ترمیناتور فلزی - گالیم

نوعی فلز وجود دارد که بسیار جادویی است. در زندگی روزمره ، به صورت مایع مانند جیوه ظاهر می شود. اگر آن را روی یک قوطی رها کنید ، تعجب خواهید کرد که بطری به اندازه کاغذ شکننده می شود و فقط با یک پوکه شکسته می شود. علاوه بر این ، رها کردن آن بر روی فلزاتی مانند مس و آهن نیز باعث این وضعیت می شود که می توان آن را "ترمینال فلزی" نامید. چه عواملی باعث چنین خصوصیاتی می شود؟ امروز وارد دنیای گالیم فلزی خواهیم شد.

1 、 چه عنصری استفلز گالیم

عنصر گالیم در گروه چهارم IIIA در جدول دوره ای عناصر قرار دارد. نقطه ذوب گالیم خالص بسیار کم است ، فقط 29.78 ℃ ، اما نقطه جوش به اندازه 2204.8 است. در تابستان ، بیشتر آن به عنوان یک مایع وجود دارد و هنگام قرار دادن در کف دست می توان ذوب شد. از خصوصیات فوق ، می توانیم درک کنیم که گالیم می تواند فلزات دیگر را دقیقاً به دلیل نقطه ذوب کم آن خراب کند. گالیم مایع آلیاژها را با فلزات دیگر تشکیل می دهد ، که این پدیده جادویی است که قبلاً ذکر شد. محتوای آن در پوسته زمین فقط در حدود 0.001 ٪ است و وجود آن تا 140 سال پیش کشف نشده است. در سال 1871 ، شیمیدان روسی مندلیف جدول تناوبی عناصر را خلاصه کرد و پیش بینی کرد که پس از روی ، یک عنصر در زیر آلومینیوم نیز وجود دارد که خاصیت مشابهی با آلومینیوم دارد و "عنصر آلومینیومی" نامیده می شود. در سال 1875 ، هنگامی که دانشمند فرانسوی Bowabordland در حال مطالعه قوانین خط طیفی عناصر فلزی از همان خانواده بود ، او یک باند نور عجیب و غریب را در اسفالریت (روی) پیدا کرد ، بنابراین او این "عناصر آلومینیومی مانند" را پیدا کرد ، و سپس آن را به عنوان France Mondymon (Gaul ، لاتین گالیا) نامگذاری کرد ، با نماد GA که نشان دهنده این عناصر است ، بنابراین عناصر Paredded در تاریخ گالیم گالیوم شده است. آزمایشات

گالیم به طور عمده در چین ، آلمان ، فرانسه ، استرالیا ، قزاقستان و سایر کشورهای جهان توزیع می شود که ذخایر منابع گالیوم چین بیش از 95 ٪ از کل جهان را تشکیل می دهد ، که عمدتاً در شانشی ، گیزو ، یوننان ، هنان ، گوانگسی و سایر مناطق توزیع شده است [1]. از نظر نوع توزیع ، Shanxi ، Shandong و سایر مکان ها به طور عمده در بوکسیت ، یوننان و سایر مکان ها در سنگ معدن قلع وجود دارند ، و هونان و سایر مناطق عمدتاً در اسفالریت وجود دارند. در آغاز کشف فلز گالیم ، به دلیل عدم تحقیقات مربوطه در مورد کاربرد آن ، مردم همیشه معتقد بودند که این فلز با قابلیت استفاده کم است. با این حال ، با توسعه مداوم فناوری اطلاعات و دوران انرژی جدید و فناوری پیشرفته ، گالیم فلز به عنوان ماده مهمی در زمینه اطلاعات مورد توجه قرار گرفته است و تقاضای آن نیز بسیار افزایش یافته است.

2 、 زمینه های کاربردی گالیم فلزی

1 میدان نیمه هادی

گالیم عمدتاً در زمینه مواد نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد و مواد گالیم آرسنید (GAAS) بیشترین استفاده را دارند و این فناوری بالغ ترین است. به عنوان حامل انتشار اطلاعات ، مواد نیمه هادی 80 ٪ تا 85 ٪ از کل مصرف گالیم را تشکیل می دهند ، که عمدتا در ارتباطات بی سیم استفاده می شود. تقویت کننده های قدرت آرسنید گالیم می توانند سرعت انتقال ارتباطات را به 100 برابر شبکه های 4G افزایش دهند ، که می تواند نقش مهمی در ورود به دوره 5G داشته باشد. علاوه بر این ، به دلیل ویژگی های حرارتی ، نقطه ذوب کم ، هدایت حرارتی بالا و عملکرد جریان خوب ، می توان از گالیم به عنوان یک محیط اتلاف گرما در کاربردهای نیمه هادی استفاده کرد. استفاده از فلز گالیم به صورت آلیاژ مبتنی بر گالیم در مواد رابط حرارتی می تواند توانایی اتلاف گرما و کارآیی اجزای الکترونیکی را بهبود بخشد.

