Metal Terminator - Gallium

Er is een soort metaal dat erg magisch is. In het dagelijks leven verschijnt het in vloeibare vorm zoals kwik. Als je het op een blik laat vallen, zul je verrast zijn om te ontdekken dat de fles net zo kwetsbaar wordt als papier, en het zal met slechts een por breken. Bovendien veroorzaakt het laten vallen op metalen zoals koper en ijzer ook deze situatie, die de "metalen terminator" kan worden genoemd. Wat zorgt ervoor dat het dergelijke kenmerken heeft? Vandaag zullen we de wereld van metal gallium betreden.

1 、 Welk element isgalliummetaal

Gallium -element bevindt zich in de vierde periode IIIA -groep in het periodiek systeem met elementen. Het smeltpunt van puur gallium is erg laag, slechts 29,78 ℃, maar het kookpunt is zo hoog als 2204,8 ℃. In de zomer bestaat het meeste als een vloeistof en kan worden gesmolten wanneer ze in de palm worden geplaatst. Uit de bovenstaande eigenschappen kunnen we begrijpen dat gallium andere metalen kan corroderen, juist vanwege het lage smeltpunt. Liquid Gallium vormt legeringen met andere metalen, het eerder genoemde magische fenomeen. De inhoud ervan in de korst van de aarde is slechts ongeveer 0,001%en het bestaan ​​ervan werd pas 140 jaar geleden ontdekt. In 1871 vat de Russische chemicus Mendeleev de periodieke tabel van elementen samen en voorspelde dat er na zink ook een element onder aluminium is, dat vergelijkbare eigenschappen heeft als aluminium en een "aluminiumachtig element" wordt genoemd. In 1875, toen de Franse wetenschapper Bowabordland de spectrale lijnwetten van metaalelementen van dezelfde familie bestudeerde, vond hij een vreemde lichte band in Sphalerite (ZnS), dus vond hij dit "Aluminium -achtige element", en noemde het vervolgens naar de geschiedenis van het chemische element -element, en vervolgens de gevestigde element, en toen werd het gevestigde element, en toen het gevestigde element werd gevestigd, en het werd de geschiedenis van de geschiedenis van de geschiedenis van de geschiedenis en het gevestigde element. in experimenten.

Gallium wordt voornamelijk gedistribueerd in China, Duitsland, Frankrijk, Australië, Kazachstan en andere landen ter wereld, waarvan de China's Gallium Resource Reserves goed zijn voor meer dan 95% van het totale wereld, voornamelijk verspreid in Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi en andere plaatsen [1]. In termen van het distributietype bestaan ​​Shanxi, Shandong en andere plaatsen voornamelijk in bauxiet, Yunnan en andere plaatsen in Tin erts, en Hunan en andere plaatsen bestaan ​​voornamelijk in sphaleriet. Aan het begin van de ontdekking van galliummetaal, vanwege het gebrek aan overeenkomstige onderzoek naar de toepassing ervan, hebben mensen altijd geloofd dat het een metaal is met een lage bruikbaarheid. Met de continue ontwikkeling van informatietechnologie en het tijdperk van nieuwe energie en hightech heeft galliummetaal echter aandacht gekregen als een belangrijk materiaal in het informatieveld, en de vraag ervan is ook sterk toegenomen.

2 、 Toepassingsvelden van metalen gallium

1. Halfgeleiderveld

Gallium wordt voornamelijk gebruikt op het gebied van halfgeleidermaterialen, waarbij Gallium -arsenide (GaAs) materiaal het meest wordt gebruikt en de technologie het meest volwassen is. Als drager van informatieverspreiding goed, goederen halfgeleidermaterialen 80% tot 85% van het totale verbruik van gallium, voornamelijk gebruikt in draadloze communicatie. Gallium -arsenidevermogenversterkers kunnen de communicatie -transmissiesnelheid verhogen tot 100 keer die van 4G -netwerken, die een belangrijke rol kunnen spelen bij het invoeren van het 5G -tijdperk. Bovendien kan gallium worden gebruikt als een warmtedissipatiemedium in halfgeleidertoepassingen vanwege de thermische kenmerken, een laag smeltpunt, een hoge thermische geleidbaarheid en goede stroomprestaties. Het aanbrengen van galliummetaal in de vorm van een op gallium gebaseerde legering in thermische interfacematerialen kan het vermogen van warmteafvoer en de efficiëntie van elektronische componenten verbeteren.

