Daar is 'n soort metaal wat baie magies is. In die daaglikse lewe verskyn dit in vloeibare vorm soos kwik. As jy dit op 'n blikkie laat val, sal jy verbaas wees om te vind dat die bottel so broos soos papier word, en dit sal breek met net 'n steek. Daarbenewens veroorsaak dit ook hierdie situasie, wat die "metaalterminator" genoem kan word om dit op metale soos koper en yster te laat val. Wat veroorsaak dat dit sulke eienskappe het? Vandag sal ons die wêreld van metaal gallium betree.
1, Wat is die elementgallium metaal
Gallium-element is in die vierde periode IIIA-groep in die periodieke tabel van elemente. Die smeltpunt van suiwer gallium is baie laag, slegs 29,78 ℃, maar die kookpunt is so hoog as 2204,8 ℃. In die somer bestaan die meeste daarvan as 'n vloeistof en kan dit gesmelt word wanneer dit in die palm geplaas word. Uit bogenoemde eienskappe kan ons verstaan dat gallium ander metale kan korrodeer juis as gevolg van sy lae smeltpunt. Vloeibare gallium vorm legerings met ander metale, wat die magiese verskynsel is wat vroeër genoem is. Die inhoud daarvan in die aardkors is slegs sowat 0,001%, en sy bestaan is eers 140 jaar gelede ontdek. In 1871 het die Russiese chemikus Mendeleev die periodieke tabel van elemente opgesom en voorspel dat daar na sink ook 'n element onder aluminium is, wat soortgelyke eienskappe as aluminium het en 'n "aluminiumagtige element" genoem word. In 1875, toe die Franse wetenskaplike Bowabordland die spektraallynwette van metaalelemente van dieselfde familie bestudeer het, het hy 'n vreemde ligband in sfaleriet (ZnS) gevind, so hy het hierdie "aluminiumagtige element" gevind en dit toe na sy moederland vernoem. Frankryk (Galië, Latyns-Gallië), met die simbool Ga om hierdie element voor te stel, dus het gallium die eerste element geword wat voorspel is in die geskiedenis van die ontdekking van chemiese elemente, en toe die bevestigde element gevind in eksperimente.
Gallium word hoofsaaklik in China, Duitsland, Frankryk, Australië, Kasakstan en ander lande in die wêreld versprei, waarvan China se galliumhulpbronreserwes meer as 95% van die wêreld se totaal uitmaak, hoofsaaklik versprei in Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi en ander plekke [1]. Wat die verspreidingstipe betref, bestaan Shanxi, Shandong en ander plekke hoofsaaklik in bauxiet, Yunnan en ander plekke in tinerts, en Hunan en ander plekke bestaan hoofsaaklik in sfaleriet. Aan die begin van die ontdekking van galliummetaal, as gevolg van die gebrek aan ooreenstemmende navorsing oor die toepassing daarvan, het mense altyd geglo dat dit 'n metaal met 'n lae bruikbaarheid is. Met die voortdurende ontwikkeling van inligtingstegnologie en die era van nuwe energie en hoë-tegnologie, het galliummetaal egter aandag gekry as 'n belangrike materiaal in die inligtingsveld, en die aanvraag het ook baie toegeneem.
2、 Toepassingsvelde van metaalgallium
1. Halfgeleier veld
Gallium word hoofsaaklik in die veld van halfgeleiermateriale gebruik, met galliumarsenied (GaAs)-materiaal wat die algemeenste gebruik word en die tegnologie die volwasseste. As 'n draer van inligtingverspreiding maak halfgeleiermateriale 80% tot 85% van die totale verbruik van gallium uit, wat hoofsaaklik in draadlose kommunikasie gebruik word. Galliumarsenied-kragversterkers kan kommunikasie-oordragspoed tot 100 keer dié van 4G-netwerke verhoog, wat 'n belangrike rol kan speel om die 5G-era te betree. Boonop kan gallium as 'n hitte-afvoermedium in halfgeleiertoepassings gebruik word as gevolg van sy termiese eienskappe, lae smeltpunt, hoë termiese geleidingsvermoë en goeie vloeiprestasie. Die toepassing van galliummetaal in die vorm van 'n gallium-gebaseerde legering in termiese koppelvlakmateriale kan die hitte-afvoervermoë en doeltreffendheid van elektroniese komponente verbeter.
