இண்டியத்தின் அறிமுகம்
இண்டியம் (குறியீடு In) ஒரு மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை நிறமுடைய, அதிக நெகிழ்ச்சித்தன்மை கொண்ட (ductile) மற்றும் தகடாக்கக்கூடிய (malleable) ஒரு பிந்தைய நிலை உலோகமாகும் (post-transition metal). இதன் அணு எண் 49 ஆகும், மேலும் இது பூமியின் மேலோட்டில் உள்ள அரிதான தனிமங்களில் ஒன்றாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இதன் தனித்துவமான பண்புகள், குறிப்பாக அதன் குறைந்த உருகுநிலை மற்றும் சிறந்த மின் கடத்துத்திறன் ஆகியவை பல்வேறு நவீன தொழில்நுட்பங்களில் இதை விலைமதிப்பற்றதாக ஆக்குகின்றன.
இண்டியம் எங்கு காணப்படுகிறது
இயற்கையில் காணப்படுதல்
இண்டியம் இயற்கையில் ஒரு தனித்த, சுதந்திரமான உலோகமாக கிடைப்பதில்லை. மாறாக, இது மற்ற அடிப்படை உலோகங்களின் தாதுக்களில் (ores) மிகக் குறைந்த அளவில், முக்கியமாக ஒரு சிறிய கூறாகக் காணப்படுகிறது. இது பெரும்பாலும் துத்தநாக சல்பைட் தாதுக்களுடன் (ஸ்பாலரைட் (sphalerite) போன்றது) தொடர்புடையது, ஆனால் ஈயம், தாமிரம் மற்றும் தகரம் சல்பைட் தாதுக்களிலும் காணப்படலாம். இந்த தாதுக்களில் இண்டியத்தின் செறிவு பொதுவாக மிகக் குறைவாக இருக்கும், பெரும்பாலும் ஒரு மில்லியனுக்கு ஒரு பகுதி (parts per million) அளவில் அளவிடப்படுகிறது.
தொழில்துறை பிரித்தெடுத்தல்
குறைந்த செறிவின் காரணமாக, இண்டியம் முதன்மையாக மற்ற உலோகங்கள், குறிப்பாக துத்தநாகம், சுத்திகரிக்கப்படும் போது ஒரு துணைப் பொருளாக (byproduct) பெறப்படுகிறது. தொழில்துறை செயல்பாட்டில், இண்டியம் கொண்ட துத்தநாக தாதுக்கள் முதலில் செறிவூட்டப்பட்டு, பின்னர் வறுத்தல் (roasting) மற்றும் மின்பிரிப்பு (electrowinning) மூலம் செயலாக்கப்படுகின்றன. இந்த படிநிலைகளின் போது, இண்டியம் சில குறிப்பிட்ட எச்சங்கள் அல்லது இடைநிலை தயாரிப்புகளில், அதாவது புகை தூசி (flue dusts) அல்லது மின்பகுளி சுத்திகரிப்பு சேறுகளில் (electrolyte purification sludges) குவிகிறது.
இந்த இண்டியம் செறிந்த துணைப் பொருட்கள் பின்னர் மேலும் இரசாயன செயலாக்கத்திற்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. இதில் பொதுவாக அமிலங்களுடன் கசிவுசெய்து (leaching) இண்டியத்தை கரைப்பது, அதைத் தொடர்ந்து மற்ற உலோகங்களிலிருந்து இண்டியத்தைப் பிரிக்க கரைப்பான் பிரித்தெடுக்கும் நுட்பங்கள் (solvent extraction techniques) ஆகியவை அடங்கும். இறுதியாக, சுத்திகரிக்கப்பட்ட இண்டியம் சேர்மங்கள், பெரும்பாலும் மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis) அல்லது இரசாயன குறைப்பு (chemical reduction) மூலம் ஒடுக்கப்பட்டு, இண்டியம் உலோகம் பெறப்படுகிறது.
