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未来锡的新应用

编写时间:2015-11-13  点击次数:439次


新型阻燃剂应用领域


虽然总体而言锡基阻燃剂(主要为锡酸锌和羟基锡酸锌)在聚合物中的使用量日益递增,但是其在纤维及纺织品中的用量却微乎其微。如同其他基质一样,三氧化锑+溴系的阻燃剂应用广泛,但是有关其毒性的担忧,却迫使其承受着越来越大的压力,尤其是近期欧洲的主要的两大阻燃剂生产商正在考虑采用锡基阻燃剂。ITRI国际锡业协会(前身为国际锡研究所)在此领域已经有将近30年的研究及经验,最近采用水胶锡处理的工作表明:在阻燃纤维、地毯以及纺织品应用领域,无毒锡体系将有广阔的市场前景。


热电转换材料


锡与其他元素结合并加热时,能够发挥多种神奇功效。目前正在研发可将热量转化为电能的新型材料。其他含锡材料可具有磁性并能移动。该技术可搜集利用废热进行循环发电(例如:汽车尾气)。


一种此类材料是基于镍钴锰锡的新型合金,其磁性能够随着温度的变化而改变,既可无磁性也可具备强磁性。另外一种在该领域极具前景的锡基材料是含掺杂剂的碲化锡——倘若热电效应足够强大,那么应用领域将涉及发电、制冷以及光子传感装置。


太阳能薄膜电池


锡在下一代太阳能电池材料的竞赛中领先。今天的太阳能电池使用昂贵和稀有的元素,比如镓。而更多的“资源丰富”的材料正在被考虑。锌黄锡,包含30%的锡,是第一个在IBM的研究实验室中通过10%效能障碍的材料。

太阳能电池技术(经常也被称为光伏电池)正在快速发展,并且被认为是新能源技术优先发展的领域。传统的多晶/单晶硅材料将逐步会被光电材料薄膜取代,这种新技术预期会在未来几年主导太阳能电池市场。

锡氧化物已经在透明导电顶层有适量的应用(当前技术广泛采用)。主要用在铟-锡氧化物(ITO)导电膜中,但是可能会逐渐的被掺杂氧化锡的氟取代。

如果被IBM测量的10%的效能能够得到进一步增加,用在光吸收层中的碲化镉和铜---硒,可能被含锡30%的锌黄锡(铜--硫化锡)替代。而在中国,有数十个高校研究小组正在此领域进行研究。


锂离子电池


锂离子电池的全球市场有望在未来十年内飞速发展,倘若能够广泛应用于电动车,其发展速度将更加惹人瞩目。锡所面临的机遇主要源于阳极材料,其中锡基复合体系的容量要显著高于传统的石墨阳极。包括索尼、3M和三菱公司在内的锂离子电池主要生产商,旗下的商务电池均可能采用锡基阳极材料。


当前研究表明:锡还可以用于阴极材料(包括锂钴氧化物或锂锰氧化物等常规阶段均可使用锡)以及电解质自身(锡可用于锂离子复合电解质体系),但是上述领域的研究仍处于初期阶段。


不锈钢


20111月,新日本制铁公司(Nippon Steel)宣布最新开发出了NSSC FW系列锡基不锈钢。日本最大的不锈钢生产商Sumikin不锈钢公司作为合作伙伴也参与了产品研发。该产品荣获了2010年度日经卓越产品服务奖。


此项技术采用极少量锡,用以替代FW1 FW2钢种中所含的全部镍和部分铬含量(锡含量分别为0.11%0.13%)。据称其抗腐蚀性能可与现有产品媲美,且成型性能更佳。从成本波动及可持续性角度而言,减少镍铬用量是该行业的理想目标所在。


新日本制铁公司声称:该新型钢种“最可能与占据不锈钢市场一半份额的两个主要钢种并驾齐驱”。鉴于2010年的不锈钢市场总量为3050万吨,这就相当于每年新增锡用量约15,000吨。目前此项新技术并没有得到充分的推广与应用,但在国内也有一些老牌钢铁研究院校开始对此技术进行了探究。


例如与中国主要生产商相比,日本所占的不锈钢市场份额较小。此外还存在其他具有竞争力的无镍不锈钢技术。尽管如此,这对于锡而言仍不失为一次良机,并有望对未来市场造成重大影响。


燃油催化剂


以锡合金球为基础的燃料催化剂已经问世超过30年,同时还可以大幅削减有毒废气的排放


然而,针对此项技术的广泛质疑已严重阻碍了其市场拓展。ITRI正积极着手开展该领域的相关工作:确定该技术的性能优越性;以及阐明此类催化剂对燃料的作用机理。目前,美国的一家研究机构也在积极地评估锡与燃油的作用机制。


尽管目前锡在该领域的使用量每年只有数十吨,但是ITRI的研究成果,以及产品重新设计所带来的催化效能提升,将有助于将锡消费量提高到每年5,000-10,000吨。


动物保健品


锡化合物用于人类及动物保健品的历史记录相当悠久,虽然该领域的实际锡用量一度非常有限,而且应用领域主要集中在牙科行业。


然而,近期围绕锡锌协同抗菌效果的研制开发,已经极大地拓展了市场前景。锡化合物保健品可以用于防治牛科动物、马科动物、犬科动物以及其他动物界的皮肤病。


很难在初期阶段对潜在锡用量进行估测,但是仅就美国而言,每年锡用量达到500-1,000吨较为切合实际。未来包括人类保健品在内的研制开发,已经列入了考虑范畴。同时,ITRI拟在未来数年内继续密切跟进此项技术。