On eräänlainen metalli, joka on hyvin maaginen. Jokapäiväisessä elämässä se esiintyy nestemäisessä muodossa, kuten elohopea. Jos pudotat sen tölkkiin, olet yllättynyt huomatessasi, että pullosta tulee yhtä hauras kuin paperi, ja se rikkoutuu vain säkeellä. Lisäksi sen pudottaminen metalleihin, kuten kupari ja rauta, aiheuttaa myös tämän tilanteen, jota voidaan kutsua ”metalliterminatoriksi”. Mikä aiheuttaa siihen sellaisia ominaisuuksia? Tänään tulemme Metal Gallium -maailmaan.
1 、 Mikä elementti ongalliummetalli
Gallium -elementti on neljännen jakson IIIA -ryhmässä jaksollisessa elementtitaulukossa. Puhtaan galliumin sulamispiste on hyvin matala, vain 29,78 ℃, mutta kiehumispiste on jopa 2204,8 ℃. Kesällä suurin osa siitä on olemassa nesteinä ja se voidaan sulattaa kämmeneen asetettuna. Yllä olevista ominaisuuksista voimme ymmärtää, että gallium voi syöpätä muita metalleja tarkasti sen alhaisen sulamispisteen vuoksi. Nestemäinen gallium muodostaa seoksia muiden metallien kanssa, mikä on aiemmin mainittu maaginen ilmiö. Sen sisältö maapallon kuoressa on vain noin 0,001%, ja sen olemassaolo löydettiin vasta 140 vuotta sitten. Vuonna 1871 venäläinen kemisti Mendeleev teki yhteenvedon jaksollisesta elementtitaulukosta ja ennusti, että sinkin jälkeen alumiinin alapuolella on myös elementti, jolla on samanlaisia ominaisuuksia kuin alumiini ja jota kutsutaan ”alumiinista kaltaiseksi elementiksi”. 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 confirmed element in kokeet.
Gallium jakautuu pääasiassa Kiinassa, Saksassa, Ranskassa, Australiassa, Kazakstanissa ja muissa maailman maissa, joista Kiinan galliumresurssivarannot ovat yli 95% maailman kokonaismäärästä, pääasiassa Shanxin, Guizhoun, Yunnanin, Henanin, Guangxin ja muiden paikkojen kanssa [1]. Jakelutyypin mukaan Shanxi, Shandong ja muut paikat ovat pääasiassa bauksiitissa, yunnanissa ja muissa paikoissa tinalmimalmeissa, ja Hunanissa ja muissa paikoissa on pääasiassa sfaleriitissa. Galliummetallin löytämisen alussa johtuen vastaavan tutkimuksen puuttumisesta sen soveltamisesta ihmiset ovat aina uskoneet, että se on metalli, jolla on pieni käytettävyys. Tietotekniikan jatkuvan kehityksen ja uuden energian ja korkean teknologian aikakauden aikana Gallium Metal on kuitenkin saanut huomion tärkeänä materiaalina tietokentällä, ja myös sen kysyntä on lisääntynyt huomattavasti.
2 、 Metalligalliumin levityskentät
1. Puolijohdekenttä
Galliumia käytetään pääasiassa puolijohdemateriaalien alalla. Gallium arsenidi (GAAS) on yleisimmin käytetty ja tekniikka on kypsin. Tietojen levittämisen kantoaattina puolijohdemateriaalit ovat 80–85% galliumin kokonaiskulutuksesta, pääasiassa langattomassa viestinnässä. Gallium -arsenidivoimavahvistimet voivat lisätä viestinnän siirronopeutta 100 kertaa 4G -verkkojen nopeuteen, joilla voi olla tärkeä rooli 5G -aikakauteen pääsyssä. Lisäksi galliumia voidaan käyttää lämmön hajoamisväliaineena puolijohdesovelluksissa sen lämpöominaisuuksien, alhaisen sulamispisteen, korkean lämmönjohtavuuden ja hyvän virtauksen suorituskyvyn vuoksi. Galliummetallin levittäminen galliumpohjaisen seoksen muodossa lämpörajapintamateriaaleissa voi parantaa elektronisten komponenttien lämmön hajoamiskykyä ja tehokkuutta.
