Hi ha una mena de metall que és molt màgic. A la vida diària, apareix en forma líquida com el mercuri. Si el deixeu caure sobre una llauna, us sorprendrà veure que l'ampolla es torna tan fràgil com el paper i es trencarà amb només un cop. A més, deixar-lo caure sobre metalls com el coure i el ferro també provoca aquesta situació, que es pot anomenar el "terminador del metall". Què fa que tingui aquestes característiques? Avui entrarem al món del gal·li metàl·lic.
1, Quin element ésmetall de gal·li
L'element gal·li es troba al quart període IIIA del grup de la taula periòdica dels elements. El punt de fusió del gal·li pur és molt baix, només 29,78 ℃, però el punt d'ebullició és tan alt com 2204,8 ℃. A l'estiu, la major part existeix com a líquid i es pot fondre quan es col·loca al palmell. A partir de les propietats anteriors, podem entendre que el gal·li pot corroir altres metalls precisament pel seu baix punt de fusió. El gal·li líquid forma aliatges amb altres metalls, que és el fenomen màgic esmentat anteriorment. El seu contingut a l'escorça terrestre només és d'un 0,001% i la seva existència no es va descobrir fins fa 140 anys. El 1871, el químic rus Mendeleiev va resumir la taula periòdica dels elements i va predir que després del zinc, també hi ha un element per sota de l'alumini, que té propietats similars a l'alumini i s'anomena "element semblant a l'alumini". L'any 1875, quan el científic francès Bowabordland estava estudiant les lleis de la línia espectral dels elements metàl·lics de la mateixa família, va trobar una estranya banda de llum a l'esfalerita (ZnS), així que va trobar aquest "element semblant a l'alumini" i després el va anomenar amb el nom de la seva pàtria. França (Gàl·lia, llatí Gallia), amb el símbol Ga per representar aquest element, de manera que el gal·li es va convertir en el primer element predit en la història del descobriment d'elements químics, i després va trobar l'element confirmat. en experiments.
El gal·li es distribueix principalment a la Xina, Alemanya, França, Austràlia, Kazakhstan i altres països del món, dels quals les reserves de recursos de gal·li de la Xina representen més del 95% del total mundial, distribuïdes principalment a Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi. i altres llocs [1]. Pel que fa al tipus de distribució, Shanxi, Shandong i altres llocs existeixen principalment en bauxita, Yunnan i altres llocs en mineral d'estany, i Hunan i altres llocs existeixen principalment en esfalerita. A l'inici del descobriment del metall de gal·li, a causa de la manca d'investigació corresponent sobre la seva aplicació, la gent sempre ha cregut que es tracta d'un metall amb poca usabilitat. Tanmateix, amb el desenvolupament continu de la tecnologia de la informació i l'era de la nova energia i l'alta tecnologia, el metall de gal·li ha rebut atenció com a material important en el camp de la informació i la seva demanda també ha augmentat molt.
2、 Camps d'aplicació del Galli metàl·lic
1. Camp de semiconductors
El gal·li s'utilitza principalment en el camp dels materials semiconductors, sent el material d'arsenur de gal·li (GaAs) el més utilitzat i la tecnologia la més madura. Com a portador de difusió d'informació, els materials semiconductors representen entre el 80% i el 85% del consum total de gal·li, utilitzat principalment en la comunicació sense fil. Els amplificadors de potència d'arsenur de gal·li poden augmentar la velocitat de transmissió de la comunicació fins a 100 vegades la de les xarxes 4G, cosa que pot tenir un paper important per entrar a l'era 5G. A més, el gal·li es pot utilitzar com a mitjà de dissipació de calor en aplicacions de semiconductors a causa de les seves característiques tèrmiques, baix punt de fusió, alta conductivitat tèrmica i bon rendiment de flux. L'aplicació de metall de gal·li en forma d'aliatge a base de gal·li en materials d'interfície tèrmica pot millorar la capacitat de dissipació de calor i l'eficiència dels components electrònics.
