Como o háfnio foi descoberto
A descoberta do háfnio
Em 1923, o químico sueco Hervey e o físico holandês D. Coster descobriram o elemento háfnio em zircões produzidos na Noruega e na Groenlândia. Ele recebeu o nome de háfnio. O nome veio do nome latino Hafnia, em Copenhague. Em 1925, Hervey e Coster separaram o zircônio e o titânio por meio de cristalização fracionada de complexos fluorados para obter sais de háfnio puros e reduziram os sais de háfnio com sódio metálico para obter háfnio metálico puro. Hervsi produziu várias amostras de háfnio puro.
Em 1998, o professor Carl Collins, da Universidade do Texas, em um experimento, afirmou que o Hf 178 M2 irradiado por raios gama poderia liberar enormes quantidades de energia, cinco ordens de magnitude acima de uma reação química, mas três ordens de magnitude abaixo de uma reação nuclear. O Hf 178 M2 tem a vida mais longa entre os isótopos similares de vida longa: a meia-vida do Hf 178 M2 é de 31 anos, portanto sua radioatividade natural é de cerca de 1,6 trilhão de becquerels. Collins relata que um grama de Hf178m2 puro contém cerca de 1330 megajoules, o que equivale à energia liberada pela explosão de 300 quilos de TNT.
Collins informa que toda a energia dessa reação é liberada na forma de raios X ou raios gama, o que é muito rápido, e o Hf178m2 reage em concentrações muito baixas. O Pentágono alocou fundos para essa finalidade. A relação sinal-ruído no experimento foi muito baixa e, desde então, nenhum cientista conseguiu obter essa reação nas condições alegadas por Collins, apesar dos inúmeros experimentos realizados por cientistas de várias organizações, incluindo a DARPA e o JASON Defense Advisory Group, e Collins não conseguiu fornecer evidências sólidas de sua existência. Em 2006, Collins propôs o uso de emissão induzida de raios gama para liberar energia do Hf 178m2, mas outros cientistas provaram que isso é teoricamente impossível. O Hf178m2 é amplamente considerado como uma fonte de energia no meio acadêmico.
Os produtos e usos do háfnio
Como o háfnio é fácil de transmitir elétrons, ele é de grande utilidade. Usado como cátodo para tubos de raios X, o HF e as ligas de w ou Mo são usados como eletrodos para tubos de descarga de alta tensão. O setor de fabricação de filamentos de tungstênio e cátodo é comumente usado como raios X. O háfnio puro é um material importante no setor de energia atômica devido à sua plasticidade, facilidade de processamento, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão. O háfnio tem uma grande seção transversal de captura de nêutrons térmicos e é um absorvedor de nêutrons ideal. Ele pode ser usado como haste de controle e dispositivo de proteção no reator nuclear. O pó de háfnio pode ser usado como propulsor de foguetes. O cátodo do tubo de raios X pode ser fabricado no setor elétrico. A liga de Hf-Ta pode ser usada como camada protetora frontal para bocais de foguetes e veículos de reentrada deslizantes. A liga de Hf-Ta pode ser usada como ferramenta para aço e material resistente. O háfnio em ligas resistentes ao calor é usado como um elemento aditivo, como ligas de tungstênio, molibdênio e tântalo, adicionando háfnio. O HfC pode ser usado como aditivo para carbeto cimentado devido à sua alta dureza e alto ponto de fusão. O ponto de fusão do 4TaCHfC é de aproximadamente 4215 C, que é o composto de ponto de fusão mais alto. O háfnio pode ser usado como um getter para muitos sistemas infláveis. O getter de háfnio pode remover o oxigênio e o nitrogênio do sistema sem gás. O háfnio é frequentemente usado como aditivo no óleo hidráulico para evitar a volatilização do óleo hidráulico em operações de alto risco. Ele tem uma forte antivolatilidade, por isso é geralmente usado em óleo hidráulico industrial e médico.
Os elementos de háfnio também são usados nos mais recentes nanômetros intel45. Como o dióxido de silício (SiO2) é fabricável e pode reduzir a espessura para melhorar continuamente o desempenho do transistor, os fabricantes de processadores usam a sílica como material dielétrico de porta. Quando a Intel introduziu o processo de fabricação de 65 nanômetros, a espessura do dielétrico da grade de dióxido de silício foi reduzida para 1,2 nanômetro, equivalente a 5 camadas de átomos. Entretanto, como o transistor foi reduzido ao tamanho de átomos, a dificuldade de consumo de energia e dissipação de calor aumentaria ao mesmo tempo, resultando em desperdício de corrente e energia térmica desnecessária. Portanto, se continuarmos a usar a corrente, ela será reduzida. O material, reduzindo ainda mais a espessura do potencial de vazamento dielétrico da porta, aumentará significativamente, reduzindo o limite da tecnologia do transistor. Para resolver esse problema fundamental, a Intel propôs formalmente a substituição do dióxido de silício por materiais mais espessos de alto K (materiais à base de háfnio) como dielétrico de porta, o que também reduziu com sucesso o vazamento em mais de 10 vezes. Em comparação com a tecnologia anterior de 65 nanômetros, o processo de 45 nanômetros da Intel quase dobrou a densidade do transistor, aumentou o número total de transistores no processador ou reduziu o tamanho do processador. Além disso, a comutação do transistor requer menos energia, reduzindo o consumo de energia em quase 30%, e as interconexões internas usam fios de cobre com dielétrico de baixo k.
