پودر بریلیم و شمش بریلیم چیست و چه کاربردی دارد؟

پودر بریلیم به عنوان یک فلز سبک سخت سفید مایل به خاکستری موجود است .این پودر متراکم تر از آب است ، اما ممکن است بر روی آب نیز شناور باشد. استنشاق این پودر ممکن است سمی باشد و عوارض مختلفی دارد.

عنصر بریلیم یک فلز خاکستری رنگ است که از فولاد قوی تر و از آلومینیوم سبک تر است. خصوصیات فیزیکی آن از نظر استحکام به وزن ، نقطه ذوب بالا ، پایداری و هدایت حرارتی عالی ، بازتابندگی و شفافیت در برابر اشعه ایکس ، این عنصر را به ماده ای اساسی در صنایع هوافضا ، مخابرات ، فناوری اطلاعات ، صنایع دفاعی ، پزشکی و هسته ای تبدیل کرده است. وزارت دفاع آمریکا بریلیم را به عنوان یک ماده استراتژیک و مهم طبقه بندی کرده  است.

برتراندیت (۱٪ بریلیوم) ماده معدنی اصلی است که برای تولید بریلیم در ایالات متحده استخراج می شود در حالی که بریل (۴٪ بریلیوم) ماده معدنی اصلی استخراج شده برای بریلیم در سایر نقاط جهان است. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

شمش بریلیم چیست؟

شمش های بریلیم فلزی با بالاترین تراکم ممکن تولید می شوند. شمش معمولاً کم هزینه ترین شکل فلزی است و برای  کاربردهای کلی مفید هستند. آنها به شکل قطعات و شات تولید می شوند. شمش بریلیم  همچنین به صورت میله ، گلوله ، ، قطعه ، دیسک ، گرانول ، سیم و به صورت ترکیبی مانند اکسید تولید می شود و سایر اشکال در صورت درخواست به صورت سفارشی تولید خواهد شد.

قیمت شمش و پودر بریلیم

قیمت شمش و پودر بریلیم بر اساس میزان خلوص آن متفاوت است و کاربرد گسترده ای در سراسر جهان دارد. شما می توانید پودر بریلیم را در بسته بندی هایی با وزن مختلف خریداری نمایید.

کاربردهای شمش بریلیم

بریلیم در صنایع به سه شکل استفاده می شود:

•  به عنوان یک فلز خالص ، به عنوان اکسید بریلیوم  و معمولاً به عنوان آلیاژ با مس ، آلومینیوم ، منیزیم یا نیکل.
• اکسید بریلیم (به نام بریلیا) به دلیل ظرفیت گرمایی بسیار بالای خود شناخته شده است و یکی از اجزای مهم برخی از تجهیزات حساس الکترونیکی است.
• آلیاژهای بریلیم به دو نوع دسته بندی می شوند: محتوای زیاد بریلیم (تا ۳۰٪ بریلیوم) و محتوای بریلیم کم (۲ – ۳٪ بریلیوم).
• از آلیاژ مس – بریلیوم معمولاً برای ساخت بوش ، یاتاقان و فنر استفاده می شود.

خصوصیات فیزیکی شمش و پودر بریلیم

پودر و فلز بریلیم ، به رنگ خاکستری براق ، سبک ترین فلز ساختاری شناخته شده است و یکی از بالاترین نقاط ذوب فلزات سبک را دارد. در دمای معمولی ، پودر و فلر بریلیم در برابر اکسیداسیون هوا مقاومت می کند. این ماده به عنوان یک جز شیمیایی از سنگ های خاصی مانند برتراندیت و بریل ، ذغال سنگ ، خاک  و گرد و غبار آتشفشانی به وجود می آید . این عنصر در برابر اسید نیتریک غلیظ مقاوم است و یک فلز غیر مغناطیسی است و هدایت حرارتی بسیار خوبی را ارائه می دهد.

وزن سبک بریلیم ، مقاومت کششی بالا و توانایی کاهش سرعت نوترون ها ، این عنصر را برای بسیاری از اهداف در بسیاری از صنایع مفید کرده است. فرآیند ساخت بریلیم به دلیل شکل پذیری ضعیف فلز ، معمولاً با متالورژی پودر انجام می شود.

