Terminatore di Metalli - Galliu

Ci hè un tipu di metallu chì hè assai magicu. In a vita di tutti i ghjorni, appare in forma liquida cum'è u mercuriu. Sè u lasciate cascà nantu à una lattina, sarete surprisatu di scopre chì a buttiglia diventa fragile cum'è a carta, è si romperà cù un solu colpu. Inoltre, lasciallu cascà nantu à metalli cum'è u rame è u ferru provoca ancu sta situazione, chì pò esse chjamata u "terminatore di metalli". Chì face chì abbia tali caratteristiche? Oghje entremu in u mondu di u galliu metallicu.

1. Chì elementu hègalliu metallicu

L'elementu galliu hè in u quartu gruppu di u periodu IIIA in a tavula periodica di l'elementi. U puntu di fusione di u galliu puru hè assai bassu, solu 29,78 ℃, ma u puntu di ebullizione hè altu cum'è 2204,8 ℃. In l'estate, a maiò parte esiste cum'è liquidu è pò esse scioltu quandu hè messu in a palma di a manu. Da e proprietà sopra, pudemu capisce chì u galliu pò corrode altri metalli precisamente per via di u so bassu puntu di fusione. U galliu liquidu forma leghe cù altri metalli, chì hè u fenomenu magicu citatu prima. U so cuntenutu in a crosta terrestre hè solu circa 0,001%, è a so esistenza ùn hè stata scuperta finu à 140 anni fà. In u 1871, u chimicu russu Mendeleev hà riassuntu a tavula periodica di l'elementi è hà previstu chì dopu à u zincu, ci hè ancu un elementu sottu à l'aluminiu, chì hà proprietà simili à l'aluminiu è hè chjamatu "elementu simile à l'aluminiu". In u 1875, quandu u scientistu francese Bowabordland studiava e lege di e linee spettrali di l'elementi metallichi di a listessa famiglia, hà trovu una strana banda di luce in a sfalerite (ZnS), cusì hà trovu questu "elementu simile à l'aluminiu", è dopu l'hà chjamatu dopu à a so patria Francia (Gallia, latinu Gallia), cù u simbulu Ga per rapprisintà questu elementu, cusì u galliu hè diventatu u primu elementu previstu in a storia di a scuperta di l'elementi chimichi, è dopu hà trovu l'elementu cunfirmatu in esperimenti.

U galliu hè distribuitu principalmente in Cina, Germania, Francia, Australia, Kazakistan è altri paesi di u mondu, di i quali e riserve di risorse di galliu di a Cina rapprisentanu più di u 95% di u totale mundiale, distribuite principalmente in Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi è altri lochi [1]. In termini di tipu di distribuzione, Shanxi, Shandong è altri lochi esistenu principalmente in bauxite, Yunnan è altri lochi in minerale di stagnu, è Hunan è altri lochi esistenu principalmente in sfalerite. À l'iniziu di a scuperta di u metallu galliu, per via di a mancanza di ricerca currispundente nantu à a so applicazione, a ghjente hà sempre cridutu chì hè un metallu cù bassa usabilità. Tuttavia, cù u sviluppu cuntinuu di a tecnulugia di l'infurmazione è l'era di e nuove energie è di l'alta tecnulugia, u metallu galliu hà ricevutu attenzione cum'è un materiale impurtante in u campu di l'infurmazione, è a so dumanda hè ancu aumentata assai.

2 Campi d'applicazione di u galliu metallicu

1. Campu di semiconduttori

U galliu hè principalmente adupratu in u campu di i materiali semiconduttori, cù u materiale d'arseniuru di galliu (GaAs) chì hè u più adupratu è a tecnulugia chì hè a più matura. Cum'è vettore di diffusione di l'infurmazioni, i materiali semiconduttori rapprisentanu da l'80% à l'85% di u cunsumu tutale di galliu, principalmente adupratu in a cumunicazione senza filu. L'amplificatori di putenza di l'arseniuru di galliu ponu aumentà a velocità di trasmissione di a cumunicazione finu à 100 volte quella di e rete 4G, ciò chì pò ghjucà un rolu impurtante per entre in l'era 5G. Inoltre, u galliu pò esse adupratu cum'è mezu di dissipazione di u calore in l'applicazioni di semiconduttori per via di e so caratteristiche termiche, u so bassu puntu di fusione, l'alta conducibilità termica è e so bone prestazioni di flussu. L'applicazione di u metallu di galliu in forma di una lega à basa di galliu in i materiali d'interfaccia termica pò migliurà a capacità di dissipazione di u calore è l'efficienza di i cumpunenti elettronichi.