2. Cèl·lules solars
El desenvolupament de les cèl·lules solars ha passat de les primeres cèl·lules solars de silici monocristal·lí a cèl·lules de pel·lícula fina de silici policristalí. A causa de l'alt cost de les cèl·lules de pel·lícula fina de silici policristalí, els investigadors han descobert cèl·lules de pel·lícula prima de coure indi gal·li seleni (CIGS) en materials semiconductors [3]. Les cèl·lules CIGS tenen els avantatges d'uns costos de producció baixos, una gran producció per lots i una alta taxa de conversió fotoelèctrica, per la qual cosa tenen àmplies perspectives de desenvolupament. En segon lloc, les cèl·lules solars d'arsenur de gal·li tenen avantatges significatius en l'eficiència de conversió en comparació amb les cèl·lules de pel·lícula fina fetes d'altres materials. Tanmateix, a causa de l'alt cost de producció dels materials d'arsenur de gal·li, actualment s'utilitzen principalment en els camps aeroespacial i militar.
3. Energia de l'hidrogen
Amb la creixent consciència de la crisi energètica a tot el món, la gent busca substituir les fonts d'energia no renovables, de les quals destaca l'energia de l'hidrogen. Tanmateix, l'alt cost i la baixa seguretat de l'emmagatzematge i el transport d'hidrogen dificulten el desenvolupament d'aquesta tecnologia. Com a element metàl·lic més abundant a l'escorça, l'alumini pot reaccionar amb l'aigua per produir hidrogen en determinades condicions, que és un material d'emmagatzematge d'hidrogen ideal, però, a causa de la fàcil oxidació de la superfície del metall d'alumini per formar una pel·lícula densa d'òxid d'alumini. , que inhibeix la reacció, els investigadors han descobert que el gal·li metàl·lic de baix punt de fusió pot formar un aliatge amb l'alumini, i el gal·li pot dissoldre el recobriment superficial d'òxid d'alumini, permetent reacció [4], i el gal·li metàl·lic es pot reciclar i reutilitzar. L'ús de materials d'aliatge d'alumini de gal·li resol en gran mesura el problema de la preparació ràpida i l'emmagatzematge i el transport segurs d'energia d'hidrogen, millorant la seguretat, l'economia i la protecció del medi ambient.
4. Àmbit mèdic
El gal·li s'utilitza habitualment en l'àmbit mèdic a causa de les seves propietats de radiació úniques, que es poden utilitzar per a la imatge i inhibir tumors malignes. Els compostos de gal·li tenen activitats antifúngiques i antibacterianes evidents i, finalment, aconsegueixen l'esterilització interferint amb el metabolisme bacterià. I els aliatges de gal·li es poden utilitzar per fabricar termòmetres, com ara termòmetres d'estany de gal·li indi, un nou tipus d'aliatge de metall líquid que és segur, no tòxic i respectuós amb el medi ambient, i que es pot utilitzar per substituir els termòmetres de mercuri tòxics. A més, una certa proporció d'aliatge a base de gal·li substitueix l'amalgama de plata tradicional i s'utilitza en aplicacions clíniques com a nou material de farciment dental.
3, Outlook
Tot i que la Xina és un dels principals productors de gal·li del món, encara hi ha molts problemes a la indústria xinesa del gal·li. A causa del baix contingut de gal·li com a mineral acompanyant, les empreses de producció de gal·li estan disperses i hi ha bauls febles a la cadena industrial. El procés miner té una greu contaminació ambiental i la capacitat de producció de gal·li d'alta puresa és relativament feble, depenent principalment de l'exportació de gal·li gruixut a preus baixos i d'importació de gal·li refinat a preus alts. Tanmateix, amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, la millora del nivell de vida de les persones i l'aplicació generalitzada del gal·li en els camps de la informació i l'energia, la demanda de gal·li també augmentarà ràpidament. La tecnologia de producció relativament endarrerida de gal·li d'alta puresa tindrà inevitablement limitacions en el desenvolupament industrial de la Xina. El desenvolupament de noves tecnologies és de gran importància per aconseguir un desenvolupament d'alta qualitat de la ciència i la tecnologia a la Xina.
Hora de publicació: 17-mai-2023