پودر و شمش بریلیوم در کجا استفاده می شود؟

محصولات نهایی حاوی ترکیبات بریلیم  در بسیاری از صنایع کاربرد بسیاری دارد از جمله:

• هوا فضا (سیستم ترمز هواپیما ، موتور ، ماهواره ، تلسکوپ فضایی)
• خودرو (سیستم ترمز ضد قفل ، احتراق)
• تولید سرامیک (روکش موشک ، تراشه های نیمه هادی)
• دفاع (اجزای سلاح های هسته ای ، قطعات موشکی ، سیستم های هدایت ، سیستم های نوری)
• آزمایشگاه های دندانپزشکی (آلیاژهای تاج ، پل و صفحه دندان)
• الکترونیک (اشعه ایکس ، قطعات کامپیوتر ، قطعات مخابراتی ، قطعات خودرو)
• انرژی (دستگاه های مایکروویو ، رله ها)
• پزشکی (دستگاه های لیزر ، دستگاه های الکترو پزشکی ، پنجره های اشعه ایکس)
• انرژی هسته ای (سپر حرارتی ، راکتورها)
• کالاهای ورزشی (باشگاه های گلف ، دوچرخه)
• ارتباطات از راه دور (سیستم های نوری ، ایستگاه های پایه بی سیم)

برنامه های کاربردی شمش و پودر بریلیم

الف) شمش خالص بریلیم برای ساخت سازه های فلزی سبک ، ساخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوافضا ، راکتورهای هسته ای ، اجزای صوتی ، قطعات کامپیوتر با سرعت بالا ، پنجره های اشعه ایکس ، سکوهای نوری و تلسکوپ های فضایی استفاده می شود.

ب) همچنین از این پودر و فلز در ساخت ترمزهای دیسکی هواپیما ، سلاح های هسته ای و راکتورها ، قطعات موشکی ، سپرهای حرارتی ، قطعات ماشین اشعه ایکس ، بسترهای آینه ای و فضاپیماها استفاده می شود. اکسید بریلیوم در سرامیک برای وسایل الکترونیکی و کاربردهای با تکنولوژی بالا استفاده می شود. از جمله موارد استفاده آلیاژهای بریلیوم می توان به اتصالات الکتریکی ، فنرها ، ابزار دقیق ، قطعات موتور هواپیما ، چرخ ها و پایه ها اشاره کرد.

ج) فلز و آلیاژهای فلزی بریلیوم را می توان در محصولات مصرفی مانند تلویزیون ها ، ماشین حساب ها ، رایانه ها ، ابزارهای مخصوص پارکینگ و تجهیزات ورزشی یافت. همچنین  بخشی از آلیاژهای دندان و پل های دندانی از این پودر فلزی ساخته می شود.

د) پودر و شمش بریلیم همچنین برای برخی از کاربردها به آلومینیوم ، نیکل ، روی و زیرکونیوم اضافه می شود. در کیسه های هوا اتومبیل از آلیاژهای بریلیوم-نیکل استفاده می شود. از آلیاژ بریلیوم و آلومینیوم جدیدا، در ساخت هواپیماهای جنگنده ، هلی کوپترها و سیستم های موشکی استفاده می شود.

از اکسید بریلیوم (BEO) برای ساخت سرامیک برای تجهیزات الکترونیکی ، الکتریکی و سایر تجهیزات استفاده می شود. اکسید بریلیم باعث افزایش سختی ، مقاومت ، هدایت گرمای و عایق الکتریکی خوب در این آلیاژها می شود.

چشم انداز کاربردرهای پودر بریلیم

تحولات مداومی که در حال اتفاق است نوید می دهد کل دینامیک این پودر و فلز به طور قابل توجهی تغییر خواهد کرد. تحقیقات نشان داده است که افزودن ۵٪ اکسید بریلیوم (BeO) به یک گلوله سوخت هسته ای معمولی ، عمر سوخت را تا ۲۵٪ افزایش می دهد. این سوخت اکسید اورانیوم-بریلیوم با کارایی بیشتری انرژی را از راکتور منتقل می کند و از تخریب سوخت به دلیل احتباس بیش از حد گرما جلوگیری می کند. این تحقیق اکنون در مرحله طراحی فرآیند است که با آزمایش میدانی دنبال می شود.

