Det finns en slags metall som är väldigt magisk. I det dagliga livet visas det i flytande form som kvicksilver. Om du släpper den på en burk kommer du att bli förvånad över att finna att flaskan blir lika ömtålig som papper, och den kommer att bryta med bara en poke. Dessutom orsakar det också denna situation att släppa den på metaller som koppar och järn, som kan kallas ”metallterminator”. Vad får den att ha sådana egenskaper? Idag kommer vi in i världen av metall gallium.
1 、 Vilket element ärgalliummetall
Galliumelement är i den fjärde perioden IIIA -gruppen i det periodiska tabellen över element. Smältpunkten för rent gallium är mycket låg, endast 29,78 ℃, men kokpunkten är så hög som 2204,8 ℃. På sommaren finns det mesta av det som en vätska och kan smälts när den placeras i handflatan. Från ovanstående egenskaper kan vi förstå att gallium kan korrodera andra metaller just på grund av dess låga smältpunkt. Liquid Gallium bildar legeringar med andra metaller, som är det magiska fenomenet som nämns tidigare. Dess innehåll i jordskorpan är bara cirka 0,001%, och dess existens upptäcktes inte förrän för 140 år sedan. År 1871 sammanfattade den ryska kemisten Mendeleev den periodiska elementstabellen och förutspådde att efter zink finns det också ett element under aluminium, som har liknande egenskaper som aluminium och kallas ett "aluminiumliknande element". In 1875, when French scientist Bowabordland was studying the spectral line laws of metal elements of the same family, he found a strange light band in sphalerite (ZnS), so he found this “aluminum like element”, and then named it after his motherland France (Gaul, Latin Gallia), with the symbol Ga to represent this element, so gallium became the first element predicted in the history of chemical element discovery, and then found the Bekräftat element i experiment.
Gallium distribueras huvudsakligen i Kina, Tyskland, Frankrike, Australien, Kazakstan och andra länder i världen, varav Kinas Gallium Resource Reserves står för mer än 95% av världens totala, främst fördelade i Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi och andra platser [1]. När det gäller distributionstyp finns Shanxi, Shandong och andra platser främst i Bauxite, Yunnan och andra platser i Tin Malm, och Hunan och andra platser finns främst i Sphalerite. I början av upptäckten av galliummetall, på grund av bristen på motsvarande forskning om dess tillämpning, har människor alltid trott att det är en metall med låg användbarhet. Men med den kontinuerliga utvecklingen av informationsteknologi och eran av ny energi och högteknologisk har galliummetall fått uppmärksamhet som ett viktigt material inom informationsområdet, och dess efterfrågan har också ökat kraftigt.
2 、 Applikationsfält av metallgallium
1. Halvledarfält
Gallium används huvudsakligen inom området för halvledarmaterial, med galliumarsenidmaterial (GAAS) som är det mest använda och tekniken är den mest mogna. Som en transportör av informationsspridning står halvledarmaterial för 80% till 85% av den totala konsumtionen av gallium, främst används i trådlös kommunikation. Gallium Arsenide -kraftförstärkare kan öka kommunikationsöverföringshastigheten till 100 gånger den för 4G -nätverk, vilket kan spela en viktig roll för att komma in i 5G -eran. Gallium kan dessutom användas som ett värmeavledningsmedium i halvledarapplikationer på grund av dess termiska egenskaper, låg smältpunkt, hög värmeledningsförmåga och god flödesprestanda. Att applicera galliummetall i form av en galliumbaserad legering i termiska gränssnittsmaterial kan förbättra värmeavledningsförmågan och effektiviteten för elektroniska komponenter.
2. Solceller
Utvecklingen av solceller har gått från tidiga monokristallina kiselceller till polykristallina kisel -tunnfilmceller. På grund av de höga kostnaderna för polykristallina kisel -tunna filmceller har forskare upptäckt kopparindium galliumselen tunna filmceller (CIGS) i halvledarmaterial [3]. Cigs -celler har fördelarna med låga produktionskostnader, stor satsproduktion och hög fotoelektrisk omvandlingsfrekvens och har därmed breda utvecklingsutsikter. För det andra har galliumarsenid solceller betydande fördelar i omvandlingseffektivitet jämfört med tunna filmceller gjorda av andra material. På grund av den höga produktionskostnaden för galliumarsenidmaterial används de emellertid främst inom flyg- och militärområdena.
3. Väteenergi
Med den ökande medvetenheten om energikrisen över hela världen försöker människor ersätta icke -förnybara energikällor, varav väteenergi sticker ut. De höga kostnaderna och låga säkerheten för vätelagring och transport hindrar emellertid utvecklingen av denna teknik. As the most abundant metal element in the crust, aluminum can react with water to produce hydrogen under certain conditions, which is an ideal hydrogen storage material, However, due to the easy oxidation of the surface of metal aluminum to form a dense aluminum oxide film, which inhibits the reaction, researchers have found that low melting point metal gallium can form an alloy with aluminum, and gallium can dissolve the surface aluminum oxide coating, allowing Reaktionen för att fortsätta [4], och metallgalliet kan återvinnas och återanvändas. Användningen av aluminiumgalliumlegeringsmaterial löser i hög grad problemet med snabb beredning och säker lagring och transport av väteenergi, förbättring av säkerhet, ekonomi och miljöskydd.
4. Medicinskt fält
Gallium används ofta inom det medicinska området på grund av dess unika strålningsegenskaper, som kan användas för avbildning och hämma maligna tumörer. Galliumföreningar har uppenbara svampdödande och antibakteriella aktiviteter och uppnår i slutändan sterilisering genom att störa bakteriell metabolism. Och galliumlegeringar kan användas för att göra termometrar, såsom galliumindium tenntermometrar, en ny typ av flytande metalllegering som är säker, icke-toxisk och miljövänlig och kan användas för att ersätta toxiska kvicksilver termometrar. Dessutom ersätter en viss del av galliumbaserad legering det traditionella silveramalgam och används i kliniska tillämpningar som ett nytt tandfyllningsmaterial.
3 、 Outlook
Även om Kina är en av de viktigaste producenterna av gallium i världen, finns det fortfarande många problem i Kinas galliumindustri. På grund av det låga innehållet av gallium som en följeslagare mineral är galliumproduktionsföretag spridda och det finns svaga länkar i industrikedjan. Gruvprocessen har allvarlig miljöföroreningar, och produktionskapaciteten för hög renhet gallium är relativt svag och förlitar sig främst på att exportera grov gallium till låga priser och importera raffinerade gallium till höga priser. Men med utvecklingen av vetenskap och teknik, förbättringen av människors levnadsstandard och den utbredda tillämpningen av gallium inom områdena information och energi kommer efterfrågan på gallium också att öka. Den relativt bakåtgående produktionstekniken för gallium med hög renhet kommer oundvikligen att ha begränsningar för Kinas industriella utveckling. Att utveckla ny teknik är av stor betydelse för att uppnå högkvalitativ utveckling av vetenskap och teknik i Kina.
Posttid: maj-17-2023