Ir sava veida metāls, kas ir ļoti maģisks.Ikdienas dzīvē tas parādās šķidrā veidā, piemēram, dzīvsudrabs.Ja nometīsiet to uz skārdenes, jūs būsiet pārsteigts, atklājot, ka pudele kļūst trausla kā papīrs, un tā saplīsīs tikai ar bakstīšanu.Turklāt, nometot to uz tādiem metāliem kā varš un dzelzs, arī rodas šāda situācija, ko var saukt par “metāla terminatoru”.Kas izraisa šādu īpašību rašanos?Šodien mēs ieiesim metāla gallija pasaulē.
1、Kas ir elementsgallija metāls
Gallija elements ir ceturtā perioda IIIA grupā elementu periodiskajā tabulā.Tīra gallija kušanas temperatūra ir ļoti zema, tikai 29,78 ℃, bet viršanas temperatūra ir pat 2204,8 ℃.Vasarā lielākā daļa pastāv kā šķidrums, un to var izkausēt, ievietojot plaukstā.No iepriekšminētajām īpašībām mēs varam saprast, ka gallijs var korozēt citus metālus tieši tā zemās kušanas temperatūras dēļ.Šķidrais gallijs veido sakausējumus ar citiem metāliem, kas ir iepriekš minētā maģiskā parādība.Tā saturs Zemes garozā ir tikai aptuveni 0,001%, un tā eksistence tika atklāta tikai pirms 140 gadiem.1871. gadā krievu ķīmiķis Mendeļejevs apkopoja elementu periodisko tabulu un paredzēja, ka aiz cinka zem alumīnija ir arī elements, kuram ir līdzīgas īpašības kā alumīnijam un ko sauc par “alumīnijam līdzīgu elementu”.1875. gadā, kad franču zinātnieks Bovabordlends pētīja vienas ģimenes metālu elementu spektrālās līnijas likumus, viņš sfalerītā (ZnS) atrada dīvainu gaismas joslu, tāpēc atrada šo "alumīnijam līdzīgu elementu" un pēc tam nosauca to savas dzimtenes vārdā. Francija (Gallija, latīņu Gallia) ar simbolu Ga, kas apzīmē šo elementu, tāpēc gallijs kļuva par pirmo elementu, kas tika prognozēts ķīmisko elementu atklāšanas vēsturē, un pēc tam eksperimentos atrada apstiprināto elementu.
Gallijs galvenokārt tiek izplatīts Ķīnā, Vācijā, Francijā, Austrālijā, Kazahstānā un citās pasaules valstīs, no kurām Ķīnas gallija resursu rezerves veido vairāk nekā 95% no pasaules kopējām rezervēm, galvenokārt izplatītas Šaņsji, Guidžou, Junaņā, Henaņā, Guansji. un citās vietās [1].Runājot par izplatības veidu, Shanxi, Shandong un citas vietas galvenokārt atrodas boksītā, Yunnan un citās vietās alvas rūdā, un Hunan un citas vietas galvenokārt atrodas sfalerītā.Gallija metāla atklāšanas sākumā, jo nebija atbilstošu pētījumu par tā pielietojumu, cilvēki vienmēr uzskatīja, ka tas ir metāls ar zemu lietojamību.Tomēr, nepārtraukti attīstoties informācijas tehnoloģijām un jaunās enerģijas un augsto tehnoloģiju laikmetam, gallija metāls ir saņēmis uzmanību kā svarīgs materiāls informācijas jomā, un arī pieprasījums pēc tā ir ievērojami palielinājies.
2、 Metāla gallija pielietojuma lauki
1. Pusvadītāju lauks
Galliju galvenokārt izmanto pusvadītāju materiālu jomā, un visplašāk tiek izmantots gallija arsenīda (GaAs) materiāls, un tehnoloģija ir visnobriedušākā.Kā informācijas izplatīšanas nesējs pusvadītāju materiāli veido 80% līdz 85% no kopējā gallija patēriņa, ko galvenokārt izmanto bezvadu sakaros.Gallija arsenīda jaudas pastiprinātāji var palielināt sakaru pārraides ātrumu līdz 100 reizēm, salīdzinot ar 4G tīkliem, kam var būt liela nozīme, ieejot 5G laikmetā.Turklāt galliju var izmantot kā siltuma izkliedes līdzekli pusvadītāju lietojumos, pateicoties tā termiskajām īpašībām, zemam kušanas punktam, augstajai siltumvadītspējai un labajai plūsmas veiktspējai.Gallija metāla pielietošana gallija sakausējuma veidā termiskās saskarnes materiālos var uzlabot elektronisko komponentu siltuma izkliedes spēju un efektivitāti.
