Hay un tipo de metal que es muy mágico. En la vida diaria, aparece en forma líquida como Mercurio. Si lo deja caer en una lata, se sorprenderá al descubrir que la botella se vuelve tan frágil como el papel, y se romperá con solo un empuje. Además, dejarlo caer sobre metales como el cobre y el hierro también causa esta situación, que puede llamarse el "terminador de metal". ¿Qué hace que tenga tales características? Hoy entraremos en el mundo del galio de metal.
1 、 que elemento esmetal de galio
El elemento de Gallium está en el grupo IIIA del cuarto período en la tabla periódica de elementos. El punto de fusión del galio puro es muy bajo, solo 29.78 ℃, pero el punto de ebullición es tan alto como 2204.8 ℃. En verano, la mayor parte existe como un líquido y se puede fundir cuando se coloca en la palma. De las propiedades anteriores, podemos entender que Gallium puede corroer otros metales precisamente debido a su bajo punto de fusión. El galio líquido forma aleaciones con otros metales, que es el fenómeno mágico mencionado anteriormente. Su contenido en la corteza terrestre es de solo alrededor del 0.001%, y su existencia no se descubrió hasta hace 140 años. En 1871, el químico ruso Mendeleev resumió la tabla periódica de los elementos y predijo que después del zinc, también hay un elemento debajo del aluminio, que tiene propiedades similares al aluminio y se llama un "elemento de aluminio". 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 Experimentos.
Gallium se distribuye principalmente en China, Alemania, Francia, Australia, Kazajstán y otros países del mundo, de los cuales las reservas de recursos de Gallium de China representan más del 95% del total del mundo, principalmente distribuido en Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi y otros lugares [1]. En términos de tipo de distribución, Shanxi, Shandong y otros lugares existen principalmente en bauxita, yunnan y otros lugares en mineral de estaño, y hunan y otros lugares existen principalmente en esfalerita. Al comienzo del descubrimiento de metal de galio, debido a la falta de investigación correspondiente sobre su aplicación, las personas siempre han creído que es un metal con baja usabilidad. Sin embargo, con el desarrollo continuo de la tecnología de la información y la era de la nueva energía y la alta tecnología, Gallium Metal ha recibido atención como un material importante en el campo de la información, y su demanda también ha aumentado considerablemente.
2 、 Campos de aplicación de metal galio
1. Campo de semiconductores
Gallium se usa principalmente en el campo de los materiales semiconductores, con el material de Arsenide de Gallium (GaAs) el más utilizado y la tecnología es la más madura. Como portador de difusión de información, los materiales semiconductores representan del 80% al 85% del consumo total de galio, utilizados principalmente en la comunicación inalámbrica. Los amplificadores de potencia de arsenuro de galio pueden aumentar la velocidad de transmisión de comunicación a 100 veces que las de las redes 4G, lo que puede desempeñar un papel importante en la entrada de la era 5G. Además, el galio se puede usar como medio de disipación de calor en aplicaciones de semiconductores debido a sus características térmicas, bajo punto de fusión, alta conductividad térmica y buen rendimiento del flujo. La aplicación de metal de galio en forma de una aleación a base de galio en materiales de interfaz térmica puede mejorar la capacidad de disipación de calor y la eficiencia de los componentes electrónicos.
2. Células solares
El desarrollo de las células solares ha pasado de las primeras células solares de silicio monocristalino a las células de película delgada de silicio policristalino. Debido al alto costo de las células de película delgada de silicio policristalino, los investigadores han descubierto las células delgadas de película delgada de selenio de indio de cobre (CIGS) en materiales semiconductores [3]. Las células CIGS tienen las ventajas de los bajos costos de producción, la gran producción de lotes y la alta tasa de conversión fotoeléctrica, con amplias perspectivas de desarrollo. En segundo lugar, las células solares de arsenida de galio tienen ventajas significativas en la eficiencia de conversión en comparación con las células de película delgada hechas de otros materiales. Sin embargo, debido al alto costo de producción de los materiales de Arsenide de Gallium, actualmente se utilizan principalmente en los campos aeroespaciales y militares.
3. Energía de hidrógeno
Con la creciente conciencia de la crisis energética en todo el mundo, las personas buscan reemplazar las fuentes de energía no renovables, de las cuales se destaca la energía de hidrógeno. Sin embargo, el alto costo y la baja seguridad del almacenamiento y el transporte de hidrógeno obstaculizan el desarrollo de esta tecnología. As the most abundant metal element in the crust, aluminum can react with water to produce hydrogen under certain conditions, which is an ideal hydrogen storage material, However, due to the easy oxidation of the surface of metal aluminum to form a dense aluminum oxide film, which inhibits the reaction, researchers have found that low melting point metal gallium can form an alloy with aluminum, and gallium can dissolve the surface aluminum oxide coating, allowing the Reacción para proceder [4], y el galio metal se puede reciclar y reutilizar. El uso de materiales de aleación de galio de aluminio resuelve en gran medida el problema de la preparación rápida y el almacenamiento y el transporte seguro de la energía de hidrógeno, mejorando la seguridad, la economía y la protección del medio ambiente.
4. Campo de medicina
El galio se usa comúnmente en el campo de la medicina debido a sus propiedades únicas de radiación, que se pueden usar para obtener imágenes e inhibir tumores malignos. Los compuestos de galio tienen actividades antifúngicas y antibacterianas obvias, y en última instancia logran la esterilización al interferir con el metabolismo bacteriano. Y las aleaciones de galio se pueden usar para fabricar termómetros, como termómetros de estaño de indio galio, un nuevo tipo de aleación de metal líquido que es seguro, no tóxico y ecológico, y puede usarse para reemplazar los termómetros de mercurio tóxico. Además, una cierta proporción de aleación a base de galio reemplaza la amalgama de plata tradicional y se utiliza en aplicaciones clínicas como un nuevo material de llenado dental.
3 、 Outlook
Aunque China es uno de los principales productores de Gallium en el mundo, todavía hay muchos problemas en la industria de Gallium de China. Debido al bajo contenido de galio como mineral acompañante, las empresas de producción de galio están dispersas y hay vínculos débiles en la cadena industrial. El proceso minero tiene una contaminación ambiental grave, y la capacidad de producción del galio de alta pureza es relativamente débil, principalmente depender de la exportación de galio grueso a precios bajos e importar galio refinado a precios altos. Sin embargo, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la mejora del nivel de vida de las personas y la aplicación generalizada de galio en los campos de información y energía, la demanda de galio también aumentará rápidamente. La tecnología de producción relativamente atrasada del galio de alta pureza inevitablemente tendrá limitaciones en el desarrollo industrial de China. El desarrollo de nuevas tecnologías es de gran importancia para lograr un desarrollo de alta calidad de ciencia y tecnología en China.
Tiempo de publicación: 17-2023 de mayo