2. aurinkokennot
Aurinkokennojen kehitys on siirtynyt varhaisesta monokiteisestä piisoluista aurinkokennoihin monikiteiseen piidiosasoluihin. Monikiteisen piin ohutkalvosolujen korkeiden kustannusten vuoksi tutkijat ovat löytäneet kuparin indium gallium -seleenihutkikalvo (CIGS) puolijohdemateriaaleissa [3]. CIGS -soluilla on edut alhaisista tuotantokustannuksista, suuresta erätuotannosta ja korkeasta valosähköisestä muuntoprosentista, joten niillä on laajat kehitysnäkymät. Toiseksi gallium arsenidisoluilla on merkittäviä etuja muuntamistehokkuudessa verrattuna muista materiaaleista valmistettuihin ohutkalvokennoihin. Gallium -arsenidimateriaalien korkean tuotantokustannuksen vuoksi niitä käytetään kuitenkin tällä hetkellä pääasiassa ilmailu- ja armeijan aloilla.
3. vetyenergia
Kun energiakriisin tietoisuus kasvaa kaikkialla maailmassa, ihmiset pyrkivät korvaamaan ei -uusiutuvien energialähteiden korvaamisen, joista vetyenergia erottuu. Vetyjen varastoinnin ja kuljetuksen korkeat kustannukset ja alhainen turvallisuus kuitenkin estävät tämän tekniikan kehitystä. Kuoren runsaimpana metallielementtinä alumiini voi reagoida veden kanssa vedyn tuottamiseksi tietyissä olosuhteissa, mikä on ihanteellinen vedyn varastointimateriaali, johtuen kuitenkin metallialumiinin pinnan helpoasta hapettumisesta tiheän alumiinioksidikalvon muodostamiseksi, joka estää reaktiota, tutkijat ovat havainneet, että matala sulamispisteen gallium muodostuu allo -alumiini ja gallium -liukenemista, ja gallium -levitys, joka on liukenemassa aluminialla ja gallium -aleuminsa, jolla on aluminium -alemiini, jolla on allo. Reaktion etenemisen salliminen [4], ja metalli gallium voidaan kierrättää ja käyttää uudelleen. Alumiinin galliumseostimateriaalien käyttö ratkaisee suuresti vedyn energian nopean valmistuksen ja turvallisen varastoinnin ja kuljetuksen ongelman parantamalla turvallisuutta, taloutta ja ympäristönsuojelua.
4. Lääketieteellinen ala
Galliumia käytetään yleisesti lääketieteellisellä kentällä sen ainutlaatuisten säteilyominaisuuksien vuoksi, joita voidaan käyttää pahanlaatuisten kasvainten kuvantamiseen ja estämiseen. Galliumyhdisteillä on ilmeisiä sienilääkkeitä ja antibakteerisia vaikutuksia, ja lopulta saavutetaan sterilointi häiritsemällä bakteerien aineenvaihduntaa. Ja galliumseoksia voidaan käyttää lämpömittarien, kuten gallium-indium-tina-lämpömittarien, uuden tyyppisen nestemäisen metalliseos, joka on turvallinen, myrkyllinen ja ympäristöystävällinen, ja niitä voidaan käyttää myrkyllisten elohopealämpömittarien korvaamiseen. Lisäksi tietty osuus galliumpohjaisesta seoksesta korvaa perinteisen hopeaamalgaamin ja sitä käytetään kliinisissä sovelluksissa uudena hammaslääketieteen täyttömateriaalina.
3 、 Outlook
Vaikka Kiina on yksi Galliumin tärkeimmistä tuottajista maailmassa, Kiinan galliumteollisuudessa on edelleen monia ongelmia. Galliumin vähäisen pitoisuuden vuoksi kumppanin mineraalina galliumin tuotantoyritykset ovat hajallaan, ja teollisuusketjussa on heikkoja linkkejä. Kaivosprosessilla on vakava ympäristösaastuminen, ja korkean puhtaan galliumin tuotantokapasiteetti on suhteellisen heikko, mikä luottaa pääasiassa karkean galliumin vientiin alhaisella hinnalla ja tuodaan puhdistettua galliumia korkeilla hinnoilla. Tieteen ja tekniikan kehityksen, ihmisten elintason parantamisen ja galliumin laajalle levinneen galliumin laajalle levinnyt galliumin kysyntä kasvaa kuitenkin nopeasti. Suurten puhtauden galliumin suhteellisen taaksepäin tuotantotekniikalla on väistämättä rajoituksia Kiinan teollisuuden kehitykselle. Uuden tekniikan kehittämisellä on suuri merkitys tieteen ja tekniikan korkealaatuisen kehityksen saavuttamisessa Kiinassa.
Viestin aika: toukokuu-17-2023