Terminator in metallo - Gallio

C'è una specie di metallo che è molto magico. Nella vita quotidiana, appare in forma liquida come il mercurio. Se lo lasci cadere su una lattina, sarai sorpreso di scoprire che la bottiglia diventa fragile come la carta e si romperà solo con un colpo. Inoltre, lasciarlo cadere su metalli come rame e ferro provoca anche questa situazione, che può essere chiamata "Terminator metallico". Cosa fa avere tali caratteristiche? Oggi entreremo nel mondo del gallio metallico.

1 、 Che elemento èmetallo di gallio

L'elemento di gallio è nel quarto periodo IIIA nella tavola periodica degli elementi. Il punto di fusione del gallio puro è molto basso, solo 29,78 ℃, ma il punto di ebollizione è alto quanto 2204,8 ℃. In estate, la maggior parte di essi esiste come liquido e può essere sciolta se collocato nel palmo. Dalle proprietà di cui sopra, possiamo capire che il gallio può corrodere in altri metalli proprio a causa del suo basso punto di fusione. Gallio liquido forma leghe con altri metalli, che è il fenomeno magico menzionato in precedenza. Il suo contenuto nella crosta terrestre è solo di circa lo 0,001%e la sua esistenza non è stata scoperta fino a 140 anni fa. Nel 1871, il chimico russo Mendeleev ha riassunto la tabella periodica degli elementi e prevedeva che dopo lo zinco c'è anche un elemento sotto l'alluminio, che ha proprietà simili all'alluminio e si chiama "elemento simile all'alluminio". 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 esperimenti.

Il gallio è principalmente distribuito in Cina, Germania, Francia, Australia, Kazakistan e altri paesi del mondo, di cui le riserve delle risorse di gallio cinese rappresentano oltre il 95% del totale del mondo, distribuito principalmente a Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi e altri luoghi [1]. In termini di tipo di distribuzione, shanxi, shandong e altri luoghi esistono principalmente in bauxite, yunnan e altri luoghi in minerale di stagno e Hunan e altri luoghi esistono principalmente nella sfalerite. All'inizio della scoperta del metallo di gallio, a causa della mancanza di corrispondenti ricerche sulla sua applicazione, le persone hanno sempre creduto che si tratti di un metallo con scarsa usabilità. Tuttavia, con il continuo sviluppo della tecnologia dell'informazione e l'era della nuova energia e dell'alta tecnologia, il metallo di gallio ha ricevuto attenzione come materiale importante nel campo delle informazioni e anche la sua domanda è aumentata notevolmente.

2 、 campi di applicazione del gallio metallico

1. Campo a semiconduttore

Il gallio viene utilizzato principalmente nel campo dei materiali a semiconduttore, con materiale di arsenide di gallio (GAAS) che è il più utilizzato e la tecnologia è il più maturo. Come vettore di diffusione delle informazioni, i materiali a semiconduttore rappresentano l'80% all'85% del consumo totale di gallio, utilizzato principalmente nella comunicazione wireless. Gli amplificatori di alimentazione dell'arsenuro di gallio possono aumentare la velocità di trasmissione della comunicazione a 100 volte quella delle reti 4G, che possono svolgere un ruolo importante nell'entrare nell'era 5G. Inoltre, il gallio può essere utilizzato come mezzo di dissipazione del calore nelle applicazioni a semiconduttore a causa delle sue caratteristiche termiche, del basso punto di fusione, dell'alta conducibilità termica e delle buone prestazioni di flusso. L'applicazione di metallo di gallio sotto forma di una lega a base di gallio nei materiali di interfaccia termica può migliorare la capacità di dissipazione del calore e l'efficienza dei componenti elettronici.

