Los metaloides representan un grupo especial de elementos que forman el puente entre los metales y los no metales. Estos siete increíbles componentes influyen en la tecnología moderna de una manera de la que la mayoría de la gente ni siquiera se da cuenta. Los 7 componentes de metaloides que hacen funcionar los numerosos dispositivos que se utilizan a diario son los chips informáticos y los paneles solares.

En 2024, las ventas mundiales de semiconductores se estimaron en 627.600 millones, es decir, 19,1% más que el año anterior. Este aumento demuestra la importancia de estos aspectos hoy en día en la producción y la tecnología. Sólo la oblea de silicio obtuvo unos ingresos de 11.500 millones en el año 2024, según los informes de la industria SEMI.

El conocimiento de estos factores ayuda a los ingenieros a elegir los materiales adecuados para su uso en el proceso de fabricación de precisión. Los usos industriales de los metaloides incluyen cada uno de ellos posee unas propiedades distintas que contribuyen a su utilidad.

¿Qué hace especiales a los 7 elementos de los metaloides?

Los metaloides tienen 7 elementos: boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y polonio. Estos elementos aparecen en posición diagonal en la tabla periódica formando una frontera natural entre metales y no metales.

Estos elementos son conocidos por los científicos por sus propiedades semiconductoras. Son buenos conductores de la electricidad en comparación con los no metales, pero no con los metales. Se trata de una conducta media que les conviene en la fabricación de productos electrónicos. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología mantiene una base de datos de todos estos elementos en su base de datos de la tabla periódica que contiene datos detallados sobre las propiedades atómicas de cada elemento.

Ambos metaloides tienen un brillo metálico, pero son frágiles en estado sólido. Sus enlaces estructurales son covalentes y no metálicos. Muestran respuestas peculiares al cambio de temperatura en términos de conductividad.

¿En qué se diferencian los 7 elementos de los metaloides?

Las diferencias entre los metaloides y otros grupos de elementos quedan claras al comparar sus propiedades.

En función de la temperatura y de las impurezas añadidas, los metaloides son capaces de variar su conductividad. Esto es flexible y por eso el silicio es el líder de los semiconductores. Se estima que el mercado del germanio será de 263,80 millones y alcanzará los 375,12 millones debido a la demanda de dispositivos de fibra óptica e infrarrojos en 2024 y 2033 respectivamente.

¿Donde el silicio gobierna la tecnología moderna?

El metaloide más importante desde el punto de vista comercial es el silicio. Se prevé que el mercado de la tecnología del silicio y el germanio alcance los 1.200 millones en 2024 y los 2.500 millones en 2033, con una tasa de crecimiento del 9,2%. Este crecimiento indica la vitalidad del silicio en las telecomunicaciones y la electrónica de consumo.

Las obleas de silicio son la única base de los procesadores informáticos. Con la ayuda de células de silicio, los paneles solares transforman la luz solar en electricidad. Los compuestos de silicio también se utilizan en materiales de construcción para aumentar su resistencia y durabilidad. Para lograr la gran precisión que requieren estas aplicaciones, los fabricantes suelen recurrir a Servicios de mecanizado CNC para dar forma y refinar componentes de silicio con una precisión excepcional. La abundancia de este elemento en la corteza terrestre hace que su producción a gran escala sea práctica y asequible.

¿Qué industrias utilizan más los 7 elementos de los metaloides?

Diferentes sectores dependen de metaloides específicos en función de sus propiedades únicas.

El sector de las telecomunicaciones consumió materiales de germanio de silicio por valor de $740 millones solo en 2023. Le sigue de cerca la electrónica de consumo, que utilizará $650 millones en el mismo periodo. Estas cifras de Market Research Future ponen de relieve la importancia comercial del 7 elementos de metaloides en la fabricación moderna.

¿Por qué el boro refuerza las aleaciones metálicas?

La adición de boro al acero y al aluminio crea materiales más resistentes y duraderos. Incluso pequeñas cantidades de boro mejoran significativamente la dureza y la resistencia al desgaste. Los fabricantes de automóviles utilizan acero mejorado con boro para componentes de seguridad críticos.

