فناوری‌های لیزر، مواد و ساخت؛
استفاده از لیزر در بازیافت عناصر خاکی کمیاب
فناوری‌های آینده به عناصر خاکی کمیاب زمین احتیاج دارند. ازآنجاکه افزایش نیازها در حوزه‌های مختلف اجتناب‌ناپذیر است، ناظران بازار انتظار دارند که در دهه‌های آینده شاهد افزایش عظیم تقاضا، تهدید در عرضه و افزایش قیمت‌ها باشند. اروپا تقریبا هیچ ذخایر بزرگی از این فلزات پیشرفته ندارد و برای اینکه به‌طور کامل به واردات متکی نشود به دنبال روش‌های نوین برای بازیابی عناصر خاکی کمیاب از مواد زائد هستند، که در این راستا فوتونیک نقشی اساسی دارد.
فناوری‌های آینده به عناصر خاکی کمیاب زمین احتیاج دارند. تقاضای رو به افزایشی برای اسکاندیم ، اتریم ، لانتانیم و 14 عنصر دیگر وجود دارد. ازآنجاکه افزایش نیازها در حوزه‌های حمل‌ونقل الکتریکی ، ساخت سازه‌های سبک ، چاپ سه‌بعدی و فوتونیک اجتناب‌ناپذیر است، ناظران بازار انتظار دارند که در دهه‌های آینده شاهد افزایش عظیم تقاضا، تهدید در عرضه و افزایش قیمت‌ها باشند.
اروپا تقریبا هیچ ذخایر بزرگی از این فلزات پیشرفته ندارد و برای اینکه به‌طور کامل به واردات متکی نشود به دنبال روش‌های نوین برای بازیابی عناصر خاکی کمیاب از مواد زائد هستند، که در این راستا فوتونیک نقشی اساسی دارد.
بازیافت با کیفیت بالا با استفاده از LIBS
در حال حاضر از لیزرها برای جداسازی انواع پلاستیک‌ها و فلزات استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال ، در طیف‌سنجی فروشکست القایی لیزری (LIBS)، در کسری از ثانیه ، یک پالس قوی لیزری دمای فلزات را به چند ده هزار درجه سانتی‌گراد می‌رساند. با آنالیز طیفی تابش نور ناشی از پلاسمای ایجاد شده، نتیجه‌گیری روشنی در مورد ترکیبات ماده به دست می‌آید. نتیجه فعالیت‌های شرکت‌های Fraunhofer ILT ، InnoLas Laser ، Raylase و سایر همکارانشان که در سال 2008 تحت پروژه LASMET برای همین منظور شروع شده بود، اکنون در صنعت استفاده می‌شود. آخرین سیستم‌های جداساز مبتنی بر LIBS می‌تواند 6000 شیء در دقیقه را بر روی نوار نقاله‌ای با سرعت 5 متر در ثانیه تجزیه‌وتحلیل کرده و ضایعات فلزی خرد شده بسیار کوچک را نیز دسته‌بندی کنند.
چنین جداسازی تمیز و قابل اعتمادی اجازه می‌دهد تا از آلیاژهای آلومینیوم ، تیتانیوم ، منیزیم و نیکل با کیفیت بالا و بدون هیچ‌گونه کاهش ارزش و کیفیت، دوباره استفاده شود. دانشمندان ILT در حال حاضر از روش LIBS به‌منظور بازیابی عناصر نادر خاکی از قراضه‌های الکترونیکی استفاده می‌کنند. در پروژه "ADIR" اتحادیه اروپا ، 9 شریک تحقیقاتی و صنعتی از لهستان ، فرانسه ، ایتالیا ، اتریش و آلمان ، زنجیره فرآیندی را به کار می‌برند که بتوان گوشی‌های هوشمند و بردهای رایانه‌ای را به‌طور پاک از هم جدا کنند. اگر طیف‌سنجی لیزری، طیفی از مواد گران‌قیمت و باارزش را نشان دهد، اجزای مربوطه توسط لیزر از مدار جدا می‌شوند. در حال حاضر این فرایند بهینه‌شده و برای شرایط سخت صنعتی در یک کارخانه به‌صورت آزمایشی آماده می‌شود. با توجه به اینکه تجمع عناصر خاکی کمیاب در سخت‌افزارهای الکترونیکی بسیار متمرکزتر از طبیعت هستند، چشم‌انداز و بازدهی این روش بازیافت خوب به نظر می‌رسد.
منبع:
https://world-of-photonics.com/about/industry-topics/technologies/2019/rare-raw-materials/index.html
اروپا تقریبا هیچ ذخایر بزرگی از این فلزات پیشرفته ندارد و برای اینکه به‌طور کامل به واردات متکی نشود به دنبال روش‌های نوین برای بازیابی عناصر خاکی کمیاب از مواد زائد هستند، که در این راستا فوتونیک نقشی اساسی دارد.
بازیافت با کیفیت بالا با استفاده از LIBS
در حال حاضر از لیزرها برای جداسازی انواع پلاستیک‌ها و فلزات استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال ، در طیف‌سنجی فروشکست القایی لیزری (LIBS)، در کسری از ثانیه ، یک پالس قوی لیزری دمای فلزات را به چند ده هزار درجه سانتی‌گراد می‌رساند. با آنالیز طیفی تابش نور ناشی از پلاسمای ایجاد شده، نتیجه‌گیری روشنی در مورد ترکیبات ماده به دست می‌آید. نتیجه فعالیت‌های شرکت‌های Fraunhofer ILT ، InnoLas Laser ، Raylase و سایر همکارانشان که در سال 2008 تحت پروژه LASMET برای همین منظور شروع شده بود، اکنون در صنعت استفاده می‌شود. آخرین سیستم‌های جداساز مبتنی بر LIBS می‌تواند 6000 شیء در دقیقه را بر روی نوار نقاله‌ای با سرعت 5 متر در ثانیه تجزیه‌وتحلیل کرده و ضایعات فلزی خرد شده بسیار کوچک را نیز دسته‌بندی کنند.
چنین جداسازی تمیز و قابل اعتمادی اجازه می‌دهد تا از آلیاژهای آلومینیوم ، تیتانیوم ، منیزیم و نیکل با کیفیت بالا و بدون هیچ‌گونه کاهش ارزش و کیفیت، دوباره استفاده شود. دانشمندان ILT در حال حاضر از روش LIBS به‌منظور بازیابی عناصر نادر خاکی از قراضه‌های الکترونیکی استفاده می‌کنند. در پروژه "ADIR" اتحادیه اروپا ، 9 شریک تحقیقاتی و صنعتی از لهستان ، فرانسه ، ایتالیا ، اتریش و آلمان ، زنجیره فرآیندی را به کار می‌برند که بتوان گوشی‌های هوشمند و بردهای رایانه‌ای را به‌طور پاک از هم جدا کنند. اگر طیف‌سنجی لیزری، طیفی از مواد گران‌قیمت و باارزش را نشان دهد، اجزای مربوطه توسط لیزر از مدار جدا می‌شوند. در حال حاضر این فرایند بهینه‌شده و برای شرایط سخت صنعتی در یک کارخانه به‌صورت آزمایشی آماده می‌شود. با توجه به اینکه تجمع عناصر خاکی کمیاب در سخت‌افزارهای الکترونیکی بسیار متمرکزتر از طبیعت هستند، چشم‌انداز و بازدهی این روش بازیافت خوب به نظر می‌رسد.
منبع:
https://world-of-photonics.com/about/industry-topics/technologies/2019/rare-raw-materials/index.html
ارسال به دوستان