இந்தியாவில், ராஜஸ்தானில் உள்ள ஹிந்துஸ்தான் ஜிங்க் லிமிடெட் (Hindustan Zinc Limited) போன்ற நிறுவனங்களால் நடத்தப்படும் துத்தநாகச் சுரங்க செயல்பாடுகள் ஸ்பாலரைட் தாதுக்களைச் செயலாக்குகின்றன. இந்த தாதுக்கள் இயற்கையாகவே குறைந்த அளவு இண்டியத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், இண்டியத்தை ஒரு தனி தயாரிப்பாகப் பிரித்தெடுப்பதன் வணிகச் சாத்தியக்கூறு, இண்டியத்தின் செறிவு மற்றும் சுத்திகரிப்பு செயல்முறையின் ஒட்டுமொத்த பொருளாதாரத்தைப் பொறுத்தது. இருப்பினும், துத்தநாகம் பரவலாக வெட்டப்பட்டு செயலாக்கப்படும் இடங்களில் இண்டியத்தை மீட்டெடுப்பதற்கான சாத்தியம் உள்ளது.
இண்டியத்தின் பொதுவான அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
வெளிப்படையான கடத்தும் பூச்சுகள் (Coatings)
இண்டியத்தின் மிக முக்கியமான பயன்பாடுகளில் ஒன்று இண்டியம் டின் ஆக்சைடு (Indium Tin Oxide - ITO) வடிவில் உள்ளது. இந்த சேர்மம் வெளிப்படையான கடத்தும் படலங்கள் (transparent conductive films) தயாரிப்பில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும், அவை பல்வேறு காட்சித் தொழில்நுட்பங்களுக்கு (display technologies) அவசியமானவை. ITO படலங்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
- ஸ்மார்ட்போன்கள், டேப்லெட்டுகள் மற்றும் ஊடாடும் டிஸ்ப்ளேக்களுக்கான தொடுதிரைகள்
- திரவ படிகக் காட்சிகள் (Liquid Crystal Displays - LCDs)
- தொலைக்காட்சிகள் மற்றும் மொபைல் சாதனங்களில் ஆர்கானிக் ஒளி-உமிழும் டையோடு (Organic Light-Emitting Diode - OLED) திரைகள்
- சூரிய மின் தகடுகள் (Solar panels)
இந்த மின்னணு சாதனங்களுக்கான தேவை, குறிப்பாக ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் தொலைக்காட்சிகளுக்கான தேவை இந்தியாவில் கணிசமாக உள்ளது. இதனால், இறக்குமதி செய்யப்பட்ட மற்றும் உள்நாட்டில் தயாரிக்கப்படும் மின்னணு பாகங்களின் அசெம்ப்ளியில் (assembly) ITO ஒரு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருளாகும்.
குறைந்த உருகுநிலை கலப்புலோகங்கள் (Alloys) மற்றும் பற்றவைப்பான்கள் (Solders)
இண்டியத்தின் குறைந்த உருகுநிலை (156.6°C) அதை அசாதாரணமாக குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட கலப்புலோகங்களை (alloys) உருவாக்க ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. இந்த கலப்புலோகங்கள் பின்வரும் பயன்பாடுகளில் காணப்படுகின்றன:
- ஈயம் இல்லாத பற்றவைப்பான்கள் (Lead-free solders): சர்க்யூட் போர்டுகளில் (circuit boards) உள்ள கூறுகளை இணைக்க மின்னணுத் துறையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஈயம் அடிப்படையிலான பற்றவைப்பான்களுக்கு சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்றாக இவை திகழ்கின்றன.
- உருகுக்கூடிய கலப்புலோகங்கள் (Fusible alloys): தீயணைப்பு தெளிப்பான் அமைப்புகள் (fire sprinkler systems) போன்ற பாதுகாப்பு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு கலப்புலோகம் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் உருகி தெளிப்பானைச் செயல்படுத்துகிறது.
- வெப்ப இடைமுகப் பொருட்கள் (Thermal interface materials): மின்னணு சாதனங்களில் திறமையான வெப்பப் பரிமாற்றத்திற்காக.
- பல் கலப்புலோகங்கள் (Dental alloys): சில சிறப்பு பல் கலப்புலோகங்களில் இண்டியம் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது.
