Der is in soarte metaal dat tige magysk is. Yn it deistich libben ferskynt it yn floeibere foarm lykas kwik. As jo it op in blik falle litte, sille jo ferrast wêze om te ûntdekken dat de flesse sa kwetsber wurdt as papier, en it sil mei mar in poke brekke. Derneist feroarsaket it fallen op metalen lykas koper en izer ek dizze situaasje, dy't de "metaalterminator" neamd wurde kin. Wat feroarsaket dat it sokke skaaimerken hat? Hjoed sille wy de wrâld fan it metaal gallium yngean.
1. Hokker elemint isgalliummetaal
Gallium heart ta de fjirde perioade IIIA-groep yn it periodyk systeem fan eleminten. It smeltpunt fan suver gallium is tige leech, mar 29,78 ℃, mar it siedpunt is sa heech as 2204,8 ℃. Yn 'e simmer bestiet it measte as floeistof en kin it smelte as it yn 'e hân pleatst wurdt. Ut de boppesteande eigenskippen kinne wy begripe dat gallium oare metalen korrodearje kin, krekt fanwegen syn lege smeltpunt. Floeiber gallium foarmet legearingen mei oare metalen, wat it earder neamde magyske ferskynsel is. Syn ynhâld yn 'e ierdkoarste is mar sawat 0,001%, en syn bestean waard pas 140 jier lyn ûntdutsen. Yn 1871 gearfette de Russyske skiekundige Mendeleev it periodyk systeem fan eleminten en foarsei dat nei sink der ek in elemint ûnder aluminium is, dat ferlykbere eigenskippen hat as aluminium en in "aluminium-eftich elemint" neamd wurdt. Yn 1875, doe't de Frânske wittenskipper Bowabordland de spektrale linewetten fan metaaleleminten fan deselde famylje bestudearre, fûn hy in frjemde ljochte bân yn sfaleriet (ZnS), dus fûn hy dit "aluminium-eftige elemint", en neamde it doe nei syn heitelân Frankryk (Gallië, Latyn Gallia), mei it symboal Ga om dit elemint te fertsjintwurdigjen, sadat gallium it earste elemint waard dat foarsein waard yn 'e skiednis fan' e ûntdekking fan gemyske eleminten, en doe fûn it befêstige elemint yn eksperiminten.
Gallium wurdt benammen ferspraat yn Sina, Dútslân, Frankryk, Austraalje, Kazachstan en oare lannen yn 'e wrâld, wêrfan't de galliumreserves fan Sina mear as 95% fan it wrâldtotaal útmeitsje, benammen ferspraat yn Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi en oare plakken [1]. Wat it ferspriedingstype oanbelanget, besteane Shanxi, Shandong en oare plakken benammen yn bauksyt, Yunnan en oare plakken yn tinerts, en Hunan en oare plakken benammen yn sfaleryt. Oan it begjin fan 'e ûntdekking fan galliummetaal, fanwegen it gebrek oan oerienkommende ûndersyk nei syn tapassing, hawwe minsken altyd leaud dat it in metaal is mei lege brûkberens. Mei de trochgeande ûntwikkeling fan ynformaasjetechnology en it tiidrek fan nije enerzjy en hege technology hat galliummetaal lykwols omtinken krigen as in wichtich materiaal op it ynformaasjefjild, en de fraach dernei is ek sterk tanommen.
2. Tapassingsfjilden fan metaal gallium
1. Healgeliederfjild
Gallium wurdt benammen brûkt op it mêd fan healgeleidermaterialen, wêrby't galliumarsenide (GaAs) it meast brûkte materiaal is en de technology it meast ûntwikkele is. As drager fan ynformaasjefersprieding binne healgeleidermaterialen ferantwurdlik foar 80% oant 85% fan it totale ferbrûk fan gallium, benammen brûkt yn draadloze kommunikaasje. Galliumarsenide-machtfersterkers kinne de kommunikaasjesnelheid ferheegje oant 100 kear dy fan 4G-netwurken, wat in wichtige rol kin spylje by it yngean fan it 5G-tiidrek. Boppedat kin gallium brûkt wurde as in waarmteôffiermedium yn healgeleiderapplikaasjes fanwegen syn termyske eigenskippen, leech smeltpunt, hege termyske geliedingsfermogen en goede streamprestaasjes. It tapassen fan galliummetaal yn 'e foarm fan in gallium-basearre legearing yn termyske ynterfacematerialen kin de waarmteôffierkapasiteit en effisjinsje fan elektroanyske komponinten ferbetterje.