2. Sonselle
Die ontwikkeling van sonselle het van vroeë monokristallyne silikonsonselle na polikristallyne silikondunfilmselle gegaan. As gevolg van die hoë koste van polikristallyne silikon dunfilmselle, het navorsers koper indium gallium selenium dunfilm (CIGS) selle in halfgeleiermateriale ontdek [3]. CIGS-selle het die voordele van lae produksiekoste, groot bondelproduksie en hoë foto-elektriese omskakelingskoers, en het dus breë ontwikkelingsvooruitsigte. Tweedens het galliumarsenied-sonselle aansienlike voordele in omskakelingsdoeltreffendheid in vergelyking met dunfilmselle wat van ander materiale gemaak is. Weens die hoë produksiekoste van galliumarseniedmateriale word dit egter tans hoofsaaklik in die lugvaart- en militêre velde gebruik.
3. Waterstofenergie
Met die toenemende bewustheid van die energiekrisis oor die hele wêreld, poog mense om nie-hernubare energiebronne te vervang, waarvan waterstofenergie uitstaan. Die hoë koste en lae veiligheid van waterstofberging en vervoer belemmer egter die ontwikkeling van hierdie tegnologie. As die mees volopste metaalelement in die kors, kan aluminium reageer met water om waterstof te produseer onder sekere omstandighede, wat 'n ideale waterstofbergingsmateriaal is, Maar as gevolg van die maklike oksidasie van die oppervlak van metaalaluminium om 'n digte aluminiumoksiedfilm te vorm , wat die reaksie inhibeer, het navorsers gevind dat lae smeltpunt metaal gallium 'n legering met aluminium kan vorm, en gallium kan die oppervlak aluminiumoksied laag kan oplos, wat die reaksie om voort te gaan [4], en die metaal gallium kan herwin en hergebruik word. Die gebruik van aluminium galliumlegeringsmateriale los die probleem van vinnige voorbereiding en veilige berging en vervoer van waterstofenergie grootliks op, wat veiligheid, ekonomie en omgewingsbeskerming verbeter.
4. Mediese veld
Gallium word algemeen in die mediese veld gebruik as gevolg van sy unieke bestralingseienskappe, wat gebruik kan word vir beeldvorming en inhibering van kwaadaardige gewasse. Galliumverbindings het duidelike antifungale en antibakteriese aktiwiteite, en bereik uiteindelik sterilisasie deur inmenging met bakteriese metabolisme. En galliumlegerings kan gebruik word om termometers te maak, soos gallium-indium-tintermometers, 'n nuwe soort vloeibare metaallegering wat veilig, nie-giftig en omgewingsvriendelik is, en kan gebruik word om giftige kwiktermometers te vervang. Daarbenewens vervang 'n sekere deel van gallium-gebaseerde legering die tradisionele silwer amalgaam en word in kliniese toepassings as 'n nuwe tandheelkundige vulmateriaal gebruik.
3, Vooruitsig
Alhoewel China een van die belangrikste vervaardigers van gallium in die wêreld is, is daar steeds baie probleme in China se galliumbedryf. As gevolg van die lae inhoud van gallium as 'n metgeselmineraal, is galliumproduksie-ondernemings verstrooi, en daar is swak skakels in die industriële ketting. Die mynproses het ernstige omgewingsbesoedeling, en die produksievermoë van hoë-suiwer gallium is relatief swak, wat hoofsaaklik staatmaak op die uitvoer van growwe gallium teen lae pryse en die invoer van verfynde gallium teen hoë pryse. Met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie, die verbetering van mense se lewenstandaarde, en die wydverspreide toepassing van gallium op die gebied van inligting en energie, sal die vraag na gallium egter ook vinnig toeneem. Die relatief agtergeblewe produksietegnologie van hoësuiwer gallium sal onvermydelik beperkings op China se industriële ontwikkeling hê. Die ontwikkeling van nuwe tegnologieë is van groot belang vir die bereiking van hoë gehalte ontwikkeling van wetenskap en tegnologie in China.
Postyd: 17 Mei 2023