2. Celle solari

Lo sviluppo di celle solari è passato dalle celle solari al silicio monocristalline precoci a cellule di film sottile di silicio policristallino. A causa dell'elevato costo delle cellule di film sottile di silicio policristallino, i ricercatori hanno scoperto le cellule di film sottile (CIGS) di selenium di rame al gallio in materiali a semiconduttore [3]. Le cellule CIGS hanno i vantaggi dei bassi costi di produzione, della produzione di grandi batch e dell'alto tasso di conversione fotoelettrica, con ampie prospettive di sviluppo. In secondo luogo, le celle solari di arsenide al gallio hanno vantaggi significativi nell'efficienza di conversione rispetto alle celle a film sottile realizzate con altri materiali. Tuttavia, a causa dell'elevato costo di produzione dei materiali di arsenide al gallio, sono attualmente utilizzati principalmente nei campi aerospaziali e militari.

3. energia idrogeno

Con la crescente consapevolezza della crisi energetica in tutto il mondo, le persone cercano di sostituire fonti di energia non rinnovabile, di cui si distingue l'energia all'idrogeno. Tuttavia, l'elevato costo e la bassa sicurezza dello stoccaggio e dei trasporti dell'idrogeno ostacolano lo sviluppo di questa tecnologia. Poiché l'elemento metallico più abbondante nella crosta, l'alluminio può reagire con l'acqua per produrre idrogeno in determinate condizioni, che è un materiale di accumulo di idrogeno ideale, tuttavia, a causa della facile ossidazione della superficie dell'alluminio metallico per formare una densa pellicola di ossido di superficie, che inibisce la reazione, che inibisce la reazione, che inibisce il cotta di aluminio, che si insinua l'ossido di aluminio, e il gallina di aluminio, che si insinua il flusso di aluminio, che si insinua il coating di aluminio, e il foglia di aluminio, che siit di aluminio, che inibisce il coote di aluminio, e il galliano di aluminio, che sitivamente siicato aluminio, che sitivamente sitivamente con il countum di aluminio e il gallume sitivamente sitivamente sitivamente sitivamente sitivamente sitivamente sitivamente sitivamente con l'ossido di aluminio e il galliano sitivamente sitivamente. consentendo alla reazione di procedere [4] e il gallio metallico può essere riciclato e riutilizzato. L'uso di materiali in lega di gallio in alluminio risolve notevolmente il problema della rapida preparazione e lo stoccaggio sicuro e il trasporto di energia idrogeno, migliorando la sicurezza, l'economia e la protezione ambientale.

4. Campo medico

Il gallio è comunemente usato nel campo medico a causa delle sue proprietà di radiazione uniche, che possono essere utilizzate per imaging e inibizione dei tumori maligni. I composti di gallio hanno evidenti attività antifungine e antibatteriche e, in definitiva, ottengono la sterilizzazione interferendo con il metabolismo batterico. E le leghe di gallio possono essere utilizzate per produrre termometri, come termometri di stagno di gallio indio, un nuovo tipo di lega di metallo liquido che è sicura, non tossica e rispettosa dell'ambiente e può essere utilizzata per sostituire i termometri tossici di mercurio. Inoltre, una certa percentuale di lega a base di gallio sostituisce la tradizionale amalgama d'argento e viene utilizzata nelle applicazioni cliniche come nuovo materiale di riempimento dentale.

3 、 Outlook

Sebbene la Cina sia uno dei principali produttori di gallio nel mondo, ci sono ancora molti problemi nell'industria del gallio cinese. A causa del basso contenuto di gallio come minerale compagno, le imprese di produzione di gallio sono sparse e ci sono legami deboli nella catena industriale. Il processo minerario ha un serio inquinamento ambientale e la capacità produttiva di gallio di grande purezza è relativamente debole, basandosi principalmente sull'esportazione di gallio grossolana a prezzi bassi e l'importazione di gallio raffinato a prezzi elevati. Tuttavia, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, il miglioramento degli standard di vita delle persone e la diffusa applicazione del gallio nei settori dell'informazione ed energia, la domanda di gallio aumenterà rapidamente. La tecnologia di produzione relativamente arretrata di gallio di grande purezza avrà inevitabilmente vincoli allo sviluppo industriale cinese. Lo sviluppo di nuove tecnologie è di grande significato per il raggiungimento di uno sviluppo di scienze e tecnologie di alta qualità in Cina.