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Les utilisations les plus innovantes du silicium

Les utilisations les plus innovantes du silicium


[Source de l'image: Édité / Wikipedia]

Le silicium est sans doute l'un, sinon, l'élément le plus important de l'évolution des sciences humaines à travers l'histoire moderne et la révolution industrielle. L'élément a été découvert en 1824 par le chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius après avoir chauffé des copeaux de potassium à l'intérieur d'un récipient, puis lavé les résidus et les sous-produits. Collé à l'intérieur du conteneur est resté du silicium presque pur.

Le silicium est maintenant produit en chauffant du sable avec du carbone à des températures proches 2200 ° C. C'est le septième élément le plus abondant de l'univers et l'un des éléments les plus polyvalents constamment utilisés et mis en œuvre dans les produits par l'homme.

Fours

Peu de temps après l'ère glaciaire, une nouvelle ère de l'humanité a commencé. Autour 8000 avant JC Les gens du Moyen-Orient ont déjà commencé à cultiver. Avec un afflux de matériaux et d'aliments, de nouvelles méthodes ont dû être développées afin de les stocker pendant de longues périodes. Bien que le feu ait été utilisé pendant de nombreuses années auparavant, il était largement libre et plutôt dangereux. Avec un besoin d'un meilleur contrôle du feu, des fours en argile ont été développés. Argile, avec une grande composition de Kaolinite (Al2Si2O5 (OH) 4) s'est avéré être incroyablement résistant à la chaleur, tout en pouvant être facilement moulé lorsqu'il est mouillé. Bien qu'ils conservent une fonctionnalité simpliste, les fours se sont avérés être une ressource inutilisable. Les fours ont permis aux premières générations de conserver la nourriture et de durcir les briques, permettant ainsi aux populations de croître, car des maisons plus solides structurellement pourraient être produites en temps opportun et durer des générations. L'afflux massif de denrées alimentaires et de matériaux de construction allait devenir une partie intégrante de la prospérité et de la survie des générations futures.

Verre

Bien que cela ne soit pas évident, le verre a joué un rôle important dans l'épanouissement de l'humanité, les premières générations se sont fortement appuyées sur le verre naturel, l'obsidienne pour créer des couteaux, des pointes de flèches et même de l'argent. Cependant, les premières productions de verre remontent à la Syrie en 5000BC.Avec une quantité manifestement importante de silicone résidant à l'intérieur et sur la croûte terrestre, ce n'était qu'une question de temps jusqu'à ce que quelqu'un voit la roche fondre et durcir en verre. Cependant, au début de la fabrication du verre, il s'est avéré étrangement difficile de travailler avec du verre.

Les fours de fusion du verre étaient plutôt petits avec à peine assez de chaleur pour faire fondre le verre. Cependant, après l'invention syrienne du tuyau de soufflage, la production de verre est devenue plus facile, plus rapide et plus économique. L'empire romain a largement adopté la fabrication du verre et l'a mise en œuvre dans tous les pays sous son contrôle. Les artisans verriers ont découvert de nouvelles façons de rendre le verre plus solide, plus clair et plus résistant aux fractures.

Aujourd'hui, le verre est implémenté dans pratiquement tous les bâtiments. Aujourd'hui, le verre peut être presque aussi résistant que l'acier, suffisamment résistant pour résister à plusieurs balles et utilisé pour produire de l'électricité. Bien que certains matériaux clairs aient été développés à partir de plastiques et même de bois, le verre reste le plus polyvalent, ce qui en fait le choix évident.

Transistors et utilisation électronique

Il serait impossible de discuter des innovations du silicium sans évoquer ses implémentations les plus remarquables avec le monde électronique, se faisant même un nom au sein de la Silicon Valley des États-Unis. En ce qui concerne spécifiquement les transistors, le silicium a conduit au développement des plus grandes réalisations de l'homme: des ordinateurs puissants et durables.

Le silicium n'est ni un métal ni un non-métal. Il appartient à la même famille que le carbone - le métalloïde. Le silicium démontre les propriétés des métaux et des non-métaux, capables de transmettre un courant selon qu'il est chargé ou non. Ainsi, une position «on» ou «off» peut être obtenue, permettant la fonction binaire.

Alors que les premiers transistors étaient fabriqués à partir de germanium, leurs restrictions de températures de fonctionnement et les problèmes de fuite de courant à l'état «off» ont gravement gêné leurs potentiels de fonctionnement. Bien que le silicium soit plus difficile à travailler, le silicium de haute pureté "de qualité semi-conducteur" permet aux dispositifs de fonctionner de -55 à 125 ° C - une amélioration significative du potentiel de calcul. En 1954, le chimiste des Bell Labs, Morris Tanenbaum, a développé le premier transistor fonctionnel en silicium, changeant à jamais le monde des ordinateurs.

Cellules solaires

Le silicium est devenu un point focal majeur pour les scientifiques et les ingénieurs. Au début de 1954, l'ingénieur Daryl Chapin et le physicien Gerald Pearson ont travaillé sur une méthode particulière dans laquelle une couche d'atomes de bore était diffusée dans des plaquettes de silicium de type n qui à leur tour ont créé de grandes zones de jonctions p-n résidant légèrement sous la surface. L'éclairage d'une source lumineuse sur les jonctions a généré un fort courant électrique comme basé sur l'effet photovoltaïque découvert par Ohl en 1940, (1940 Milestone). L'appareil a pu maintenir une efficacité approchant 6 pour cent. Le nouvel appareil a été surnommé le "batterie solaire«Avant les années 50, les cellules solaires étaient déjà utilisées à grande échelle, alimentant les systèmes téléphoniques ruraux et les satellites spatiaux.

Aujourd'hui, le silicium est implémenté dans pratiquement tous les projets. La polyvalence des silicons lui permet de résister à la chaleur tout en conservant les propriétés métalloïdes qui ont permis la fabrication de transistors. Aujourd'hui, le silicium est devenu une composante intégrale de l'électronique, tout en étant encore fortement implémenté dans les produits de construction. Le silicium est le matériau le plus polyvalent au monde, c'est l'un des éléments les plus importants sur Terre. Avec lui, de nombreuses, sinon la plupart des innovations mondiales ont été créées en grande partie grâce à la découverte du silicium.

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Écrit par Maverick Baker


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