Las diversas aplicaciones del hafnio metálico

La mayor parte del hafnio producido se utiliza en la fabricación de barras de control para reactores nucleares.[28]

Mejore sus proyectos con nuestro alambre de hafnio Premium: tamaños de precisión de 0.8 mm a 6 mm para un rendimiento superior.

Estándares:

El hafnio tiene aplicaciones técnicas limitadas debido a algunos factores. En primer lugar, es muy similar al circonio, un elemento más abundante que se puede utilizar en la mayoría de los casos. En segundo lugar, el hafnio puro no estuvo ampliamente disponible hasta finales de la década de 1950, cuando se convirtió en un subproducto de la necesidad de la industria nuclear de circonio libre de hafnio.

Aplicaciones:

Reactores nucleares

Cada uno de los núcleos de varios isótopos de hafnio puede absorber múltiples neutrones. Esto convierte al hafnio en un buen material para las barras de control de los reactores nucleares. Su sección transversal de captura de neutrones (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] es aproximadamente 600 veces mayor que la del circonio (otros elementos que son buenos absorbentes de neutrones para las barras de control son el cadmio y el boro). Excelentes propiedades mecánicas y excepcionales propiedades de resistencia a la corrosión permiten su uso en el duro entorno de los reactores de agua a presión.[28] El reactor de investigación alemán FRM II utiliza hafnio como absorbente de neutrones.[60] También es común en los reactores militares, particularmente en los reactores submarinos navales de EE. UU., reducir las velocidades de los reactores que son demasiado altas. Rara vez se encuentra en reactores civiles, siendo una excepción notable el primer núcleo de la central atómica de Shippingport (una conversión de un reactor naval).

Aleaciones

La boquilla del cohete que contiene hafnio del módulo lunar Apollo en la esquina inferior derecha

El hafnio se utiliza en aleaciones con hierro, titanio, niobio, tantalio y otros metales. Una aleación utilizada para las boquillas de los propulsores de cohetes líquidos, por ejemplo, el motor principal de los módulos lunares Apollo, es la C103, que consta de 89% de niobio, 10% de hafnio y 1% de titanio.[64]

Pequeñas adiciones de hafnio aumentan la adherencia de las incrustaciones protectoras de óxido en las aleaciones a base de níquel. De este modo, mejora la resistencia a la corrosión, especialmente en condiciones de temperatura cíclicas que tienden a romper las incrustaciones de óxido, al inducir tensiones térmicas entre el material a granel y la capa de óxido.

Microprocesadores

Los compuestos a base de hafnio se emplean en puertas de transistores como aislantes en la generación de circuitos integrados de 45 nm (e inferiores) de Intel, IBM y otros. Los compuestos a base de óxido de hafnio son dieléctricos prácticos de alta k, que permiten la reducción de la corriente de fuga de la compuerta, lo que mejora el rendimiento a tales escalas.

Geoquímica de isótopos

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) y suele ser el foco de los estudios de hafnio en geología.[77] El hafnio se sustituye fácilmente en la red cristalina del circón y, por lo tanto, es muy resistente a la movilidad y la contaminación del hafnio. El circonio también tiene una relación Lu/Hf extremadamente baja, lo que hace que cualquier corrección del lutecio inicial sea mínima. Aunque el sistema Lu/Hf puede utilizarse para calcular una "edad modelo", es decir, el momento en el que se obtuvo de un depósito isotópico determinado, como el manto agotado, estas "edades" no tienen el mismo significado geológico que otras Las técnicas geocronológicas ya que los resultados a menudo producen mezclas isotópicas y, por lo tanto, proporcionan una edad promedio del material del que se deriva.

El granate es otro mineral que contiene cantidades apreciables de hafnio para actuar como geocronómetro. Las altas y variables proporciones Lu/Hf que se encuentran en el granate lo hacen útil para datar eventos metamórficos.

Otros usos

Debido a su resistencia al calor y su afinidad por el oxígeno y el nitrógeno, el hafnio es un buen eliminador de oxígeno y nitrógeno en lámparas incandescentes y llenas de gas. El hafnio también se utiliza como electrodo en el corte por plasma debido a su capacidad para liberar electrones al aire.[79]

El alto contenido energético de 178 m2Hf fue la preocupación de un programa financiado por DARPA en Estados Unidos. Este programa finalmente llegó a la conclusión de que utilizar el isómero nuclear de hafnio 178m2Hf mencionado anteriormente para construir armas de alto rendimiento con mecanismos de activación de rayos X (una aplicación de emisión gamma inducida) era inviable debido a su coste. Ver controversia sobre el hafnio.

Los compuestos de metaloceno de hafnio se pueden preparar a partir de tetracloruro de hafnio y diversas especies de ligandos de tipo ciclopentadieno. Quizás el metaloceno de hafnio más simple sea el dicloruro de hafnoceno. Los metalocenos de hafnio son parte de una gran colección de catalizadores de metaloceno de metales de transición del Grupo 4 [80] que se utilizan en todo el mundo en la producción de resinas de poliolefina como polietileno y polipropileno.

Se puede utilizar un catalizador de piridil-amido hafnio para la polimerización isoselectiva controlada de propileno, que luego se puede combinar con polietileno para fabricar un plástico reciclado mucho más resistente.

El diseleniuro de hafnio se estudia en espintrónica gracias a su onda de densidad de carga y superconductividad.