7. ボーキサイト（アルミニウム鉱石）
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アルミニウムの主鉱石であるボーキサイトは、主にギブサイト（Al(OH)3）、ベーマイト（�-AlO(OH)）、ダイアスポア（α-AlO(OH)）などの水酸化アルミニウム鉱物の組み合わせです。アルミニウムはシリコンのような半導体でも銅のような主導体でもありませんが、軽量、優れた熱伝導性、耐腐食性など、さまざまな特性を兼ね備えているため、エレクトロニクス事業には欠かせない存在となっています。
ボーキサイトからアルミニウムを抽出する作業は複雑で、エネルギーを大量に消費します。作業はバイヤー法から始まります。この方法では、高温高圧下でボーキサイトを水酸化ナトリウムに溶解してアルミン酸ナトリウムを生成します。溶解したアルミニウムは、溶液が冷えると沈殿し、水酸化アルミニウムの結晶を形成します。その後、水酸化アルミニウムを焼成して、アルミナとも呼ばれる酸化アルミニウムを生成します。最後にホール・エルー法があります。アルミナを溶融氷晶石浴で電気分解して還元し、金属アルミニウムを生成します。
アルミニウムは、そのユニークな特性によりさまざまなツールや部品の性能と寿命が向上するため、電子機器分野で多くの用途があります。電子機器のケースやエンクロージャは、アルミニウムの最も明白な用途の 1 つです。アルミニウムは軽量で、強度があり、見た目も美しいため、多くのコンピューター、携帯電話、タブレット、その他のポータブル電子機器は金属製です。アルミニウムの優れた熱伝導性により、これらのエンクロージャは受動的なヒートシンクとしても機能し、内部コンポーネントによって発生する熱を放散するのに役立ちます。
特にデバイスが高性能で小型になるにつれ、熱制御は電子設計の基本要素となっています。アルミニウムは熱伝導率が高いため、ヒートシンクや熱管理システムに最適です。特にCPU、GPU、その他の高性能回路では、これらの部品はコンピューターにとって不可欠です。アルミニウムの効率的な熱伝達と放散能力は、理想的な動作温度を維持するのに役立ち、電子機器の信頼性と寿命を保証します。
電子製造の分野では、電解コンデンサーはアルミニウムから広く生産されています。多くの電子回路の基礎となるこれらの部品は、電気エネルギーを蓄え、放出します。部品全体のサイズは適度に抑えられていますが、これらのコンデンサーに使用されているアルミ箔は、電荷を蓄えるための大きな表面積を提供します。この用途は、アルミニウムがいかに簡単に、非常に薄くて丈夫なシートにできるかを示しています。
銅ほどではありませんが、アルミニウムの優れた電気伝導性は、特に重量が重要な考慮事項となる配線用途に適しています。アルミニウム配線は、総重量の軽減が燃費向上に関係する航空宇宙や自動車エレクトロニクスの用途で銅の望ましい代替品となる可能性があります。一部の高圧送電線にも芯線にアルミニウムが使用されており、軽量であるため支持建物間のスパンを長くすることができます。
電子機器用途におけるこの金属のもう一つの大きな利点は、耐腐食性です。アルミニウムは空気中で急速に薄い保護酸化被膜を形成し、それ以上の腐食を防ぎます。アルミニウムは本来的に保護機能を備えているため、過酷な環境や変化する気象条件にさらされる部品に最適です。このような部品の例としては、屋外用電子ディスプレイ、電子機器の耐候性筐体、船舶用電子機器などがあります。
アルミニウムは、特に優れた放熱を必要とする用途で、プリント回路基板 (PCB) の基板材料として使用されることがあります。高出力 LED 照明、自動車用電子機器、および熱管理が重要なその他の用途では、アルミニウムコア PCB が使用されます。これは、アルミニウムの層が絶縁材料の層と銅回路の間に配置されているものです。
電子機器分野が発展し、より小型で、より強力で、エネルギー効率の高いデバイスへの傾向が定着するにつれて、アルミニウムの重要性はおそらく高まるでしょう。アルミニウムベースの材料、たとえばアルミニウム空気電池やアルミニウムベースの半導体を調査すると、この柔軟な金属の電子機器における重要性をさらに高める可能性のある将来の用途が示されます。
電子機器やその他の分野でのアルミニウムの需要の高まりにより、環境に優しい製造とリサイクルへの注目が高まっています。アルミニウムのリサイクル性はよく知られており、リサイクルされたアルミニウムには、ボーキサイトから一次アルミニウムを作成するために必要なエネルギーの約 5% しか必要ありません。環境の観点から見ると、アルミニウムの金属の耐久性と再利用性、そしてこのエネルギー効率により、アルミニウムはますます魅力的な材料となっています。
本質的には、ボーキサイトとアルミニウムは他の特定の元素ほど電子機器と直接結びついていないかもしれませんが、その重要性は注目に値し、高まっています。軽量で堅牢な筐体から効果的な熱管理、さまざまな電子部品の機能の実現まで、ボーキサイトから生成されるアルミニウムは、常に変化する電子技術分野において依然として重要なコンポーネントです。