با فرض موفقیت این تحقیق ، انتظار می رود بازار BeO به طور چشمگیری افزایش یابد. بیش از ۴۰۰ راکتور هسته ای تجاری در جهان وجود دارد که تقریباً ۱۵۰ میلیون پوند اکسید اورانیوم در سال مصرف می کنند. صرفه جویی در هزینه تا ۲۵٪ وعده داده شده توسط سوخت مخلوط اورانیوم-بریلیوم فقط به هزینه های سوخت اولیه اکسید اورانیوم محدود نمی شود بلکه به هزینه کامل چرخه سوخت محدود می شود که صرفه جویی زیادی از هزینه های عملیاتی راکتور است. داده های تولید شده تا به امروز نشان می دهد که استفاده از سوخت اکسید مخلوط نیازی به هیچ گونه تغییری در راکتور یا سوخت ندارد ، بنابراین تغییر کار می تواند بدون محدودیت باشد. اگر سوخت ترکیبی پیشرفته توسط راکتورهای سراسر جهان استفاده شود ، مصرف بریلیم می تواند سالانه ۷.۵ میلیون پوند جهش پیدا کند.

خطرات و عوارض پودر بریلیم

کارگران صنایعی که پودر و فلز بریلیم در آنجا استفاده می شود، ممکن است در اثر استنشاق یا تماس از طریق هوا یا روی سطح در معرض مسمومیت بریلیم قرار بگیرند. استنشاق یا تماس با پودر و فلز بریلیوم می تواند باعث ایجاد پاسخ ایمنی شود که منجر به حساسیت فرد نسبت به عنصر بریلیم می شود. افراد مبتلا به حساسیت به بریلیوم در صورت استنشاق بریلیوم موجود در هوا پس از حساس شدن ، در معرض خطر ابتلا به یک بیماری ناتوان کننده ریه به نام بیماری مزمن بریلیوم (CBD) هستند. عنصر بریلیم ممکن است اثرات سو دیگری بر سلامتی مانند بیماری بریلیم حاد و سرطان ریه نیز داشته باشند.

حساسیت به بریلیم :

حساسیت به بریلیوم فعال سازی پاسخ ایمنی بدن به عنصر بریلیم است. حساسیت به بریلیم می تواند در اثر استنشاق یا قرار گرفتن پوست در معرض گرد و غبار ، بخار یا محلول های بریلیوم باشد. در حالی که هیچ علائم بالینی با حساسیت همراه نیست ، اما یک کارگر حساس در معرض استنشاق بریلیوم در معرض خطر ابتلا به CBD است.

بیماری مزمن بریلیوم:

CBD یک بیماری ریوی گرانولوماتوز مزمن است که پس از حساس شدن به بریلیوم ناشی از استنشاق عنصر بریلیوم موجود در هوا رخ می دهد. علائم رایج CBD تنگی نفس ، سرفه غیر قابل توضیح ، خستگی ، کاهش وزن ، تب و تعریق شبانه است. CBD می تواند از قرار گرفتن در معرض استنشاق بریلیوم در سطوح زیر ۰.۲ میکروگرم در متر مکعب حاصل شود. پیشرفت CBD می تواند در افراد مختلف،  متفاوت باشد.

به عنوان مثال ، پس از مواجهه اولیه با عنصر بریلیم ، برخی از کارگران ممکن است به سرعت علائم و نشانه های شدید CBD را تجربه کنند ، دیگران ممکن است علائم و نشانه هایی را تا ماه ها یا سالها پس از مواجهه اولیه تجربه نکنند. CBD می تواند به یک اختلال انسدادی مزمن ریه منجر شود ، در نتیجه این ابتلا باعث کاهش کیفیت زندگی و احتمال کاهش امید به زندگی می شود.

CBD بسیاری از علائم و نشانه ها را با سارکوئیدوز ریوی ، یک بیماری ریوی گرانولوماتوز با علت یا منشأ ناشناخته ، مشترک است. بدون تشخیص مناسب ، تشخیص CBD از سارکوئیدوز بسیار دشوار است.

سرطان ریه :

براساس مطالعات بیشمار در زمینه های شغلی مشخص شده است که قرار گرفتن در معرض بریلیم باعث سرطان ریه در انسان می شود. علاوه بر این ، آژانس بین المللی تحقیقات در مورد سرطان (IARC)  بریلیم را به عنوان یک ماده سرطان زا در گروه ۱ (سرطان زا برای انسان) طبقه بندی کرده است.