Há um tipo de metal muito mágico. Na vida cotidiana, aparece em forma líquida como Mercúrio. Se você o soltar em uma lata, ficará surpreso ao descobrir que a garrafa se torna tão frágil quanto o papel, e ela quebrará com apenas um cutucho. Além disso, soltá -lo em metais como cobre e ferro também causa essa situação, que pode ser chamada de "Terminator de metal". O que faz com que ele tenha essas características? Hoje entraremos no mundo do metal gálio.
1 、 Qual é o elementoMetal de gálio
O elemento de gálio está no grupo IIIA do quarto período na tabela periódica de elementos. O ponto de fusão do gálio puro é muito baixo, apenas 29,78 ℃, mas o ponto de ebulição é tão alto quanto 2204.8 ℃. No verão, a maior parte existe como um líquido e pode ser derretida quando colocada na palma da mão. A partir das propriedades acima, podemos entender que o gálio pode corroer outros metais precisamente devido ao seu baixo ponto de fusão. O gálio líquido forma ligas com outros metais, que é o fenômeno mágico mencionado anteriormente. Seu conteúdo na crosta terrestre é de apenas 0,001%e sua existência não foi descoberta até 140 anos atrás. Em 1871, o químico russo Mendeleev resumiu a tabela periódica de elementos e previu que, após o zinco, há também um elemento abaixo do alumínio, que possui propriedades semelhantes ao alumínio e é chamado de "elemento semelhante ao alumínio". 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 experimentos.
O gálio é distribuído principalmente na China, Alemanha, França, Austrália, Cazaquistão e outros países do mundo, dos quais as reservas de recursos de gálio da China representam mais de 95% do total do mundo, distribuídas principalmente em Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi e outros lugares [1]. Em termos de tipo de distribuição, Shanxi, Shandong e outros lugares existem principalmente em Bauxite, Yunnan e outros lugares em minério de lata, e Hunan e outros lugares existem principalmente em esfalerita. No início da descoberta do Gallium Metal, devido à falta de pesquisa correspondente sobre sua aplicação, as pessoas sempre acreditaram que é um metal com baixa usabilidade. No entanto, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia da informação e a era de nova energia e alta tecnologia, o Gallium Metal recebeu atenção como um material importante no campo da informação, e sua demanda também aumentou bastante.
2 、 Campos de aplicação de gálio de metal
1. Campo semicondutor
O gálio é usado principalmente no campo de materiais semicondutores, com o material de arseneto de gálio (GAAs) sendo o mais amplamente utilizado e a tecnologia sendo a mais madura. Como transportadora de disseminação de informações, os materiais semicondutores representam 80% a 85% do consumo total de gálio, usado principalmente na comunicação sem fio. Os amplificadores de potência do arsento de gálio podem aumentar a velocidade de transmissão de comunicação para 100 vezes a das redes 4G, o que pode desempenhar um papel importante na entrada da era 5G. Além disso, o gálio pode ser usado como meio de dissipação de calor em aplicações de semicondutores devido às suas características térmicas, baixo ponto de fusão, alta condutividade térmica e bom desempenho de fluxo. A aplicação de metal de gálio na forma de uma liga à base de gálio em materiais de interface térmica pode melhorar a capacidade de dissipação de calor e a eficiência dos componentes eletrônicos.
2 células solares
O desenvolvimento de células solares passou de células solares de silício monocristalino precoce para células finas de silício policristalino. Devido ao alto custo das células finas de filmes de silício policristalino, os pesquisadores descobriram células de filme fino de fino de gálio de gálio de cobre (CIGS) em materiais semicondutores [3]. As células CIGs têm as vantagens de baixos custos de produção, produção de grandes lotes e alta taxa de conversão fotoelétrica, com amplas perspectivas de desenvolvimento. Em segundo lugar, as células solares de arseneto de gálio têm vantagens significativas na eficiência da conversão em comparação com as células de filme fino feito de outros materiais. No entanto, devido ao alto custo de produção dos materiais de arseneto de gálio, eles são atualmente usados principalmente nos campos aeroespaciais e militares.
3. Energia de hidrogênio
Com a crescente conscientização da crise energética em todo o mundo, as pessoas buscam substituir fontes de energia não renováveis, das quais a energia de hidrogênio se destaca. No entanto, o alto custo e a baixa segurança do armazenamento e transporte de hidrogênio impedem o desenvolvimento dessa tecnologia. 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, allowing the A reação a prosseguir [4], e o gálio do metal pode ser reciclado e reutilizado. O uso de materiais de liga de gálio de alumínio resolve muito o problema de preparação rápida e armazenamento e transporte seguro de energia de hidrogênio, melhorando a segurança, a economia e a proteção ambiental.
4. Campo médico
O gálio é comumente usado no campo médico devido às suas propriedades únicas de radiação, que podem ser usadas para imagens e inibir tumores malignos. Os compostos de gálio têm atividades antifúngicas e antibacterianas óbvias e, finalmente, alcançam a esterilização, interferindo no metabolismo bacteriano. E ligas de gálio podem ser usadas para criar termômetros, como termômetros de tonalidade do gálio, um novo tipo de liga de metal líquido que é segura, não tóxica e ecológica e pode ser usada para substituir termômetros de mercúrio tóxicos. Além disso, uma certa proporção de liga à base de gálio substitui o amálgama de prata tradicional e é usada em aplicações clínicas como um novo material de preenchimento dental.
3 、 Outlook
Embora a China seja um dos principais produtores de gálio do mundo, ainda existem muitos problemas na indústria de gálio da China. Devido ao baixo teor de gálio como mineral complementar, as empresas de produção de gálio estão espalhadas e há ligações fracas na cadeia industrial. O processo de mineração tem uma poluição ambiental séria, e a capacidade de produção de gálio de alta pureza é relativamente fraca, baseando-se principalmente na exportação de gálio grosso a preços baixos e na importação de gálio refinado a preços altos. No entanto, com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a melhoria dos padrões de vida das pessoas e a aplicação generalizada de gálio nos campos de informação e energia, a demanda por gálio também aumentará rapidamente. A tecnologia de produção relativamente atrasada do gálio de alta pureza terá inevitavelmente restrições ao desenvolvimento industrial da China. O desenvolvimento de novas tecnologias é de grande importância para alcançar o desenvolvimento de alta qualidade da ciência e da tecnologia na China.
Tempo de postagem: maio-17-2023