On eräänlainen metalli, joka on hyvin maaginen.Päivittäisessä elämässä se esiintyy nestemäisessä muodossa, kuten elohopea.Jos pudotat sen tölkin päälle, yllätyt huomatessasi, että pullosta tulee yhtä hauras kuin paperi, ja se rikkoutuu vain puskemalla.Lisäksi sen pudottaminen metallien, kuten kuparin ja raudan, päälle aiheuttaa myös tämän tilanteen, jota voidaan kutsua "metallipäätteeksi".Mistä johtuu, että sillä on tällaisia ominaisuuksia?Tänään astumme metalligalliumin maailmaan.
1、Mikä elementti ongallium metallia
Galliumalkuaine kuuluu alkuaineiden jaksollisessa taulukossa neljännen periodin IIIA ryhmään.Puhtaan galliumin sulamispiste on hyvin alhainen, vain 29,78 ℃, mutta kiehumispiste on jopa 2204,8 ℃.Kesällä suurin osa siitä on nesteenä ja voi sulaa kämmenelle laitettuna.Yllä olevista ominaisuuksista voimme ymmärtää, että gallium voi syövyttää muita metalleja juuri sen alhaisen sulamispisteen vuoksi.Nestemäinen gallium muodostaa seoksia muiden metallien kanssa, mikä on aiemmin mainittu maaginen ilmiö.Sen pitoisuus maankuoressa on vain noin 0,001 %, ja sen olemassaolo löydettiin vasta 140 vuotta sitten.Vuonna 1871 venäläinen kemisti Mendelejev teki yhteenvedon alkuaineiden jaksollisesta taulukosta ja ennusti, että sinkin jälkeen alumiinin alla on myös alkuaine, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin alumiinilla ja jota kutsutaan "alumiinin kaltaiseksi alkuaineeksi".Vuonna 1875, kun ranskalainen tiedemies Bowabordland tutki saman perheen metallielementtien spektriviivalakeja, hän löysi sfaleriitistä (ZnS) oudon valonauhan, joten hän löysi tämän "alumiinin kaltaisen elementin" ja nimesi sen sitten isänmaan mukaan. Ranska (Gallia, latinalainen Gallia), symbolilla Ga edustaa tätä alkuainetta, joten galliumista tuli ensimmäinen alkuaine, joka ennustettiin kemiallisten alkuaineiden löytämisen historiassa, ja sitten löydettiin vahvistettu alkuaine kokeissa.
Galliumia levitetään pääasiassa Kiinaan, Saksaan, Ranskaan, Australiaan, Kazakstaniin ja muihin maailman maihin, joista Kiinan galliumvarantojen osuus on yli 95 % maailman kokonaisvarannoista, pääasiassa Shanxissa, Guizhoussa, Yunnanissa, Henanissa ja Guangxissa. ja muissa paikoissa [1].Jakaumatyypin osalta Shanxi, Shandong ja muut paikat ovat pääasiassa bauksiitissa, Yunnanissa ja muissa paikoissa tinamalmissa ja Hunanissa ja muissa paikoissa pääasiassa sfaleriitti.Galliummetallin löytämisen alussa, koska sen soveltamisesta ei ole tehty vastaavaa tutkimusta, ihmiset ovat aina uskoneet sen olevan metalli, jonka käyttökelpoisuus on heikko.Tietotekniikan jatkuvan kehityksen sekä uuden energian ja korkean teknologian aikakauden myötä galliummetalli on kuitenkin saanut huomiota tärkeänä materiaalina informaatiokentällä, ja sen kysyntä on myös kasvanut huomattavasti.
2、 Metal Galliumin käyttöalueet
1. Puolijohdekenttä
Galliumia käytetään pääasiassa puolijohdemateriaalien alalla, galliumarsenidimateriaali (GaAs) on yleisimmin käytetty ja teknologia kypsin.Tiedon levittämisen välittäjänä puolijohdemateriaalit muodostavat 80–85 % galliumin kokonaiskulutuksesta, jota käytetään pääasiassa langattomassa viestinnässä.Galliumarseniditehovahvistimet voivat nostaa tiedonsiirtonopeuden 100-kertaiseksi 4G-verkkoihin verrattuna, millä voi olla tärkeä rooli siirtyessä 5G-aikakauteen.Lisäksi galliumia voidaan käyttää lämmönpoistoväliaineena puolijohdesovelluksissa sen lämpöominaisuuksien, alhaisen sulamispisteen, korkean lämmönjohtavuuden ja hyvän virtauskyvyn vuoksi.Galliummetallin käyttäminen galliumpohjaisen seoksen muodossa lämpörajapintamateriaaleihin voi parantaa elektronisten komponenttien lämmönpoistokykyä ja tehokkuutta.
