Det er et slags metall som er veldig magisk.I dagliglivet vises det i flytende form som kvikksølv.Hvis du slipper den på en boks, vil du bli overrasket over å oppdage at flasken blir like skjør som papir, og den vil knekke med bare et stikk.I tillegg forårsaker det å slippe det på metaller som kobber og jern også denne situasjonen, som kan kalles "metallterminatoren".Hva er årsaken til at den har slike egenskaper?I dag går vi inn i metall-gallium-verdenen.
1, Hvilket element ergallium metall
Galliumelement er i fjerde periode IIIA-gruppe i det periodiske systemet for grunnstoffer.Smeltepunktet for rent gallium er veldig lavt, bare 29,78 ℃, men kokepunktet er så høyt som 2204,8 ℃.Om sommeren eksisterer det meste som en væske og kan smeltes når den legges i håndflaten.Fra egenskapene ovenfor kan vi forstå at gallium kan korrodere andre metaller nettopp på grunn av dets lave smeltepunkt.Flytende gallium danner legeringer med andre metaller, som er det magiske fenomenet nevnt tidligere.Innholdet i jordskorpen er bare rundt 0,001 %, og dets eksistens ble ikke oppdaget før for 140 år siden.I 1871 oppsummerte den russiske kjemikeren Mendeleev det periodiske systemet for grunnstoffer og spådde at etter sink er det også et grunnstoff under aluminium, som har lignende egenskaper som aluminium og kalles et "aluminiumlignende element".I 1875, da den franske vitenskapsmannen Bowabordland studerte spektrallinjelovene til metallelementer fra samme familie, fant han et merkelig lysbånd i sfaleritt (ZnS), så han fant dette "aluminiumlignende elementet", og oppkalte det etter sitt moderland Frankrike (Gaul, Latin Gallia), med symbolet Ga for å representere dette grunnstoffet, så gallium ble det første grunnstoffet som ble forutsagt i historien til kjemisk elementoppdagelse, og fant deretter det bekreftede elementet i eksperimenter.
Gallium distribueres hovedsakelig i Kina, Tyskland, Frankrike, Australia, Kasakhstan og andre land i verden, hvorav Kinas galliumressursreserver utgjør mer enn 95% av verdens totale, hovedsakelig distribuert i Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi og andre steder [1].Når det gjelder distribusjonstype, eksisterer Shanxi, Shandong og andre steder hovedsakelig i bauxitt, Yunnan og andre steder i tinnmalm, og Hunan og andre steder finnes hovedsakelig i sfaleritt.I begynnelsen av oppdagelsen av galliummetall, på grunn av mangelen på tilsvarende forskning på bruken, har folk alltid trodd at det er et metall med lav brukbarhet.Men med den kontinuerlige utviklingen av informasjonsteknologi og epoken med ny energi og høyteknologi, har galliummetall fått oppmerksomhet som et viktig materiale på informasjonsfeltet, og etterspørselen har også økt kraftig.
2、 Bruksområder for metallgallium
1. Halvlederfelt
Gallium brukes hovedsakelig innen halvledermaterialer, med galliumarsenid (GaAs) materiale som er det mest brukte og teknologien som er mest moden.Som en bærer av informasjonsspredning står halvledermaterialer for 80 % til 85 % av det totale forbruket av gallium, hovedsakelig brukt i trådløs kommunikasjon.Galliumarsenid effektforsterkere kan øke kommunikasjonsoverføringshastigheten til 100 ganger høyere enn 4G-nettverk, noe som kan spille en viktig rolle for å gå inn i 5G-æraen.Dessuten kan gallium brukes som et varmeavledningsmedium i halvlederapplikasjoner på grunn av dets termiske egenskaper, lave smeltepunkt, høye varmeledningsevne og gode strømningsytelse.Påføring av galliummetall i form av en galliumbasert legering i termiske grensesnittmaterialer kan forbedre varmeavledningsevnen og effektiviteten til elektroniske komponenter.
