Есть своего рода металл, который очень волшебный. В повседневной жизни это появляется в жидкой форме, как ртуть. Если вы бросите его на банку, вы будете удивлены, обнаружите, что бутылка становится такой же хрупкой, как бумага, и она сломается с помощью простой. Кроме того, сброс его на металлы, таких как медь и железо, также вызывает эту ситуацию, которую можно назвать «металлическим терминатором». Что заставляет это иметь такие характеристики? Сегодня мы войдем в мир металлического галлиума.
1 、 Что такое элементГаллий металл
Элемент Gallium находится в четвертом периоде IIIA в периодической таблице элементов. Точка плавления чистого галлия очень низкая, всего 29,78 ℃, но температура кипения достигает 2204,8 ℃. Летом большая часть его существует как жидкость и может быть растоплена, когда помещается в ладонь. Из приведенных выше свойств мы можем понять, что галлий может корродировать другие металлы именно из -за ее низкой температуры плавления. Жидкий галлия образует сплавы с другими металлами, что является волшебным явлением, упомянутым ранее. Его содержание в земной коре составляет всего около 0,001%, и его существование не было обнаружено до 140 лет назад. В 1871 году российский химик Менделев суммировал периодическую таблицу элементов и предсказал, что после цинка есть также элемент ниже алюминия, который обладает сходными свойствами алюминия и называется «алюминий, похожий на элемент». В 1875 году, когда французский ученый Боуберленд изучал законы о спектральной линии металлических элементов того же семейства, он нашел странную легкую полосу в сфалерите (ZNS), поэтому он обнаружил, что этот «алюминий, похожий на элемент», а затем назвал его после его материнской страны (Галль, латинская галллия), с символом GA, и это было обнаружено, а затем, который был обнаружен, он обнаружил, что он обнаружил. в экспериментах.
Галлий в основном распределен в Китае, Германии, Франции, Австралии, Казахстане и других странах мира, о которых запасы ресурсов в галлиуме Китая составляют более 95% всего в мире, в основном распределенных в Шаньси, Гуйчжоу, Юньнане, Хенане, Гуанси и других местах [1]. С точки зрения типа распределения, Shanxi, Shandong и другие места в основном существуют в боксите, Yunnan и других местах в оловянной руде, а также в Хунане и других местах в основном существуют в сфалерите. В начале обнаружения металла галлия из -за отсутствия соответствующих исследований в отношении его применения люди всегда считали, что это металл с низким содержанием удобства использования. Тем не менее, с непрерывным развитием информационных технологий и эпохи новых энергетических и высокотехнологичных, галлий-метал привлек внимание как важный материал в информационной области, и его спрос также значительно увеличился.
2 、 Поля применения металлического галлиума
1. Полупроводниковое поле
Галлий в основном используется в области полупроводниковых материалов, причем материал из арсенида галлия (GAAS) наиболее широко используется, а технология является наиболее зрелой. В качестве носителя распространения информации, полупроводниковые материалы составляют от 80% до 85% от общего потребления галлия, в основном используемых в беспроводной связи. Усилители мощности арсенида галлия могут увеличить скорость передачи связи до 100 раз больше, чем в сети 4G, что может сыграть важную роль в входе в эру 5G. Кроме того, галлия может использоваться в качестве среды рассеяния тепловой диссипации в полупроводниковых приложениях из -за его тепловых характеристик, низкой температуры плавления, высокой теплопроводности и хорошей производительности потока. Применение металла галлия в форме сплава на основе галлия в тепловых материалах может улучшить способность тепловой диссипации и эффективность электронных компонентов.
2. Солнечные элементы
Развитие солнечных элементов перешло от ранних монокристаллических кремниевых солнечных элементов до поликристаллических клетки тонких пленок кремния. Из -за высокой стоимости поликристаллических кремниевых тонкопленочных клеток исследователи обнаружили, что клетки тонкой пленки селена (CIGS) медного индий -галлия в полупроводниковых материалах [3]. CIGS ячейки обладают преимуществами низких затрат на производство, крупных партийных производства и высокого уровня фотоэлектрического конверсии, что имеет широкие перспективы развития. Во -вторых, солнечные элементы арсенида галлия имеют значительные преимущества в эффективности конверсии по сравнению с тонкими пленками, изготовленными из других материалов. Однако из -за высокой стоимости производства арсенидных материалов галлий они в настоящее время используются в основном в аэрокосмических и военных областях.
3. Водородная энергия
С ростом осведомленности о энергетическом кризисе по всему миру люди стремятся заменить не возобновляемые источники энергии, из которых выделяется энергия водорода. Однако высокая стоимость и низкая безопасность хранения водорода и транспорта препятствуют разработке этой технологии. 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 coating, позволяя реакции пройти [4], а металлический галлия может быть переработан и повторно использован. Использование алюминиевых материалов сплавов галлия значительно решает проблему быстрой подготовки и безопасного хранения и транспортировки энергии водорода, повышения безопасности, экономики и защиты окружающей среды.
4. Медицинская сфера
Галлия обычно используется в медицинской сфере благодаря его уникальным радиационным свойствам, которые можно использовать для визуализации и ингибирования злокачественных опухолей. Соединения галлия обладают очевидной противогрибковой и антибактериальной активностью и в конечном итоге достигают стерилизации, мешая бактериальному метаболизму. А сплавы галлия могут использоваться для изготовления термометров, таких как индийные термометры индийного индия, новый тип жидкого металлического сплава, который является безопасным, нетоксичным и экологически чистым, и может использоваться для замены токсичных ртутных термометров. Кроме того, определенная доля сплава на основе галлия заменяет традиционную амальгаму серебра и используется в клинических применениях в качестве нового материала для заполнения зубов.
3 、 Outlook
Хотя Китай является одним из основных производителей галлиума в мире, в отрасли галлия в Китае все еще есть много проблем. Из -за низкого содержания галлия в качестве сопутствующего минерала, предприятия по производству галлия разбросаны, а в промышленной цепи есть слабые связи. Процесс горнодобывающей промышленности имеет серьезное загрязнение окружающей среды, и производственные мощности в галлиее высокой чистоты являются относительно слабыми, в основном полагаясь на экспорт грубого галлиума по низким ценам и импорту рафинированного галлия по высоким ценам. Тем не менее, с развитием науки и техники, улучшения стандартов жизни людей и широко распространенного применения галлия в области информации и энергии, спрос на галлия также быстро увеличится. Относительно обратная технология производства высокочистого галлиума неизбежно будет иметь ограничения на промышленное развитие Китая. Разработка новых технологий имеет большое значение для достижения высококачественного развития науки и технологий в Китае.
Время публикации: май-17-2023