2. Aurinkokennot
Aurinkokennojen kehitys on edennyt varhaisista yksikiteisistä piiaurinkokennoista monikiteisiin pii ohutkalvokennoihin.Monikiteisten piiohutkalvokennojen korkeiden kustannusten vuoksi tutkijat ovat löytäneet kupari-indiumgallium-seleeniohutkalvosoluja (CIGS) puolijohdemateriaaleista [3].CIGS-kennojen etuna on alhaiset tuotantokustannukset, suuri erätuotanto ja korkea valosähköinen muunnosnopeus, joten niillä on laajat kehitysnäkymät.Toiseksi galliumarsenidi-aurinkokennoilla on merkittäviä etuja muunnostehokkuudessa verrattuna muista materiaaleista valmistettuihin ohutkalvokennoihin.Galliumarsenidimateriaalien korkeiden tuotantokustannusten vuoksi niitä käytetään kuitenkin tällä hetkellä pääasiassa ilmailu- ja sotilasaloilla.
3. Vetyenergia
Kun tietoisuus energiakriisistä on lisääntynyt kaikkialla maailmassa, ihmiset pyrkivät korvaamaan uusiutumattomia energialähteitä, joista vetyenergia erottuu.Vedyn varastoinnin ja kuljetuksen korkeat kustannukset ja alhainen turvallisuus haittaavat kuitenkin tämän tekniikan kehitystä.Koska alumiini on runsain metallielementti kuoressa, se voi reagoida veden kanssa tuottaen vetyä tietyissä olosuhteissa, mikä on ihanteellinen vedyn varastointimateriaali, mutta metallialumiinin pinnan helpon hapettumisen vuoksi muodostaa tiheän alumiinioksidikalvon. , joka estää reaktiota, tutkijat ovat havainneet, että matalan sulamispisteen metalligallium voi muodostaa seoksen alumiinin kanssa ja gallium voi liuottaa pinnan alumiinioksidipinnoitteen, jolloin reaktio voi edetä [4] ja metalligallium voidaan kierrättää ja käyttää uudelleen. .Alumiinigalliumseosmateriaalien käyttö ratkaisee suuresti vetyenergian nopean valmistuksen ja turvallisen varastoinnin ja kuljetuksen ongelman, mikä parantaa turvallisuutta, taloudellisuutta ja ympäristönsuojelua.
4. Lääketieteellinen ala
Galliumia käytetään yleisesti lääketieteen alalla ainutlaatuisten säteilyominaisuuksiensa vuoksi, joita voidaan käyttää pahanlaatuisten kasvainten kuvantamiseen ja estämiseen.Galliumyhdisteillä on ilmeisiä antifungaalisia ja antibakteerisia vaikutuksia, ja ne saavuttavat lopulta steriloinnin häiritsemällä bakteerien aineenvaihduntaa.Ja galliumlejeeringeistä voidaan valmistaa lämpömittareita, kuten gallium-indiumtinalämpömittareita, uudentyyppistä nestemäistä metalliseosta, joka on turvallinen, myrkytön ja ympäristöystävällinen ja jota voidaan käyttää korvaamaan myrkyllisiä elohopealämpömittareita.Lisäksi tietty osa galliumpohjaista metalliseosta korvaa perinteisen hopeamalgaamin ja sitä käytetään kliinisissä sovelluksissa uutena hampaiden täytemateriaalina.
3, Outlook
Vaikka Kiina on yksi suurimmista galliumin tuottajista maailmassa, Kiinan galliumteollisuudessa on edelleen monia ongelmia.Galliumin vähäisestä pitoisuudesta seuraavien mineraalien vuoksi galliumin tuotantoyritykset ovat hajallaan ja teollisessa ketjussa on heikkoja lenkkejä.Kaivosprosessi saastuttaa vakavasti ympäristöä, ja erittäin puhtaan galliumin tuotantokapasiteetti on suhteellisen heikko, ja se perustuu pääasiassa karkean galliumin vientiin alhaiseen hintaan ja puhdistetun galliumin tuontiin korkealla hinnalla.Tieteen ja tekniikan kehityksen, ihmisten elintaso paranemisen ja galliumin laajan käytön informaatio- ja energia-alalla kuitenkin myös galliumin kysyntä kasvaa nopeasti.Erittäin puhtaan galliumin suhteellisen takapajuinen tuotantotekniikka rajoittaa väistämättä Kiinan teollista kehitystä.Uusien teknologioiden kehittäminen on erittäin tärkeää tieteen ja teknologian korkealaatuisen kehityksen saavuttamiseksi Kiinassa.
Postitusaika: 17.5.2023