Las aplicaciones ignífugas consumen grandes cantidades de compuestos de boro. Estos materiales evitan la propagación del fuego en textiles, plásticos y materiales de construcción. Los fertilizantes agrícolas también contienen boro como nutriente esencial para las plantas.

¿Cómo permite el germanio una comunicación rápida?

El germanio es un material adecuado para los cables de fibra óptica por su alto índice de refracción. Estos cables permiten el intercambio de datos a escala mundial a la velocidad de la luz. El auge de las telecomunicaciones en 2024 hizo que la demanda de germanio fuera alta.

Sistemas ópticos IR dependen de las lentes y ventanas de germanio. El germanio se utiliza en equipos de visión nocturna, cámaras térmicas y equipos de espectroscopia. El mercado del germanio está creciendo, debido al uso de redes 5G y sistemas de satélites de alta velocidad.

¿Qué hace el arsénico en la fabricación de semiconductores?

El arsénico es un componente electrónico clave a pesar de ser tóxico. En algunas aplicaciones, los semiconductores de arseniuro de galio tienen mejores prestaciones que los de silicio. El arseniuro de galio se utiliza mucho en equipos de alta frecuencia y en componentes optoelectrónicos.

Históricamente, la conservación de la madera utilizaba grandes cantidades de arsénico. Las leyes medioambientales han restringido estos usos. La aplicación actual se concentra en la industrialización, donde las medidas de seguridad son muy respetadas.

¿Cómo mejora el antimonio el rendimiento de las baterías?

Las baterías de plomo-ácido tienen la ventaja de las adiciones de antimonio, que aumentan la longevidad y minimizan la autodescarga. Las baterías de automóvil son uno de los principales consumidores de antimonio. Otra importante área de aplicación son los sinergistas retardantes de llama.

El trióxido de antimonio se utiliza para aumentar la eficacia de otros retardantes de llama en plásticos y textiles. Este método híbrido ofrece una mayor protección contra el fuego a un coste reducido. El consumo de antimonio en el mundo va en aumento debido a la acelerada electrificación de los vehículos.

¿Qué aplicaciones necesitan las propiedades del telurio?

Los dispositivos termoeléctricos convierten las diferencias de temperatura en energía eléctrica utilizando compuestos de telurio. Estos convertidores de energía de estado sólido no tienen piezas móviles, lo que los hace extremadamente fiables. Las aplicaciones espaciales y los sistemas de generación de energía a distancia suelen emplear la tecnología termoeléctrica.

La maquinabilidad del acero y del cobre mejora con pequeñas adiciones de telurio. La facilidad de mecanizado reduce el tiempo de fabricación y el desgaste de las herramientas. La industria de paneles solares utiliza teluro de cadmio en células fotovoltaicas de película fina, ofreciendo una alternativa a los paneles basados en silicio.

¿Por qué el polonio tiene un uso comercial limitado?

La radiactividad restringe el polonio a aplicaciones especializadas. Las instalaciones de investigación nuclear utilizan isótopos de polonio como fuentes de radiación. Los dispositivos antiestáticos de algunos procesos industriales emplean pequeñas cantidades de polonio para eliminar las cargas estáticas.

Los requisitos de manipulación hacen que el polonio sea caro y complicado de utilizar. La mayoría de las aplicaciones potenciales se han decantado por alternativas más seguras. La investigación sobre el polonio continúa principalmente en los laboratorios de física nuclear bajo estrictos protocolos de seguridad.

¿Cómo se beneficia la fabricación de precisión del conocimiento de los metalóides?

Conocer las propiedades de los metaloides ayuda al fabricante a utilizar los materiales más adecuados para una tarea concreta. La estabilidad térmica, la conductividad eléctrica y la resistencia mecánica forman parte de la elección de materiales.

Los parámetros de corte utilizados en el mecanizado de aleaciones ricas en metaloides son especiales. La calidad del acabado superficial viene determinada por la correcta elección de las herramientas y el refrigerante. Las empresas que se dedican al mecanizado CNC de precisión y a la fabricación a medida utilizan estos materiales de alta tecnología de forma habitual y racionalizan los procesos para lograr los resultados más eficaces.

