On mingi metall, mis on väga maagiline.Igapäevaelus ilmub see vedelal kujul nagu elavhõbe.Kui kukutate selle purgile, avastate üllatusega, et pudel muutub hapraks nagu paber ja puruneb vaid torkamisega.Lisaks põhjustab selle olukorra, mida võib nimetada "metalliterminaatoriks", ka selle kukkumine metallidele nagu vask ja raud.Mis põhjustab sellel selliseid omadusi?Täna siseneme metallgalliumi maailma.
1. Mis element ongallium metall
Galliumi element on elementide perioodilisuse tabelis neljanda perioodi IIIA rühmas.Puhta galliumi sulamistemperatuur on väga madal, ainult 29,78 ℃, kuid keemistemperatuur on koguni 2204,8 ℃.Suvel on suurem osa sellest vedelikuna olemas ja peopessa pannes võib sulada.Ülaltoodud omaduste põhjal saame aru, et gallium võib korrodeerida teisi metalle just oma madala sulamistemperatuuri tõttu.Vedel gallium moodustab sulameid teiste metallidega, mis on varem mainitud maagiline nähtus.Selle sisaldus maakoores on vaid umbes 0,001% ja selle olemasolu avastati alles 140 aastat tagasi.1871. aastal tegi Vene keemik Mendelejev elementide perioodilisuse tabeli kokkuvõtte ja ennustas, et peale tsinki on alumiiniumi all ka element, millel on alumiiniumiga sarnased omadused ja mida nimetatakse "alumiiniumisarnaseks elemendiks".Aastal 1875, kui prantsuse teadlane Bowabordland uuris samasse perekonda kuuluvate metallielementide spektraaljoonte seadusi, leidis ta sfaleriidist (ZnS) kummalise valgusriba, nii et ta leidis selle "alumiiniumisarnase elemendi" ja nimetas selle seejärel oma kodumaa järgi. Prantsusmaa (Gallia, ladina Gallia), sümboliga Ga tähistab seda elementi, nii sai galliumist esimene element, mida ennustati keemiliste elementide avastamise ajaloos, ja leidis seejärel katsetes kinnitatud elemendi.
Galliumi levitatakse peamiselt Hiinas, Saksamaal, Prantsusmaal, Austraalias, Kasahstanis ja teistes maailma riikides, millest Hiina galliumivarud moodustavad enam kui 95% maailma koguvarust, jaotatakse peamiselt Shanxis, Guizhous, Yunnanis, Henanis, Guangxis. ja mujal [1].Jaotustüübi poolest on Shanxi, Shandong ja muud kohad peamiselt boksiidis, Yunnanis ja mujal tinamaagis ning Hunanis ja mujal peamiselt sfaleriidis.Galliummetalli avastamise alguses, kuna selle rakenduse kohta pole tehtud vastavaid uuringuid, on inimesed alati uskunud, et tegemist on vähese kasutusmugavusega metalliga.Infotehnoloogia pideva arengu ning uue energia ja kõrgtehnoloogia ajastuga on aga galliummetall pälvinud tähelepanu olulise materjalina infovaldkonnas ning ka selle nõudlus on kõvasti kasvanud.
2、 Metallgalliumi kasutusvaldkonnad
1. Pooljuhtide väli
Galliumi kasutatakse peamiselt pooljuhtmaterjalide valdkonnas, kusjuures galliumarseniidi (GaAs) materjal on kõige laialdasemalt kasutatav ja tehnoloogia kõige küpsem.Teabe levitamise kandjana moodustavad pooljuhtmaterjalid 80–85% galliumi kogutarbimisest, mida kasutatakse peamiselt traadita sides.Galliumarseniidi võimsusvõimendid võivad suurendada side edastuskiirust 100 korda 4G võrkude omast, mis võib mängida olulist rolli 5G ajastusse sisenemisel.Lisaks saab galliumi kasutada pooljuhtide rakendustes soojust hajutava keskkonnana tänu selle termilistele omadustele, madalale sulamistemperatuurile, kõrgele soojusjuhtivusele ja heale vooluvõimele.Galliummetalli kasutamine galliumil põhineva sulami kujul termilise liidese materjalides võib parandada elektrooniliste komponentide soojuse hajumise võimet ja tõhusust.