2. Saules baterijas
Saules bateriju attīstība ir pārgājusi no agrīnām monokristāliskā silīcija saules baterijām uz polikristāliskiem silīcija plānās plēves elementiem.Polikristāliskā silīcija plānās kārtiņas šūnu augsto izmaksu dēļ pētnieki ir atklājuši vara indija gallija selēna plānās plēves (CIGS) šūnas pusvadītāju materiālos [3].CIGS šūnām ir zemas ražošanas izmaksas, liela partiju ražošana un augsts fotoelektriskās konversijas ātrums, tādējādi tām ir plašas attīstības perspektīvas.Otrkārt, gallija arsenīda saules baterijām ir ievērojamas priekšrocības konversijas efektivitātes ziņā, salīdzinot ar plānām plēvēm, kas izgatavotas no citiem materiāliem.Tomēr gallija arsenīda materiālu augsto ražošanas izmaksu dēļ tos pašlaik galvenokārt izmanto kosmosa un militārajā jomā.
3. Ūdeņraža enerģija
Pieaugot izpratnei par enerģētikas krīzi visā pasaulē, cilvēki cenšas aizstāt neatjaunojamos enerģijas avotus, no kuriem īpaši izceļas ūdeņraža enerģija.Tomēr ūdeņraža uzglabāšanas un transportēšanas augstās izmaksas un zemā drošība kavē šīs tehnoloģijas attīstību.Kā garozā visizplatītākais metāla elements, alumīnijs var reaģēt ar ūdeni, lai noteiktos apstākļos ražotu ūdeņradi, kas ir ideāls ūdeņraža uzglabāšanas materiāls, tomēr metāla alumīnija virsmas vieglās oksidēšanās dēļ veidojas blīva alumīnija oksīda plēve. , kas kavē reakciju, pētnieki ir atklājuši, ka metāla gallijs ar zemu kušanas temperatūru var veidot sakausējumu ar alumīniju, un gallijs var izšķīdināt virsmas alumīnija oksīda pārklājumu, ļaujot reakcijai turpināties [4], un metāla galliju var pārstrādāt un izmantot atkārtoti. .Alumīnija gallija sakausējuma materiālu izmantošana lielā mērā atrisina ūdeņraža enerģijas ātras sagatavošanas un drošas uzglabāšanas un transportēšanas problēmu, uzlabojot drošību, ekonomiju un vides aizsardzību.
4. Medicīnas joma
Galliju parasti izmanto medicīnas jomā, pateicoties tā unikālajām starojuma īpašībām, ko var izmantot ļaundabīgu audzēju attēlveidošanai un inhibēšanai.Gallija savienojumiem ir acīmredzama pretsēnīšu un antibakteriāla iedarbība, un galu galā tie tiek sterilizēti, traucējot baktēriju metabolismu.Un no gallija sakausējumiem var izgatavot termometrus, piemēram, gallija indija alvas termometrus, jauna veida šķidro metālu sakausējumu, kas ir drošs, netoksisks un videi draudzīgs, un to var izmantot, lai aizstātu toksiskos dzīvsudraba termometrus.Turklāt noteikta daļa no gallija bāzes sakausējuma aizstāj tradicionālo sudraba amalgamu un tiek izmantots klīniskos lietojumos kā jauns zobu plombēšanas materiāls.
3, Outlook
Lai gan Ķīna ir viens no galvenajiem gallija ražotājiem pasaulē, Ķīnas gallija rūpniecībā joprojām ir daudz problēmu.Tā kā gallija kā kompanjona minerāla saturs ir mazs, gallija ražošanas uzņēmumi ir izkaisīti, un rūpnieciskajā ķēdē ir vāji posmi.Ieguves procesā ir nopietns vides piesārņojums, un augstas tīrības pakāpes gallija ražošanas jauda ir salīdzinoši vāja, galvenokārt paļaujoties uz rupjā gallija eksportu par zemām cenām un rafinēta gallija importu par augstām cenām.Taču, attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, uzlabojoties cilvēku dzīves līmenim un plaši izmantojot galliju informācijas un enerģētikas jomās, strauji pieaugs arī pieprasījums pēc gallija.Relatīvi atpalikušajai augstas tīrības pakāpes gallija ražošanas tehnoloģijai neizbēgami būs ierobežojumi Ķīnas rūpniecības attīstībai.Jaunu tehnoloģiju attīstībai ir liela nozīme, lai panāktu kvalitatīvu zinātnes un tehnoloģiju attīstību Ķīnā.
Izlikšanas laiks: 17.-2023. maijs