возможно единственные варианты массового его применение именно как функциональных материалов или асбестоцементных изделий.  http://geo.web.ru/conf/khitariada/informbul-1/hydroterm-11.pdf 

Асбест, при определённой очистки его, также синтезированных способами разработанными группой Гусарова, на 2005 год в институте химии силикатов, откуда его, с моей точки агенты 5 колонны, благополучно выжили, позволяет иметь как и ряд подобных наноразмерных материалов - оксид циркония, например применения от синтеза полимеров как двух-трёх типов катализатор, т.е. в одних условиях  трубка свёрнута в одну в других в другую сторону а в третьем развёрнута. В 2005 я назвал это наномедиа, имея ввиду медиа как универсальный носитель и как первичный носитель переноса информации. Можно иметь перепрограммируемые системы - это были одни из первых, но не самый первый, из вариантов придуманных мной переконфигурируемых аппаратно-программных комплексов хранения и обработки информации на дисперсных системах. Каждая нанотрубка будучи развёрнутая может являться простейшим чипом. Коммуникация как электрически так и за счёт света - вблизи - рядом других взаимодействий вплоть до ван-дер ваальсовых сил, в микро и особенно наномире они очень важны как и кулоновские и прочие.

Пример нужного химического и структурного состава - применение для теплоотвода сначала в США, в т.ч. по-видимому для охлаждения полупроводниковых элементов боевых лазеров, радаров, импульсных систем, а затем, по-видимому в РФ нанотрубок хризотил-асбеста и ряда прочих образований, позволяющих в разы поднять КПД теплоотдачи с единицы поверхности. Увеличение интенсивности теплообмена в случае всегда жидкого теплоносителя, т.е. без фазового перехода между горячей и холодной частями до 2,5-4 раз, возможно иногда и более. Как предполагается образуется тонкий - первые десятки мкм слой на поверхности теплообменника,  в котором за счёт развитой поверхности идёт более интенсивный процесс теплообмена, ну а на деле там могут проходить, как минимум для дисперсных систем с жидкими газами некоторыми, вроде жидкого гелия, возможно водорода, квантоворазмерные процессы, вплоть до микроциркуляций различных вихрей без макромасссопереноса. Что интересно, среди профессионалов-вентиляционщиков давно известен такой факт - распространённые в СССР стальные радиаторы с дорнированными на них алюминиевыми пластинами для процессов теплообмена вода-воздух через какое-то время повышают свой КПД теплообмена по отношению к тому который имели вначале. По-видимому тут играют роль образующиеся в воде а чаще водно-гликолевой смеси с различными добавками дисперсные системы из оксида железа работающие по сходной схеме.

Возможно также образуются нанотрубки мелкие.

Автор в 2005, летом будучи в поле в Челябинской области, придумал как можно использовать в т.ч. нанотрубки синтезированного хризотил-асбеста высокой чистоты для купирования обширных кровотечений. Выписной лист с роддома содержит и такой пункт как смерть, в десятках процентов она происходит по причине обширных кровотечений при родах которые прижиганием и прочим не убрать.

Можно, с моей точки зрения, определённым физическим образом купировать кровотечение в матке, обычно это т.н. детское место - там где пуповина крепится к ней, используя как раз коллоидный физиологический раствор с нанотрубками определённых видов, частным случаем коих является нанотрубки хризотил-асбеста. Они гелируются под действием внешнего поля и закупоривать должны множественные сосуды через кои кровь покидает тело через матку. Одновременно можно иметь их и как контейнеры-носители регенирирующих составов, способствующих быстрому заживлению. После купирования кровотечения нанотрубки входят в состав тканей, постепенно вместо с клетками заменяясь, остальное переводятся в исходное положение  и идут далее по кровотоку и ввиду малых размеров покидают живое тело роженицы через мочевыделительную систему. Думается подобное можно применять и для других случаев.

Кроме синтеза возможно удастся применять полуприродный синтез, а именно с применением давления температур и химсоставов некоторых геотермальных источников обеспечив требуемую чистоту и совершенство структуры, есть пример: глины как наноструктурный энтеросорбент, как и активированный уголь применяются в медицине до сих пор с глубокой древности.

Размер между слоями частиц глины 20-80нм.

Автор текста, кроме названий на ссылающиеся статьи и адресов: Лебедев Владислав Анатольевич (с) Санкт-Петербург 22 марта 2019 года

Все картинки принадлежат их авторам и приведены в статье для пояснения мыли автора.

#технологическоеместорождение, #сверхчистыематериалы, #материалотличающийсяхимически, #материалотличающийсяструктурно, #активныенаноматериалы, #купированиеобширныхкровотечений, #купированиеобширныхкровотеченийурожениц