Постои еден вид метал кој е многу магичен. Во секојдневниот живот, се појавува во течна форма како жива. Ако го испуштите врз конзерва, ќе бидете изненадени кога ќе откриете дека шишето станува кршливо како хартија и ќе се скрши само со боцкање. Покрај тоа, испуштањето врз метали како што се бакар и железо, исто така, предизвикува оваа ситуација, која може да се нарече „метален терминатор“. Што предизвикува да има такви карактеристики? Денес ќе влеземе во светот на металот галиум.
1. Кој елемент егалиум метал
Галиумот е елемент во четвртата периодна група IIIA во периодниот систем на елементи. Точката на топење на чистиот галиум е многу ниска, само 29,78 ℃, но точката на вриење е висока до 2204,8 ℃. Во лето, поголемиот дел од него постои како течност и може да се стопи кога ќе се стави во дланката. Од горенаведените својства, можеме да разбереме дека галиумот може да кородира други метали токму поради неговата ниска точка на топење. Течниот галиум формира легури со други метали, што е магичен феномен споменат претходно. Неговата содржина во Земјината кора е само околу 0,001%, а неговото постоење не било откриено сè до пред 140 години. Во 1871 година, рускиот хемичар Менделеев го сумирал периодниот систем на елементи и предвидел дека по цинкот, постои и елемент под алуминиумот, кој има слични својства на алуминиумот и се нарекува „алуминиумски елемент“. Во 1875 година, кога францускиот научник Бовабордланд ги проучувал законите за спектралните линии на металните елементи од истото семејство, тој пронашол чудна светлосна лента во сфалеритот (ZnS), па го пронашол овој „алуминиумски елемент“, а потоа го именувал по својата татковина Франција (Галја, латински Gallia), со симболот Ga за да го претставува овој елемент, па така галиумот станал првиот елемент предвиден во историјата на откривањето на хемиски елементи, а потоа бил пронајден потврден елемент преку експерименти.
Галиумот е главно распространет во Кина, Германија, Франција, Австралија, Казахстан и други земји во светот, од кои резервите на галиум во Кина сочинуваат повеќе од 95% од вкупните светски резерви, главно распространети во Шанкси, Гуиџоу, Јунан, Хенан, Гуангкси и други места [1]. Во однос на видот на дистрибуција, Шанкси, Шандонг и други места главно се наоѓаат во боксит, Јунан и други места во калајна руда, а Хунан и други места главно во сфалерит. На почетокот на откривањето на металот галиум, поради недостаток на соодветни истражувања за неговата примена, луѓето отсекогаш верувале дека тоа е метал со ниска употребливост. Сепак, со континуираниот развој на информатичката технологија и ерата на нова енергија и висока технологија, металот галиум добил внимание како важен материјал во информатичката област, а неговата побарувачка исто така значително се зголемила.
2, полиња на примена на метал галиум
1. Полупроводничко поле
Галиумот главно се користи во областа на полупроводнички материјали, при што материјалот од галиум арсенид (GaAs) е најшироко користен, а технологијата е најзрела. Како носител на ширење на информации, полупроводничките материјали сочинуваат 80% до 85% од вкупната потрошувачка на галиум, главно користен во безжичната комуникација. Засилувачите за моќност од галиум арсенид можат да ја зголемат брзината на пренос на комуникацијата до 100 пати поголема од онаа на 4G мрежите, што може да игра важна улога во влегувањето во ерата на 5G. Покрај тоа, галиумот може да се користи како медиум за дисипација на топлина во полупроводничките апликации поради неговите термички карактеристики, ниска точка на топење, висока топлинска спроводливост и добри перформанси на проток. Примената на метален галиум во форма на легура базирана на галиум во термички интерфејс материјали може да ја подобри способноста за дисипација на топлина и ефикасноста на електронските компоненти.
2. Сончеви ќелии
Развојот на сончевите ќелии се одвиваше од раните монокристални силициумски сончеви ќелии до поликристални силициумски тенкофилмски ќелии. Поради високата цена на поликристалните силициумски тенкофилмски ќелии, истражувачите открија тенкофилмски ќелии од бакар индиум галиум селен (CIGS) во полупроводнички материјали [3]. CIGS ќелиите имаат предности како што се ниските трошоци за производство, производството во големи серии и високата стапка на фотоелектрична конверзија, со што имаат широки перспективи за развој. Второ, сончевите ќелии од галиум арсенид имаат значителни предности во ефикасноста на конверзијата во споредба со тенкофилмските ќелии направени од други материјали. Сепак, поради високата цена на производство на материјали од галиум арсенид, тие моментално главно се користат во воздухопловната и воената област.
3. Водородна енергија
Со зголемената свест за енергетската криза низ целиот свет, луѓето бараат да ги заменат необновливите извори на енергија, од кои се издвојува водородната енергија. Сепак, високата цена и ниската безбедност на складирањето и транспортот на водород го попречуваат развојот на оваа технологија. Како најзастапен метален елемент во кората, алуминиумот може да реагира со вода за да произведе водород под одредени услови, што е идеален материјал за складирање на водород. Сепак, поради лесната оксидација на површината на металот од алуминиум за да формира густ филм од алуминиум оксид, што ја инхибира реакцијата, истражувачите откриле дека металниот галиум со ниска точка на топење може да формира легура со алуминиум, а галиумот може да го раствори површинскиот слој од алуминиум оксид, овозможувајќи реакцијата да продолжи [4], а металниот галиум може да се рециклира и повторно да се употреби. Употребата на материјали од легури на алуминиум галиум во голема мера го решава проблемот на брза подготовка и безбедно складирање и транспорт на водородна енергија, подобрувајќи ја безбедноста, економичноста и заштитата на животната средина.
4. Медицинска област
Галиумот најчесто се користи во медицинската област поради неговите уникатни својства на зрачење, кои можат да се користат за снимање и инхибирање на малигни тумори. Галиумовите соединенија имаат очигледни антифунгални и антибактериски дејства и на крајот постигнуваат стерилизација со мешање во бактерискиот метаболизам. Галиумовите легури можат да се користат за производство на термометри, како што се термометри со галиум-индиум-калај, нов вид течна метална легура која е безбедна, нетоксична и еколошка, и може да се користи за замена на токсичните живини термометри. Покрај тоа, одреден дел од легура на база на галиум го заменува традиционалниот сребрен амалгам и се користи во клинички апликации како нов материјал за забни пломби.
3, перспектива
Иако Кина е еден од главните производители на галиум во светот, сè уште има многу проблеми во кинеската галиумска индустрија. Поради ниската содржина на галиум како придружен минерал, претпријатијата за производство на галиум се расфрлани и постојат слаби алки во индустрискиот синџир. Процесот на рударство има сериозно загадување на животната средина, а производствениот капацитет на галиум со висока чистота е релативно слаб, главно потпирајќи се на извоз на груб галиум по ниски цени и увоз на рафиниран галиум по високи цени. Сепак, со развојот на науката и технологијата, подобрувањето на животниот стандард на луѓето и широката примена на галиум во областа на информациите и енергетиката, побарувачката за галиум исто така брзо ќе се зголеми. Релативно заостанатата технологија за производство на галиум со висока чистота неизбежно ќе има ограничувања за индустрискиот развој на Кина. Развојот на нови технологии е од големо значење за постигнување на висококвалитетен развој на науката и технологијата во Кина.
Време на објавување: 17 мај 2023 година