2. Päikesepatareid
Päikesepatareide areng on jõudnud varajastelt monokristallilistest ränist päikesepatareidest polükristalliliste räni õhukeste kilega elementideni.Polükristallilise räni õhukese kile elementide kõrge hinna tõttu on teadlased avastanud pooljuhtmaterjalides vasest indiumgallium seleeni õhukese kile (CIGS) rakud [3].CIGS-i elementide eelisteks on madalad tootmiskulud, suur partii tootmine ja kõrge fotoelektriline muundusmäär, mis võimaldab neil laialdasi arenguväljavaateid.Teiseks on galliumarseniidist päikesepatareidel konversioonitõhususe osas olulisi eeliseid võrreldes muudest materjalidest valmistatud õhukesekileelementidega.Kuid galliumarseniidi materjalide kõrge tootmishinna tõttu kasutatakse neid praegu peamiselt kosmose- ja sõjanduses.
3. Vesiniku energia
Seoses energiakriisi teadlikkuse suurenemisega kogu maailmas püüavad inimesed asendada taastumatuid energiaallikaid, millest vesinikenergia paistab silma.Kuid vesiniku ladustamise ja transpordi kõrge hind ja madal ohutus takistavad selle tehnoloogia arengut.Kuna alumiinium on maakoores kõige levinum metallelement, võib alumiinium reageerida veega, tekitades teatud tingimustel vesinikku, mis on ideaalne vesiniku säilitamise materjal, kuid metalli alumiiniumi pinna hõlpsa oksüdeerumise tõttu moodustub tihe alumiiniumoksiidkile. , mis pärsib reaktsiooni, on teadlased avastanud, et madala sulamistemperatuuriga metallgallium võib moodustada alumiiniumiga sulami ja gallium võib lahustada pinna alumiiniumoksiidkatte, võimaldades reaktsioonil kulgeda [4] ning metallgalliumi saab ringlusse võtta ja uuesti kasutada. .Alumiinium-galliumisulamitest materjalide kasutamine lahendab suurel määral vesinikuenergia kiire ettevalmistamise ning ohutu ladustamise ja transportimise probleemi, parandades ohutust, ökonoomsust ja keskkonnakaitset.
4. Meditsiinivaldkond
Galliumi kasutatakse laialdaselt meditsiinis selle ainulaadsete kiirgusomaduste tõttu, mida saab kasutada pahaloomuliste kasvajate kuvamiseks ja pärssimiseks.Galliumiühenditel on ilmne seenevastane ja antibakteriaalne toime ning lõppkokkuvõttes saavutatakse steriliseerimine, häirides bakterite ainevahetust.Ja galliumisulameid saab kasutada termomeetrite, näiteks galliumindium-tinatermomeetrite valmistamiseks, mis on uut tüüpi vedel metallisulam, mis on ohutu, mittetoksiline ja keskkonnasõbralik ning mida saab kasutada mürgiste elavhõbedatermomeetrite asendamiseks.Lisaks asendab teatud osa galliumipõhisest sulamist traditsioonilist hõbeamalgaami ja seda kasutatakse kliinilistes rakendustes uue hambatäitematerjalina.
3, Outlook
Kuigi Hiina on üks peamisi galliumi tootjaid maailmas, on Hiina galliumitööstuses endiselt palju probleeme.Galliumi kui kaasmineraalide vähese sisalduse tõttu on galliumi tootmisettevõtted hajutatud ning tööstusahelas on nõrgad lülid.Kaevandamisel on tõsine keskkonnareostus ja kõrge puhtusastmega galliumi tootmisvõimsus on suhteliselt nõrk, tuginedes peamiselt jämeda galliumi eksportimisele madala hinnaga ja rafineeritud galliumi importimisele kõrge hinnaga.Kuid koos teaduse ja tehnoloogia arenguga, inimeste elatustaseme paranemisega ning galliumi laialdase levikuga info- ja energeetikavaldkonnas kasvab kiiresti ka nõudlus galliumi järele.Kõrge puhtusastmega galliumi suhteliselt mahajäänud tootmistehnoloogia seab Hiina tööstuse arengule paratamatult piiranguid.Uute tehnoloogiate väljatöötamine on Hiinas teaduse ja tehnoloogia kvaliteetse arengu saavutamiseks väga oluline.
Postitusaeg: 17. mai-2023