Keanekaragaman Aplikasi Logam Hafnium

Sebagian besar hafnium yang dihasilkan digunakan dalam pembuatan batang kendali reaktor nuklir.[28]

Tingkatkan proyek Anda dengan kawat hafnium Premium kami: ukuran presisi mulai dari 0,8 mm hingga 6 mm untuk kinerja unggul.

Standar:

Hafnium memiliki aplikasi teknis yang terbatas karena beberapa faktor. Pertama, ia sangat mirip dengan zirkonium, unsur yang lebih melimpah dan dapat digunakan dalam banyak kasus. Kedua, hafnium murni belum tersedia secara luas hingga akhir tahun 1950-an ketika hafnium menjadi produk sampingan dari kebutuhan industri nuklir akan zirkonium bebas hafnium.

Aplikasi:

Reaktor nuklir

Inti dari beberapa isotop hafnium masing-masing dapat menyerap banyak neutron. Hal ini menjadikan hafnium sebagai bahan yang baik untuk batang kendali reaktor nuklir. Penampang penangkapan neutronnya (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] adalah sekitar 600 kali lipat dari zirkonium (elemen lain yang merupakan penyerap neutron yang baik untuk batang kendali adalah kadmium dan boron). Sifat mekanik yang sangat baik dan sifat ketahanan korosi yang luar biasa memungkinkan penggunaannya dalam lingkungan reaktor air bertekanan yang keras.[28] Reaktor riset Jerman FRM II menggunakan hafnium sebagai penyerap neutron.[60] Hal serupa juga terjadi pada reaktor militer, khususnya reaktor kapal selam angkatan laut AS, untuk memperlambat laju reaktor yang terlalu tinggi.[61][62] Hal ini jarang ditemukan di reaktor sipil, inti pertama Pembangkit Listrik Tenaga Atom Shippingport (konversi reaktor angkatan laut) menjadi pengecualian.[63]

Paduan

Nosel roket yang mengandung hafnium dari Modul Bulan Apollo di pojok kanan bawah

Hafnium digunakan dalam paduan dengan besi, titanium, niobium, tantalum, dan logam lainnya. Paduan yang digunakan untuk nozel pendorong roket cair, misalnya, mesin utama Modul Bulan Apollo, adalah C103 yang terdiri dari 89% niobium, 10% hafnium, dan 1% titanium.[64]

Penambahan sedikit hafnium meningkatkan kepatuhan kerak oksida pelindung pada paduan berbasis nikel. Dengan demikian meningkatkan ketahanan terhadap korosi, terutama pada kondisi suhu siklik yang cenderung merusak kerak oksida, dengan menginduksi tekanan termal antara material curah dan lapisan oksida.

Mikroprosesor

Senyawa berbasis hafnium digunakan di gerbang transistor sebagai isolator pada sirkuit terpadu generasi 45 nm (dan di bawahnya) dari Intel, IBM, dan lainnya. Senyawa berbasis hafnium oksida adalah dielektrik k tinggi yang praktis, memungkinkan pengurangan arus bocor gerbang sehingga meningkatkan kinerja pada skala tersebut.[70][71][72]

Geokimia isotop

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) dan sering menjadi fokus studi hafnium di bidang geologi.[77] Hafnium mudah tersubstitusi ke dalam kisi kristal zirkon dan oleh karena itu sangat tahan terhadap mobilitas dan kontaminasi hafnium. Zirkon juga memiliki rasio Lu/Hf yang sangat rendah, sehingga koreksi lutetium awal menjadi minimal. Meskipun sistem Lu/Hf dapat digunakan untuk menghitung "usia model", yaitu waktu yang diperoleh dari reservoir isotop tertentu seperti mantel yang terkuras, "usia" ini tidak memiliki signifikansi geologis yang sama seperti sistem Lu/Hf lainnya. teknik geokronologi sebagai hasilnya sering kali menghasilkan campuran isotop dan dengan demikian memberikan usia rata-rata bahan asal bahan tersebut.

Garnet adalah mineral lain yang mengandung hafnium dalam jumlah besar untuk bertindak sebagai geochronometer. Rasio Lu/Hf yang tinggi dan bervariasi yang ditemukan pada batu garnet membuatnya berguna untuk menentukan penanggalan peristiwa metamorf.

Kegunaan lainnya

Karena ketahanannya terhadap panas dan afinitasnya terhadap oksigen dan nitrogen, hafnium merupakan pemulung oksigen dan nitrogen yang baik dalam lampu berisi gas dan lampu pijar. Hafnium juga digunakan sebagai elektroda dalam pemotongan plasma karena kemampuannya melepaskan elektron ke udara.[79]

Kandungan energi yang tinggi sebesar 178m2Hf menjadi perhatian program yang didanai DARPA di AS. Program ini akhirnya menyimpulkan bahwa penggunaan isomer nuklir hafnium 178m2Hf yang disebutkan di atas untuk membuat senjata berdaya ledak tinggi dengan mekanisme pemicu sinar-X—sebuah penerapan emisi gamma terinduksi—tidak mungkin dilakukan karena biayanya yang mahal. Lihat kontroversi hafnium.

Senyawa hafnium metalosen dapat dibuat dari hafnium tetraklorida dan berbagai spesies ligan tipe siklopentadiena. Mungkin hafnium metalosen yang paling sederhana adalah hafnosen diklorida. Metalosen Hafnium adalah bagian dari kumpulan besar katalis metalosen logam transisi Grup 4 [80] yang digunakan di seluruh dunia dalam produksi resin poliolefin seperti polietilen dan polipropilen.

Katalis hafnium piridil-amido dapat digunakan untuk polimerisasi propilena iso-selektif terkontrol yang kemudian dapat dikombinasikan dengan polietilen untuk membuat plastik daur ulang yang jauh lebih keras.

Hafnium diselenide dipelajari dalam spintronik berkat gelombang kepadatan muatan dan superkonduktivitasnya.