Obstaja nekakšna kovina, ki je zelo čarobna. V vsakdanjem življenju se pojavlja v tekoči obliki, kot je Merkur. Če jo spustite na pločevinko, boste presenečeni, ko boste ugotovili, da steklenica postane tako krhka kot papir, in se bo zlomila s samo pokom. Poleg tega ga spuščanje na kovine, kot sta baker in železo, povzroča tudi to situacijo, ki jo lahko imenujemo "kovinski terminator". Kaj povzroča takšne značilnosti? Danes bomo vstopili v svet kovinskega galija.
1 、 Kaj je elementGallium Metal
Element Gallium je v četrti skupini IIIA v periodični tabeli elementov. Tališča čistega galija je zelo nizka, le 29,78 ℃, vendar je vrelišče do 2204,8 ℃. Poleti večina obstaja kot tekočina in se lahko stopi, ko ga postavite na dlan. Iz zgornjih lastnosti lahko razumemo, da lahko Gallium korudira druge kovine ravno zaradi nizke taljenja. Tekoči galij tvori zlitine z drugimi kovinami, kar je čarobni pojav, ki je bil omenjen prej. Njegova vsebina v Zemljini skorji je le približno 0,001%, njen obstoj pa ni bil odkrit pred 140 leti. Leta 1871 je ruski kemik Mendeleev povzel periodično tabelo elementov in napovedal, da je po cinku tudi element pod aluminijem, ki ima podobne lastnosti kot aluminij in se imenuje "aluminijast kot 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 confirmed element in poskusi.
Gallium je v glavnem distribuiran na Kitajskem, v Nemčiji, Franciji, Avstraliji, Kazahstanu in drugih državah na svetu, med katerimi si kitajski viri Gallium predstavljajo več kot 95% celotnega sveta, predvsem razdeljene v Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi in druge kraje [1]. Glede na vrsto distribucije Shanxi, Shandong in drugi kraji obstajajo predvsem v boksitu, Yunnanu in drugih krajih v kositrni rudi, Hunan in drugi kraji pa v glavnem obstajajo v sfaleritu. Na začetku odkritja Gallium Metal so ljudje zaradi pomanjkanja ustreznih raziskav o njegovi uporabi vedno verjeli, da gre za kovino z nizko uporabnostjo. Vendar je Gallium Metal z nenehnim razvojem informacijske tehnologije in obdobjem nove energije in visokotehnološkega deleža kot pomemben material na informacijskem področju in njegovo povpraševanje močno povečalo.
2 、 Uporaba polja kovinskega galija
1. polprevodniško polje
Gallium se uporablja predvsem na področju polprevodniških materialov, material Gallium arsenide (GAAS) pa je najbolj široko uporabljen, tehnologija pa je najbolj zrela. Kot nosilec razširjanja informacij polprevodniški materiali predstavljajo 80% do 85% celotne porabe galija, ki se uporablja predvsem pri brezžični komunikaciji. Ojačevalniki moči Gallium arsenida lahko povečajo hitrost prenosa komunikacije na 100 -krat večjo od 4G omrežij, kar lahko igra pomembno vlogo pri vstopu v 5G ERA. Poleg tega se lahko Gallium uporablja kot disipacijski medij v polprevodniških aplikacijah zaradi svojih toplotnih značilnosti, nizke tališče, visoke toplotne prevodnosti in dobre zmogljivosti pretoka. Uporaba galijeve kovine v obliki zlitine, ki temelji na galiju v materialih toplotnega vmesnika, lahko izboljša sposobnost disipacije toplote in učinkovitost elektronskih komponent.
2. sončne celice
Razvoj sončnih celic je prešel iz zgodnjih monokristalnih silicijevih sončnih celic do polikristalnih silicijevih tankih filmskih celic. Raziskovalci so zaradi visokih stroškov polikristalnega silicijevega tankega filma odkrili celice bakrenega indijevega galij selena (CIGS) v polprevodniških materialih [3]. Celice CIGS imajo prednosti nizkih stroškov proizvodnje, velike proizvodnje serije in visoke stopnje fotoelektrične pretvorbe, s čimer imajo široke razvojne možnosti. Drugič, sončne celice galijevega arsenida imajo pomembne prednosti pri učinkovitosti pretvorbe v primerjavi s tankimi filmskimi celicami iz drugih materialov. Vendar pa se zaradi visokih proizvodnih stroškov materialov galijevega arsenida trenutno uporabljajo predvsem na vesoljskem in vojaškem področju.
3. Vodikova energija
Z naraščajočo ozaveščenostjo o energetski krizi po vsem svetu si ljudje prizadevajo nadomestiti neobnovljive vire energije, od katerih izstopa vodikova energija. Vendar visoki stroški in nizka varnost skladiščenja in prevoza vodika ovirata razvoj te tehnologije. 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 prevleka, ki omogoča, da se reakcija nadaljuje [4], kovinski galij pa je mogoče reciklirati in ponovno uporabiti. Uporaba aluminijevih zlitinskih zlitin močno rešuje problem hitrega priprave in varnega skladiščenja in prevoza vodikove energije, izboljšanje varnosti, gospodarstva in varstva okolja.
4. Medicinsko področje
Gallium se običajno uporablja na medicinskem področju zaradi svojih edinstvenih lastnosti sevanja, ki jih je mogoče uporabiti za slikanje in zaviranje malignih tumorjev. Gallijeve spojine imajo očitne protiglivične in antibakterijske aktivnosti in na koncu dosežejo sterilizacijo z vmešavanjem v bakterijsko presnovo. In galijeve zlitine se lahko uporabljajo za izdelavo termometrov, kot so termometri Gallium indium kositra, nova vrsta tekoče kovinske zlitine, ki je varna, netoksična in okolju prijazna, in jih je mogoče uporabiti za nadomeščanje strupenih termometrov živega srebra. Poleg tega določen delež zlitine, ki temelji na Galliumu, nadomešča tradicionalni srebrni amalgam in se v kliničnih aplikacijah uporablja kot nov material za zobno polnjenje.
3 、 Outlook
Čeprav je Kitajska eden glavnih proizvajalcev Gallium na svetu, je v kitajski industriji galijev še vedno veliko težav. Zaradi nizke vsebnosti galija kot spremljevalnega minerala so podjetja za proizvodnjo galijev raztresena in v industrijski verigi so šibke povezave. Proces rudarjenja ima resno onesnaževanje z okoljem, proizvodna zmogljivost galija z visoko čistostjo pa je razmeroma šibka, predvsem pa se zanaša na izvoz grobega galija po nizkih cenah in uvaža rafiniranega galija po visokih cenah. Vendar pa se bo z razvojem znanosti in tehnologije, izboljšanjem življenjskega standarda ljudi in široko uporabo galijev na področju informacij in energije tudi povpraševanje po Galliumu hitro povečalo. Relativno zaostala proizvodna tehnologija visoke čistosti galija bo neizogibno omejila na kitajskem industrijskem razvoju. Razvoj novih tehnologij je velik pomen za doseganje kakovostnega razvoja znanosti in tehnologije na Kitajskem.
Čas objave: maja-17-2023