2 سلولهای خورشیدی

توسعه سلولهای خورشیدی از سلولهای خورشیدی سیلیکون مونوکریستالی اولیه به سلولهای فیلم نازک سیلیکون پلی کریستالی رفته است. با توجه به هزینه بالای سلولهای فیلم نازک سیلیکون پلی کریستالی ، محققان سلولهای فیلم نازک سلنیوم گالیم گالیوم مس (CIGS) را در مواد نیمه هادی کشف کرده اند [3]. سلولهای CIGS مزایای هزینه های تولید پایین ، تولید دسته ای بزرگ و میزان تبدیل بالای فوتوالکتریک را دارند ، بنابراین چشم انداز توسعه گسترده ای دارند. ثانیا ، سلولهای خورشیدی آرسنید گالیم در مقایسه با سلولهای فیلم نازک ساخته شده از سایر مواد ، مزایای قابل توجهی در راندمان تبدیل دارند. با این حال ، به دلیل هزینه بالای تولید مواد آرسنید گالیم ، در حال حاضر آنها عمدتاً در زمینه های هوافضا و نظامی مورد استفاده قرار می گیرند.

3 انرژی هیدروژن

با آگاهی روزافزون از بحران انرژی در سراسر جهان ، مردم به دنبال جایگزینی منابع انرژی غیر تجدید پذیر هستند که انرژی هیدروژن از آن استفاده می کند. با این حال ، هزینه بالای و ایمنی پایین ذخیره و حمل و نقل هیدروژن مانع توسعه این فناوری می شود. به عنوان فراوان ترین عنصر فلزی موجود در پوسته ، آلومینیوم می تواند با آب در شرایط خاص با آب واکنش نشان دهد ، که یک ماده ذخیره سازی هیدروژن ایده آل است ، با این حال ، به دلیل اکسیداسیون آسان سطح آلومینیوم فلزی برای تشکیل یک فیلم اکسید آلومینیوم متراکم ، که باعث مهار واکنش می شود ، محققان متوجه شده اند که اکسیداسیون کمیته ای از اکسلایم می تواند یک آلیاژ را با آلوئیچ تشکیل دهد و گالیم گالیم می تواند یک آلیاژ را تشکیل دهد ، و گالیم گالیم می تواند یک آلیاژ را تشکیل دهد ، و گالیم می تواند یک آلیاژ را تشکیل دهد ، و گالیوم می تواند یک آلیاژ را تشکیل دهد. ادامه دهید [4] ، و گالیم فلزی قابل بازیافت و استفاده مجدد است. استفاده از مواد آلیاژ گالیم آلومینیوم مشکل آماده سازی سریع و ذخیره ایمن و حمل و نقل انرژی هیدروژن ، بهبود ایمنی ، اقتصاد و حفاظت از محیط زیست را تا حد زیادی حل می کند.

4. زمینه پزشکی

گالیم معمولاً به دلیل خاصیت تابش منحصر به فرد در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد ، که می تواند برای تصویربرداری و مهار تومورهای بدخیم استفاده شود. ترکیبات گالیم فعالیتهای ضد قارچ و ضد باکتریایی آشکار دارند و در نهایت با تداخل در متابولیسم باکتریایی به عقیم سازی می رسند. و از آلیاژهای گالیم می توان برای ساخت دماسنج مانند دماسنج های قلع گالیم ایندیم ، نوع جدیدی از آلیاژ فلزی مایع که ایمن ، غیر سمی و سازگار با محیط زیست است استفاده شود و می تواند برای جایگزینی دماسنجهای جیوه سمی استفاده شود. علاوه بر این ، بخش خاصی از آلیاژ مبتنی بر گالیم جایگزین آمالگام نقره سنتی است و در کاربردهای بالینی به عنوان یک ماده پر کردن دندان جدید استفاده می شود.

3 、 چشم انداز

اگرچه چین یکی از تولید کنندگان اصلی گالیم در جهان است ، اما هنوز هم در صنعت گالیم چین مشکلات زیادی وجود دارد. با توجه به محتوای کم گالیم به عنوان یک ماده معدنی همراه ، شرکت های تولید گالیم پراکنده هستند و پیوندهای ضعیفی در زنجیره صنعتی وجود دارد. فرایند استخراج آلودگی جدی در محیط زیست دارد و ظرفیت تولید گالیم با خلوص بالا نسبتاً ضعیف است ، که عمدتاً به صادرات گالیم درشت با قیمت های پایین و وارد کردن گالیم تصفیه شده با قیمت های بالا متکی است. با این حال ، با توسعه علم و فناوری ، بهبود استانداردهای زندگی مردم و کاربرد گسترده گالیم در زمینه های اطلاعات و انرژی ، تقاضا برای گالیم نیز به سرعت افزایش می یابد. فناوری تولید نسبتاً عقب مانده از گالیم با خلوص بالا ، به ناچار محدودیت هایی در توسعه صنعتی چین خواهد داشت. توسعه فن آوری های جدید برای دستیابی به توسعه با کیفیت بالا علم و فناوری در چین از اهمیت زیادی برخوردار است.