En los materiales ricos en metaloides, la fragilidad debe tenerse en cuenta en el diseño de los componentes. Estos materiales no se doblan bajo fuertes tensiones como los metales dúctiles, sino que se agrietan. Una ingeniería correcta evitará fallos y maximizará el beneficio que aportan estos aspectos.

¿Qué muestran los datos recientes sobre la demanda de metaloides?

En 2024, el mercado de materiales semiconductores se valoró en 67.500 millones en todo el mundo y aumentó un 3,8% respecto al año anterior. Taiwán encabezaba el consumo con una cifra de 20.100 millones, China con 13.500 millones y Corea con 10.500 millones. Estas cifras de SEMI muestran la concentración geográfica del procesamiento de metaloides.

El crecimiento en 2024 estuvo impulsado en gran medida por la inteligencia artificial y la expansión de los centros de datos. Las tecnologías en chip y de envasado exigen una gran pureza de silicio y germanio. Se espera que el nivel de demanda de estos materiales se mantenga con un elevado crecimiento hasta 2025.

Los materiales de planarización químico-mecánica plauralizantes, como los que llevan compuestos de boro, crecieron en sus dos dígitos. La producción de semiconductores de gama alta implica procesos químicos cada vez más complicados. El 7 elementos de metaloides siguen siendo fundamentales para estos avances tecnológicos.

Conclusión

La tecnología moderna tiene sus componentes básicos en los 7 elementos de los metaloides. El silicio se utiliza para alimentar los dispositivos informáticos de todo el mundo y el germanio facilita las comunicaciones de alta velocidad. El boro aumenta la resistencia de las piezas importantes y el antimonio mejora el rendimiento de la batería. Cada uno de los elementos tiene sus propias características distintivas que son necesarias en determinadas aplicaciones.

Los datos de mercado con estadísticas recientes han confirmado un elevado crecimiento de la demanda en todas las aplicaciones de metaloides. La inteligencia artificial, las comunicaciones 5G y los vehículos eléctricos han impulsado el crecimiento de la industria de los semiconductores. El conocimiento de estos materiales ayuda a los profesionales a tomar decisiones de calidad en cuanto a la selección y fabricación de materiales.

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Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los siete elementos de los metaloides?

En 7 elementos de metaloides son el boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio, el telurio y el polonio. Estos elementos presentan propiedades intermedias entre los metales y los no metales, lo que los convierte en valiosos semiconductores. El silicio es el más importante desde el punto de vista comercial, ya que domina la fabricación de productos electrónicos.

¿Qué metaloide se utiliza más en electrónica?

El silicio domina las aplicaciones electrónicas debido a su abundancia y a sus excelentes propiedades semiconductoras. El mercado de obleas de silicio generó $11.500 millones en 2024. Los chips informáticos, los paneles solares y los circuitos integrados dependen en gran medida del silicio ultrapuro como material base.

¿Por qué los metaloides se llaman semimetales?

Los metaloides se denominan semimetales porque presentan características tanto metálicas como no metálicas. Conducen la electricidad moderadamente bien, parecen brillantes como los metales pero químicamente se comportan más como no metales. Esta naturaleza intermedia les confiere aplicaciones tecnológicas únicas que ni los metales puros ni los no metales pueden igualar.

¿En qué se diferencian los metaloides de los metales de transición?

Los metaloides son semiconductores, mientras que los metales de transición conducen bien la electricidad. Los metaloides son frágiles, mientras que los metales de transición son maleables. Los metaloides ocupan una línea diagonal en la tabla periódica, mientras que los metales de transición ocupan el bloque d. Su enlace químico y sus aplicaciones industriales también difieren significativamente.

¿Qué problemas de seguridad plantean los elementos metaloides?

El arsénico es muy tóxico y requiere una manipulación cuidadosa con ventilación y equipo de protección adecuados. El polonio es extremadamente radiactivo y peligroso. El silicio y el boro son relativamente seguros en condiciones normales. Siga siempre las fichas de datos de seguridad de los materiales y utilice el equipo de protección adecuado cuando trabaje con estos elementos.