2. Solceller
Utviklingen av solceller har gått fra tidlige monokrystallinske silisiumsolceller til polykrystallinske silisium tynnfilmceller.På grunn av de høye kostnadene ved polykrystallinske silisium tynnfilmceller, har forskere oppdaget kobberindium gallium selen tynnfilmceller (CIGS) i halvledermaterialer [3].CIGS-celler har fordelene med lave produksjonskostnader, stor batchproduksjon og høy fotoelektrisk konverteringsrate, og har dermed brede utviklingsutsikter.For det andre har solceller av galliumarsenid betydelige fordeler i konverteringseffektivitet sammenlignet med tynnfilmceller laget av andre materialer.Men på grunn av de høye produksjonskostnadene for galliumarsenidmaterialer, brukes de for tiden hovedsakelig innen romfart og militære felt.
3. Hydrogenenergi
Med den økende bevisstheten om energikrisen over hele verden, søker folk å erstatte ikke-fornybare energikilder, hvor hydrogenenergi skiller seg ut.Imidlertid hindrer de høye kostnadene og lave sikkerheten ved hydrogenlagring og -transport utviklingen av denne teknologien.Som det mest tallrike metallelementet i skorpen, kan aluminium reagere med vann for å produsere hydrogen under visse forhold, som er et ideelt hydrogenlagringsmateriale, men på grunn av den enkle oksidasjonen av overflaten av metallaluminium for å danne en tett aluminiumoksidfilm , som hemmer reaksjonen, har forskere funnet at metallgallium med lavt smeltepunkt kan danne en legering med aluminium, og gallium kan løse opp overflaten av aluminiumoksidbelegget, slik at reaksjonen kan fortsette [4], og metallet gallium kan resirkuleres og gjenbrukes .Bruken av aluminiumsgalliumlegeringsmaterialer løser i stor grad problemet med rask forberedelse og sikker lagring og transport av hydrogenenergi, noe som forbedrer sikkerhet, økonomi og miljøvern.
4. Medisinsk felt
Gallium er ofte brukt i det medisinske feltet på grunn av dets unike strålingsegenskaper, som kan brukes til å avbilde og hemme ondartede svulster.Galliumforbindelser har åpenbare soppdrepende og antibakterielle aktiviteter, og oppnår til slutt sterilisering ved å forstyrre bakteriell metabolisme.Og galliumlegeringer kan brukes til å lage termometre, for eksempel galliumindium-tinntermometre, en ny type flytende metallegering som er trygg, giftfri og miljøvennlig, og kan brukes til å erstatte giftige kvikksølvtermometre.I tillegg erstatter en viss andel galliumbasert legering det tradisjonelle sølvamalgamet og brukes i kliniske applikasjoner som et nytt tannfyllingsmateriale.
3, Utsikter
Selv om Kina er en av de viktigste produsentene av gallium i verden, er det fortsatt mange problemer i Kinas galliumindustri.På grunn av det lave innholdet av gallium som følgemineral, er galliumproduksjonsbedrifter spredt, og det er svake ledd i industrikjeden.Gruveprosessen har alvorlig miljøforurensning, og produksjonskapasiteten av høyrent gallium er relativt svak, hovedsakelig avhengig av eksport av grovt gallium til lave priser og import av raffinert gallium til høye priser.Men med utviklingen av vitenskap og teknologi, forbedring av folks levestandard, og den utbredte bruken av gallium innen informasjon og energi, vil etterspørselen etter gallium også raskt øke.Den relativt tilbakestående produksjonsteknologien av høyrent gallium vil uunngåelig ha begrensninger på Kinas industrielle utvikling.Utvikling av nye teknologier er av stor betydning for å oppnå høykvalitetsutvikling av vitenskap og teknologi i Kina.
Innleggstid: 17. mai 2023