Hai unha especie de metal que é moi máxico. Na vida diaria, aparece en forma líquida como o mercurio. Se o deixas caer nunha lata, sorprenderásche de que a botella vólvese tan fráxil como o papel e romperase cun só golpe. Ademais, deixalo caer sobre metais como o cobre e o ferro tamén provoca esta situación, que se pode chamar o "terminador de metal". Que fai que teña tales características? Hoxe entraremos no mundo do galio metálico.
1, Que elemento égalio metálico
O elemento galio está no cuarto período do grupo IIIA da táboa periódica dos elementos. O punto de fusión do galio puro é moi baixo, só 29,78 ℃, pero o punto de ebulición é tan alto como 2204,8 ℃. No verán, a maior parte existe en forma líquida e pódese fundir cando se coloca na palma. Das propiedades anteriores, podemos entender que o galio pode corroer outros metais precisamente polo seu baixo punto de fusión. O galio líquido forma aliaxes con outros metais, que é o fenómeno máxico mencionado anteriormente. O seu contido na codia terrestre é só dun 0,001%, e a súa existencia non se descubriu ata hai 140 anos. En 1871, o químico ruso Mendeleiev resumiu a táboa periódica dos elementos e predixo que despois do zinc, tamén hai un elemento debaixo do aluminio, que ten propiedades similares ao aluminio e chámase "elemento similar ao aluminio". En 1875, cando o científico francés Bowabordland estudaba as leis da liña espectral dos elementos metálicos da mesma familia, atopou unha estraña banda de luz en esfalerita (ZnS), polo que atopou este "elemento similar ao aluminio", e despois chamouno en honor á súa terra natal. Francia (Galia, latín Gallia), co símbolo Ga para representar este elemento, polo que o galio converteuse no primeiro elemento previsto na historia do descubrimento de elementos químicos, e despois atopou o elemento confirmado. en experimentos.
O galio distribúese principalmente en China, Alemaña, Francia, Australia, Casaquistán e outros países do mundo, dos cales as reservas de recursos de galio de China representan máis do 95% do total mundial, distribuídas principalmente en Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi. e outros lugares [1]. En termos de tipo de distribución, Shanxi, Shandong e outros lugares existen principalmente en bauxita, Yunnan e outros lugares en mineral de estaño, e Hunan e outros lugares existen principalmente en esfalerita. Ao comezo do descubrimento do metal galio, debido á falta de investigacións correspondentes sobre a súa aplicación, a xente sempre creu que se trata dun metal con pouca usabilidade. Non obstante, co desenvolvemento continuo da tecnoloxía da información e a era das novas enerxías e da alta tecnoloxía, o metal de galio recibiu atención como un material importante no campo da información e a súa demanda tamén aumentou moito.
2、 Campos de aplicación do Galio metálico
1. Campo de semicondutores
O galio utilízase principalmente no campo dos materiais semicondutores, sendo o material de arseniuro de galio (GaAs) o máis utilizado e a tecnoloxía a máis madura. Como portador de difusión de información, os materiais semicondutores representan entre o 80% e o 85% do consumo total de galio, utilizado principalmente na comunicación sen fíos. Os amplificadores de potencia de arseniuro de galio poden aumentar a velocidade de transmisión de comunicación ata 100 veces a das redes 4G, o que pode desempeñar un papel importante para entrar na era 5G. Ademais, o galio pódese usar como medio de disipación de calor en aplicacións de semicondutores debido ás súas características térmicas, baixo punto de fusión, alta condutividade térmica e bo rendemento de fluxo. A aplicación de metal de galio en forma de aliaxe a base de galio en materiais de interface térmica pode mellorar a capacidade de disipación de calor e a eficiencia dos compoñentes electrónicos.
2. Células solares
O desenvolvemento das células solares pasou das primeiras células solares de silicio monocristalino ás células de película fina de silicio policristalino. Debido ao alto custo das células de película fina de silicio policristalino, os investigadores descubriron células de película delgada de cobre, indio, galio, selenio (CIGS) en materiais semicondutores [3]. As células CIGS teñen as vantaxes de baixos custos de produción, gran produción de lotes e alta taxa de conversión fotoeléctrica, tendo así amplas perspectivas de desenvolvemento. En segundo lugar, as células solares de arseniuro de galio teñen vantaxes significativas na eficiencia de conversión en comparación coas células de película fina feitas doutros materiais. Non obstante, debido ao alto custo de produción dos materiais de arseniuro de galio, actualmente utilízanse principalmente nos campos aeroespacial e militar.
3. Enerxía do hidróxeno
Coa crecente concienciación sobre a crise enerxética en todo o mundo, a xente busca substituír as fontes de enerxía non renovables, das que destaca a enerxía do hidróxeno. Non obstante, o alto custo e a baixa seguridade do almacenamento e transporte de hidróxeno dificultan o desenvolvemento desta tecnoloxía. Como o elemento metálico máis abundante na codia, o aluminio pode reaccionar coa auga para producir hidróxeno en certas condicións, que é un material ideal de almacenamento de hidróxeno. Non obstante, debido á fácil oxidación da superficie do metal de aluminio para formar unha película densa de óxido de aluminio. , que inhibe a reacción, os investigadores descubriron que o galio metálico de baixo punto de fusión pode formar unha aliaxe co aluminio, e o galio pode disolver o revestimento de óxido de aluminio da superficie, o que permite reacción [4], e o metal galio pode ser reciclado e reutilizado. O uso de materiais de aliaxe de aluminio e galio resolve en gran medida o problema da rápida preparación e do almacenamento e transporte seguros de enerxía de hidróxeno, mellorando a seguridade, a economía e a protección ambiental.
4. Ámbito médico
O galio utilízase habitualmente no campo médico debido ás súas propiedades únicas de radiación, que se poden usar para imaxes e inhibición de tumores malignos. Os compostos de galio teñen actividades antifúngicas e antibacterianas evidentes e, finalmente, logran a esterilización interferindo co metabolismo bacteriano. E as aliaxes de galio pódense usar para fabricar termómetros, como os termómetros de galio-indio e estaño, un novo tipo de aliaxe de metal líquido que é segura, non tóxica e respectuosa co medio ambiente, que se pode usar para substituír os termómetros de mercurio tóxicos. Ademais, unha certa proporción de aliaxe a base de galio substitúe a tradicional amalgama de prata e úsase en aplicacións clínicas como novo material de recheo dental.
3, Perspectivas
Aínda que China é un dos principais produtores de galio no mundo, aínda hai moitos problemas na industria do galio de China. Debido ao baixo contido de galio como mineral complementario, as empresas de produción de galio están dispersas e hai elos débiles na cadea industrial. O proceso de minería ten unha grave contaminación ambiental e a capacidade de produción de galio de alta pureza é relativamente débil, baseándose principalmente na exportación de galio groso a prezos baixos e na importación de galio refinado a prezos elevados. Non obstante, co desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía, a mellora do nivel de vida das persoas e a aplicación xeneralizada do galio nos campos da información e da enerxía, a demanda de galio tamén aumentará rapidamente. A tecnoloxía de produción relativamente atrasada de galio de alta pureza terá inevitablemente limitacións para o desenvolvemento industrial de China. O desenvolvemento de novas tecnoloxías é de gran importancia para lograr un desenvolvemento de alta calidade da ciencia e da tecnoloxía en China.
Hora de publicación: 17-maio-2023