5 Applicazioni dell'iridio nell'elettronica

L'iridio è uno degli elementi più rari e costosi della famiglia del platino. È noto per l'incredibile resistenza alla corrosione, l'elevato punto di fusione e le proprietà catalitiche. Tali proprietà sono responsabili dell'uso significativo dell'iridio in varie applicazioni ad alta tecnologia, soprattutto nei settori elettronico ed elettrochimico.

1. Elettrodi e contatti elettrici

L'iridio è ampiamente utilizzato come materiale per la produzione di elettrodi e contatti elettrici robusti ed efficienti da utilizzare nei semiconduttori e nell'elettronica. Questi sono necessari per la costruzione di dispositivi che richiedono prestazioni stabili, come candele di accensione ad alte prestazioni per l'industria automobilistica, relè aerospaziali e sistemi satellitari. Il suo elevato punto di fusione (~2.466°C) lo rende il materiale più adatto per l'utilizzo in dispositivi e sistemi che richiedono prestazioni affidabili e lunga durata, nonché per la produzione di candele di accensione per l'industria automobilistica e aeronautica.

I prodotti all'iridio in questo mercato comprendono candele di accensione a punta di iridio per automobili e piccoli motori, con una maggiore durata e una maggiore capacità di ottenere un'accensione efficiente. Le soluzioni di contatto elettrico ad alta affidabilità per il mercato aerospaziale/satellitare utilizzano l'iridio, garantendo connessioni elettriche stabili per un lungo periodo di tempo nonostante le condizioni ambientali difficili.

Lettura correlata: 5 usi comuni dell'iridio

2. Crogioli per la crescita dei cristalli di semiconduttori

La capacità dell'iridio di resistere alle alte temperature e agli ambienti corrosivi lo rende molto appetibile per le applicazioni ad alta temperatura, in particolare nell'industria dei semiconduttori. L'applicazione principale dell'iridio è il processo Czochralski, dove viene impiegato come materiale ultrapuro per la preparazione di cristalli singoli di alta qualità, come lo zaffiro o lo YAG. Questi cristalli trovano diverse applicazioni, tra cui substrati per diodi ad emissione luminosa, finestre ottiche o componenti laser. La capacità dell'iridio di resistere a temperature superiori a 2.000°C senza contaminazione è molto importante per la preparazione di materiali ultrapuri.

3. Film sottili per l'elettronica

I film sottili di iridio trovano diverse applicazioni nel segmento dell'elettronica, in particolare nelle applicazioni relative alle memorie magnetoresistive ad accesso casuale (MRAM) e ai dispositivi Spin-Orbit Torque (SOT). Le proprietà di accoppiamento spin-orbita dell'iridio sono sfruttate nei prossimi dispositivi di spintronica che necessitano di elevata conducibilità elettrica e proprietà magnetiche. L'iridio trova applicazione nella preparazione di memorie non volatili, affrontando il problema dell'instabilità e dell'elevato consumo energetico nelle applicazioni di memoria digitale.

Esempi di prodotti all'iridio sono le pellicole sottili di manganese all'iridio, utilizzate per la produzione di MRAM, che richiedono un riferimento magnetico. Un altro esempio di prodotti a base di iridio che rientrano in questa categoria sono i target di sputtering utilizzati per produrre film sottili o pellicole di ossido di iridio.

4. Sensori e rivelatori specializzati

L'iridio è utilizzato nella produzione di sensori e rivelatori impiegati in campi ad alta energia, come i rivelatori di radiazioni e termici. La sua elevata densità e inerzia lo rendono adatto alla produzione di generatori termoelettrici a radioisotopi che alimentano i satelliti per produrre elettricità. Viene applicato nelle termocoppie ad alta temperatura prodotte da una lega di iridio-rodio (Ir/Rh40) che possono misurare temperature elevate fino a 2.000 °C. Vengono utilizzate nelle industrie aerospaziali per misurare le alte temperature.

Letermocoppie all'iridio sono utilizzate in questo campo per le loro applicazioni nella misurazione delle alte temperature. I sensori all'iridio sono utilizzati anche per il rilevamento delle radiazioni, in quanto consentono di monitorare l'emissione di particelle.

5. OLED e applicazioni di nicchia

Oltre alle applicazioni comuni dell'iridio, l'elemento viene utilizzato anche nelle tecnologie in via di sviluppo. Alcune applicazioni includono l'uso dell'iridio nella produzione di diodi organici a emissione di luce. Nella produzione di OLED, i composti di iridio(III), ad esempio Ir(ppy)₃, fungono da strato di emissione fosforescente. I composti utilizzati nella produzione di OLED rendono possibile un display con un'efficienza quantica interna di quasi il 100%.

Inoltre, le nuove applicazioni dell'iridio includono il suo utilizzo nella preparazione di dispositivi basati sull'emissione di campo, al fine di dimostrare una tecnologia avanzata di visualizzazione e microelettronica sotto vuoto. Grazie alla sua bassa funzione di lavoro, l'iridio è considerato un potenziale materiale per i catodi freddi.

Sfide e considerazioni

Nonostante l'importanza dell'elemento nel campo dell'elettronica, sono emerse diverse sfide nell'uso dell'iridio. Ad esempio, la rarità dell'elemento contribuisce in larga misura alle sfide poste. Inoltre, il valore dell'elemento è tremendamente alto, poiché il livello di produzione attuale dell'elemento è di 7-10 tonnellate all'anno. Il costo di questo elemento varia tra i 4.000 e i 6.000 dollari per oncia troy.

Inoltre, la fragilità dell'iridio a temperature ordinarie rende la fabbricazione dell'elemento piuttosto impegnativa. In terzo luogo, la disponibilità di iridio proviene da poche regioni, soprattutto dal Sudafrica, dove l'iridio è solitamente un sottoprodotto dell'estrazione del platino. Questo fa sì che l'elemento non sia liberamente disponibile, in quanto la fornitura dipende principalmente dai luoghi in cui l'elemento viene estratto.

Tabella riassuntiva: Applicazioni dell'iridio nell'elettronica

In conclusione, l 'iridio rimane un materiale indispensabile per le moderne applicazioni elettroniche ed elettrochimiche. Sebbene la sua rarità e il suo costo rappresentino una sfida, le caratteristiche prestazionali del metallo lo rendono un materiale insostituibile in applicazioni che vanno dalla produzione di idrogeno verde all'illuminazione ad alta efficienza. Con la continua evoluzione della tecnologia, l'iridio rimarrà un fattore critico di innovazione nell'industria elettronica.