Hi ha una mena de metall molt màgic. A la vida diària, apareix en forma líquida com el mercuri. Si la deixeu caure en una llauna, us sorprendrà trobar que l’ampolla es fa tan fràgil com el paper i es trencarà amb només un poke. A més, deixar -lo caure sobre metalls com el coure i el ferro també provoca aquesta situació, que es pot anomenar “Terminator metàl·lic”. Què fa que tingui aquestes característiques? Avui entrarem al món del metall Gallium.
1 、 quin element ésmetall de gali
L’element de Gallium es troba al quart període IIIA del grup a la taula periòdica d’elements. El punt de fusió del galli pur és molt baix, només 29,78 ℃, però el punt d’ebullició és fins a 2204,8 ℃. A l’estiu, la major part existeix com a líquid i es pot fondre quan es col·loca al palmell. Des de les propietats anteriors, podem entendre que Gallium pot corroir altres metalls precisament a causa del seu baix punt de fusió. El líquid Gallium forma aliatges amb altres metalls, que és el fenomen màgic esmentat anteriorment. El seu contingut a l'escorça terrestre és de només un 0,001%i la seva existència no es va descobrir fins fa 140 anys. El 1871, el químic rus Mendeleev 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 com a alumini”. El 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 Sphalerit experiments.
Gallium es distribueix principalment a la Xina, Alemanya, França, Austràlia, Kazakhstan i altres països del món, dels quals les reserves de recursos de Gallium de la Xina representen més del 95% del total del món, distribuït 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 a la bauxita, Yunnan i altres llocs en mineral de llauna, i Hunan i altres llocs existeixen principalment a l’esfalerita. Al començament del descobriment de Gallium Metal, a causa de la manca de recerca corresponent sobre la seva aplicació, la gent sempre ha cregut que es tracta d’un metall amb baixa usabilitat. Tanmateix, amb el desenvolupament continu de la tecnologia de la informació i l’època de la nova energia i l’alta tecnologia, el metall de Gallium ha rebut atenció com a material important en el camp d’informació i la seva demanda també ha augmentat molt.
2 、 Camps d'aplicació de Metal Gallium
1. Camp de semiconductors
Gallium s’utilitza principalment en el camp de materials de semiconductors, amb el material de l’arsenide de Gallium (GAAS) el més utilitzat i la tecnologia és la més madura. Com a transportista de difusió de la informació, els materials de semiconductors representen del 80% al 85% del consum total de Gallium, principalment utilitzat en la comunicació sense fils. Els amplificadors de potència de l’arsenide de Gallium 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 en l’entrada de l’era 5G. A més, el gali es pot utilitzar com a medi de dissipació de calor en aplicacions de semiconductors a causa de les seves característiques tèrmiques, el baix punt de fusió, la conductivitat tèrmica elevada i el bon rendiment del flux. L’aplicació de metall de gali en forma d’aliatge basat en gali 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 cèl·lules solars ha passat de cèl·lules solars de silici monocristal·lines a les cèl·lules de pel·lícula prima de silici policristal·lines. A causa de l’elevat cost de les cèl·lules de pel·lícula fina de silici policristal·lí, els investigadors han descobert cèl·lules de pel·lícula fina (CIGS) de Selenium de Seleni de Copper Indium en materials semiconductors [3]. Les cèl·lules CIGS tenen els avantatges dels baixos costos de producció, la gran producció per lots i la taxa de conversió fotoelèctrica elevada, amb les perspectives de desenvolupament àmplies. En segon lloc, les cèl·lules solars de l’arsenur de Gallium tenen avantatges significatius en l’eficiència de la conversió en comparació amb les cèl·lules de pel·lícula fina feta d’altres materials. No obstant això, a causa de l’elevat cost de producció dels materials d’arsenide de Gallium, actualment s’utilitzen principalment en els camps aeroespacials i militars.
3. Energia d’hidrogen
Amb la creixent consciència de la crisi energètica a tot el món, les persones busquen substituir fonts d’energia no renovables, de les quals destaca l’energia d’hidrogen. No obstant això, l’elevat 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 de l’escorça, l’alumini pot reaccionar amb l’aigua per produir hidrogen en determinades condicions, que és un material d’emmagatzematge d’hidrogen ideal Recobriment, permetent que la reacció es produeixi [4], i el gali metàl·lic es pot reciclar i reutilitzar. L’ús de materials d’aliatge d’alumini gallium soluciona molt el problema de la preparació ràpida i l’emmagatzematge i el transport segur de l’energia d’hidrogen, millorant la seguretat, l’economia i la protecció ambiental.
4. CAMP MÈDIC
Gallium s’utilitza habitualment en el camp mèdic a causa de les seves propietats de radiació úniques, que es poden utilitzar per a la imatge i inhibir els tumors malignes. Els compostos de gali tenen activitats antifúngiques i antibacterianes evidents i, finalment, aconsegueixen esterilització interferint en el metabolisme bacterià. I els aliatges de gali es poden utilitzar per fabricar termòmetres, com ara termòmetres de llauna indi de gali, un nou tipus d’aliatge de metall líquid que és segur, no tòxic i respectuós amb el medi ambient, i es pot utilitzar per substituir els termòmetres tòxics de mercuri. A més, una certa proporció d’aliatge basat en Gallium substitueix l’amalgama tradicional de plata i s’utilitza en aplicacions clíniques com a nou material d’ompliment dental.
3 、 Outlook
Tot i que la Xina és un dels principals productors de Gallium del món, encara hi ha molts problemes a la indústria del gali de la Xina. A causa del baix contingut de Gallium com a mineral company, les empreses de producció de gali estan disperses i hi ha vincles febles a la cadena industrial. El procés miner té una contaminació mediambiental seriosa i la capacitat de producció de Gallium d’alta puresa és relativament feble, basant-se principalment en l’exportació de gali gruixut a preus baixos i la importació de galium refinat a preus elevats. Tanmateix, amb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, la millora dels estàndards de vida de les persones i l’aplicació generalitzada de Gallium en els camps d’informació i energia, la demanda de Gallium també augmentarà ràpidament. La tecnologia de producció relativament endarrerida de Gallium d’alta puresa tindrà inevitablement restriccions en el desenvolupament industrial de la Xina. El desenvolupament de noves tecnologies és de gran importància per aconseguir un desenvolupament de ciència i tecnologia d’alta qualitat a la Xina.
Posada Posada: 17-2023 de maig