ஒளி-உமிழும் டையோட்கள் (LEDs)
இண்டியம், இண்டியம் காலியம் நைட்ரைடு (Indium Gallium Nitride - InGaN) என்ற குறைக்கடத்திப் பொருளில் (semiconductor material) ஒரு முக்கிய தனிமமாகும். நீல மற்றும் வெள்ளை ஒளி-உமிழும் டையோட்களை (Light-Emitting Diodes - LEDs) உருவாக்குவதற்கு இந்த சேர்மம் அடிப்படையாகும். InGaN அடிப்படையிலான LEDகள் பின்வரும் இடங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
- வீடுகள், அலுவலகங்கள் மற்றும் தெருவிளக்குகளுக்கான ஆற்றல் திறன் கொண்ட விளக்கு தீர்வுகளில்
- LCD திரைகளுக்கான பின்னொளி (backlighting)
- மின்னணு சாதனங்களில் குறியீட்டு விளக்குகள் (indicator lights)
- லேசர் டையோட்கள் (Laser diodes)
ஆற்றல் திறன் முன்முயற்சிகளால் உந்தப்பட்டு, இந்தியாவில் LED விளக்குகளின் பரவலான பயன்பாடு, இத்துறையில் இண்டியத்தின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
சூரிய மின்கலங்கள் (Solar Cells)
இண்டியம், காப்பர் இண்டியம் காலியம் செலனைடு (Copper Indium Gallium Selenide - CIGS) சூரிய மின்கலங்கள் எனப்படும் ஒரு வகை மெல்லிய-படல ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்பத்தில் (thin-film photovoltaic technology) ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். இந்த மின்கலங்கள் அவற்றின் அதிக செயல்திறன், நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் குறைந்த ஒளி நிலைகளில் ஒப்பீட்டளவில் சிறந்த செயல்திறனுக்காக மதிக்கப்படுகின்றன. சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்கள் சந்தையில் ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், CIGS தொழில்நுட்பம் ஒரு மாற்றீட்டை வழங்குகிறது, குறிப்பாக குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு (niche applications) அல்லது நெகிழ்வுத்தன்மை தேவைப்படும்போது. இந்தியாவில் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் சூரிய மின் உற்பத்தி மீதான அதிகரித்து வரும் கவனம், இண்டியத்தைப் பயன்படுத்தும் பல்வேறு சூரிய மின்கலத் தொழில்நுட்பங்கள் மீதான தொடர்ச்சியான ஆர்வத்தைக் குறிக்கிறது.
சிறப்புப் பூச்சுகள் (Specialised Coatings)
வெளிப்படையான கடத்திகளுக்கு அப்பால், இண்டியம் அதன் தனித்துவமான பண்புகள் காரணமாக மற்ற சிறப்புப் பூச்சுகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இவற்றில் அடங்கும்:
- அரிப்பு-எதிர்ப்பு பூச்சுகள் (Corrosion-resistant coatings): விமான எஞ்சின் பேரிங்குகள் (aircraft engine bearings) போன்ற கூறுகளுக்கு அவற்றின் ஆயுள் மற்றும் தேய்மானம் மற்றும் அரிப்புக்கு எதிரான எதிர்ப்பை மேம்படுத்தப் பூசப்படுகின்றன.
- வெற்றிட சீல் (Vacuum sealing): அதன் தகடாக்கக்கூடிய தன்மை (malleability) மற்றும் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைகளில் ஒரு பயனுள்ள சீலை உருவாக்கும் திறன் காரணமாக, குறிப்பாக உறைபனி உபகரணங்களில் (cryogenic equipment), குறைந்த-வெப்பநிலை வெற்றிட சீலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- கண்ணாடி பூச்சுகள் (Glass coatings): சில ஜன்னல் பயன்பாடுகளில் பிரதிபலிப்பு அல்லது வெப்ப-ஒழுங்குபடுத்தும் பண்புகளை உருவாக்க கண்ணாடி பரப்புகளில் பூசப்படுகின்றன.