2. Zonnecellen

De ontwikkeling van zonnecellen is van vroege monokristallijne silicium zonnecellen naar polykristallijne silicium dunne filmcellen gegaan. Vanwege de hoge kosten van polykristallijne silicium dunne filmcellen, hebben onderzoekers koper indium gallium selenium dunne film (CIGS) cellen in halfgeleidermaterialen ontdekt [3]. CIGS -cellen hebben de voordelen van lage productiekosten, grote batchproductie en hoge foto -elektrische conversiepercentage, waardoor brede ontwikkelingsperspectieven zijn. Ten tweede hebben galliumarsenide zonnecellen aanzienlijke voordelen in de conversie -efficiëntie in vergelijking met dunne filmcellen gemaakt van andere materialen. Vanwege de hoge productiekosten van Gallium -arsenidematerialen worden ze momenteel echter voornamelijk gebruikt in de ruimtevaart- en militaire velden.

3. Waterstofergie

Met het toenemende bewustzijn van de energiecrisis over de hele wereld, proberen mensen niet -hernieuwbare energiebronnen te vervangen, waarvan waterstofergie opvalt. De hoge kosten en lage veiligheid van waterstofopslag en transport belemmeren echter de ontwikkeling van deze technologie. 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, waardoor de reactie doorgaat [4] en het metalen gallium kan worden gerecycled en hergebruikt. Het gebruik van aluminium galliumlegeringenmaterialen lost het probleem van snelle bereiding en veilige opslag en transport van waterstofergie, verbetering van de veiligheid, economie en milieubescherming aanzienlijk op.

4. Medisch veld

Gallium wordt vaak gebruikt in medisch veld vanwege de unieke stralingseigenschappen, die kunnen worden gebruikt voor het beelden en remmen van kwaadaardige tumoren. Galliumverbindingen hebben duidelijke antischimmel- en antibacteriële activiteiten en bereiken uiteindelijk sterilisatie door het bacteriële metabolisme te verstoren. En galliumlegeringen kunnen worden gebruikt om thermometers te maken, zoals gallium indiumtin thermometers, een nieuw type vloeibare metaallegering die veilig, niet-giftig en milieuvriendelijk is en kan worden gebruikt om toxische kwikthermometers te vervangen. Bovendien vervangt een bepaald deel van de gebaseerde legering van gallium het traditionele zilveren amalgaam en wordt in klinische toepassingen gebruikt als nieuw tandheelkundig vulmateriaal.

3 、 Outlook

Hoewel China een van de belangrijkste producenten van gallium ter wereld is, zijn er nog steeds veel problemen in de Chinese galliumindustrie. Vanwege het lage gehalte van Gallium als een bijbehorende mineraal, zijn de productie van de productie van gallium verspreid en zijn er zwakke verbindingen in de industriële keten. Het mijnbouwproces heeft een ernstige milieuvervuiling en de productiecapaciteit van gallium met een hoog zuivere is relatief zwak, die vooral afhankelijk is van het exporteren van grof gallium tegen lage prijzen en het importeren van verfijnde gallium tegen hoge prijzen. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie, de verbetering van de levensstandaard van mensen en de wijdverbreide toepassing van gallium op het gebied van informatie en energie, zal de vraag naar gallium ook snel toenemen. De relatief achterwaartse productietechnologie van hoogzuiver gallium zal onvermijdelijk beperkingen hebben op de industriële ontwikkeling van China. Het ontwikkelen van nieuwe technologieën is van groot belang voor het bereiken van hoogwaardige ontwikkeling van wetenschap en technologie in China.