2. Sinne-sellen
De ûntwikkeling fan sinnesellen is gien fan iere monokristallijne silisium sinnesellen nei polykristallijne silisium tinne-filmsellen. Fanwegen de hege kosten fan polykristallijne silisium tinne-filmsellen hawwe ûndersikers koperindium gallium selenium tinne-film (CIGS) sellen ûntdutsen yn healgeleidermaterialen [3]. CIGS-sellen hawwe de foardielen fan lege produksjekosten, grutte batchproduksje en hege fotoelektryske konverzjesnelheid, en hawwe dêrom brede ûntwikkelingsperspektiven. Twadder hawwe galliumarsenide sinnesellen wichtige foardielen yn konverzje-effisjinsje yn ferliking mei tinne-filmsellen makke fan oare materialen. Fanwegen de hege produksjekosten fan galliumarsenidematerialen wurde se lykwols op it stuit benammen brûkt yn 'e loftfeart en militêre fjilden.
3. Wetterstofenerzjy
Mei it tanimmende bewustwêzen fan 'e enerzjykrisis oer de hiele wrâld, sykje minsken nei it ferfangen fan net-duorsume enerzjyboarnen, wêrfan wetterstofenerzjy opfalt. De hege kosten en lege feiligens fan wetterstofopslach en -transport hinderje lykwols de ûntwikkeling fan dizze technology. As it meast foarkommende metaalelemint yn 'e korst kin aluminium ûnder bepaalde omstannichheden mei wetter reagearje om wetterstof te produsearjen, wat in ideaal wetterstofopslachmateriaal is. Troch de maklike oksidaasje fan it oerflak fan metaalaluminium om in tichte aluminiumoksidefilm te foarmjen, dy't de reaksje remt, hawwe ûndersikers lykwols ûntdutsen dat metaalgallium mei in leech smeltpunt in legearing mei aluminium kin foarmje, en gallium kin de aluminiumoksidecoating op it oerflak oplosse, wêrtroch't de reaksje trochgean kin [4], en it metaalgallium kin recycled en opnij brûkt wurde. It gebrûk fan aluminiumgalliumlegeringsmaterialen lost it probleem fan rappe tarieding en feilige opslach en transport fan wetterstofenerzjy sterk op, wêrtroch't de feiligens, ekonomy en miljeubeskerming ferbettere wurde.
4. Medysk fjild
Gallium wurdt faak brûkt yn 'e medyske sektor fanwegen syn unike strielingseigenskippen, en kin brûkt wurde foar ôfbylding en it remmen fan maligne tumors. Galliumferbiningen hawwe dúdlike antifungele en antibakteriële aktiviteiten, en berikke úteinlik sterilisaasje troch it bemuoien mei baktearjele metabolisme. En galliumlegeringen kinne brûkt wurde om termometers te meitsjen, lykas galliumindiumtin-termometers, in nij type floeibere metaallegering dy't feilich, net-giftich en miljeufreonlik is, en kin brûkt wurde om giftige kwiktermometers te ferfangen. Derneist ferfangt in bepaald diel fan gallium-basearre legearing it tradisjonele sulveren amalgaam en wurdt brûkt yn klinyske tapassingen as in nij toskfolmateriaal.
3. Perspektyf
Hoewol Sina ien fan 'e wichtichste produsinten fan gallium yn 'e wrâld is, binne der noch in soad problemen yn 'e galliumyndustry fan Sina. Troch it lege gehalte oan gallium as begeliedend mineraal binne galliumproduksjebedriuwen ferspraat, en binne der swakke skeakels yn 'e yndustriële keten. It mynbouproses hat serieuze miljeufersmoarging, en de produksjekapasiteit fan gallium mei hege suverens is relatyf swak, benammen ôfhinklik fan 'e eksport fan grof gallium tsjin lege prizen en it ymportearjen fan raffinearre gallium tsjin hege prizen. Mei de ûntwikkeling fan wittenskip en technology, de ferbettering fan 'e libbensstandert fan minsken, en de wiidfersprate tapassing fan gallium op it mêd fan ynformaasje en enerzjy, sil de fraach nei gallium lykwols ek rap tanimme. De relatyf efterútgeande produksjetechnology fan gallium mei hege suverens sil ûnûntkomber beheiningen hawwe foar de yndustriële ûntwikkeling fan Sina. De ûntwikkeling fan nije technologyen is fan grut belang foar it berikken fan in hege kwaliteitsûntwikkeling fan wittenskip en technology yn Sina.
Pleatsingstiid: 17 maaie 2023