2. Celle solari

U sviluppu di e cellule solare hè passatu da e prime cellule solare di siliciu monocristallinu à e cellule à film sottile di siliciu policristallinu. A causa di l'altu costu di e cellule à film sottile di siliciu policristallinu, i circadori anu scupertu cellule à film sottile di rame, indiu, galliu è seleniu (CIGS) in materiali semiconduttori [3]. E cellule CIGS anu i vantaghji di bassi costi di pruduzzione, pruduzzione in grandi lotti è altu tassu di cunversione fotoelettrica, avendu cusì ampie prospettive di sviluppu. In segundu locu, e cellule solare à l'arseniuru di galliu anu vantaghji significativi in ​​l'efficienza di cunversione paragunate à e cellule à film sottile fatte di altri materiali. Tuttavia, a causa di l'altu costu di pruduzzione di i materiali à l'arseniuru di galliu, sò attualmente aduprate principalmente in i campi aerospaziale è militare.

3. Energia di l'idrogenu

Cù a crescente cuscenza di a crisa energetica in u mondu sanu, a ghjente cerca di rimpiazzà e fonti d'energia micca rinnuvevuli, di e quali si distingue l'energia di l'idrogenu. Tuttavia, l'altu costu è a bassa sicurezza di u almacenamentu è di u trasportu di l'idrogenu impediscenu u sviluppu di sta tecnulugia. Essendu l'elementu metallicu u più abbundante in a crosta, l'aluminiu pò reagisce cù l'acqua per pruduce idrogenu in certe cundizioni, chì hè un materiale ideale per u almacenamentu di l'idrogenu. Tuttavia, per via di a faciule ossidazione di a superficia di l'aluminiu metallicu per furmà una densa pellicola d'ossidu d'aluminiu, chì inibisce a reazione, i circadori anu scupertu chì u galliu metallicu à bassu puntu di fusione pò furmà una lega cù l'aluminiu, è u galliu pò dissolve u rivestimentu d'ossidu d'aluminiu di a superficia, permettendu à a reazione di cuntinuà [4], è u galliu metallicu pò esse riciclatu è riutilizatu. L'usu di materiali in lega di galliu d'aluminiu risolve assai u prublema di a preparazione rapida è di u almacenamentu è di u trasportu sicuru di l'energia di l'idrogenu, migliurendu a sicurezza, l'ecunumia è a prutezzione di l'ambiente.

4. Campu medicu

U galliu hè cumunamente adupratu in u campu medicu per via di e so proprietà uniche di radiazione, chì ponu esse aduprate per l'imaghjini è l'inibizione di tumori maligni. I cumposti di galliu anu attività antifungine è antibatteriche evidenti, è infine ottenenu a sterilizazione interferendu cù u metabolismu battericu. È e leghe di galliu ponu esse aduprate per fà termometri, cum'è i termometri di stagnu di galliu-indiu, un novu tipu di lega di metallu liquidu chì hè sicura, micca tossica è rispettosa di l'ambiente, è pò esse aduprata per rimpiazzà i termometri di mercuriu tossichi. Inoltre, una certa proporzione di lega à basa di galliu rimpiazza l'amalgama d'argentu tradiziunale è hè aduprata in applicazioni cliniche cum'è un novu materiale di riempimentu dentale.

3, Prospettive

Ancu s'è a Cina hè unu di i principali pruduttori di galliu in u mondu, ci sò sempre parechji prublemi in l'industria di u galliu in Cina. A causa di u bassu cuntenutu di galliu cum'è minerale cumpagnu, l'imprese di pruduzzione di galliu sò sparse, è ci sò ligami debuli in a catena industriale. U prucessu minerariu hà una seria inquinazione ambientale, è a capacità di pruduzzione di galliu di alta purità hè relativamente debule, basendu si principalmente nantu à l'esportazione di galliu grossu à prezzi bassi è l'impurtazione di galliu raffinatu à prezzi elevati. Tuttavia, cù u sviluppu di a scienza è a tecnulugia, u miglioramentu di u livellu di vita di a ghjente, è l'applicazione diffusa di u galliu in i campi di l'infurmazione è di l'energia, a dumanda di galliu aumenterà ancu rapidamente. A tecnulugia di pruduzzione relativamente arretrata di galliu di alta purità avarà inevitabilmente vincoli à u sviluppu industriale di a Cina. U sviluppu di nuove tecnulugie hè di grande impurtanza per ottene un sviluppu di alta qualità di a scienza è di a tecnulugia in Cina.