Il y a une sorte de métal qui est très magique. Dans la vie quotidienne, il apparaît sous forme liquide comme le mercure. Si vous le déposez sur une boîte, vous serez surpris de constater que la bouteille devient aussi fragile que le papier, et elle se cassera avec juste un coup. De plus, le laisser tomber sur des métaux tels que le cuivre et le fer provoque également cette situation, qui peut être appelée «Terminator métallique». Qu'est-ce qui fait que cela a de telles caractéristiques? Aujourd'hui, nous entrerons dans le monde de Metal Gallium.
1 、 quel élément estgallium
L'élément de gallium est dans le groupe de quatrième période IIIA dans le tableau périodique des éléments. Le point de fusion du gallium pur est très bas, seulement 29,78 ℃, mais le point d'ébullition est aussi élevé que 2204,8 ℃. En été, la majeure partie de celle-ci existe sous forme de liquide et peut être fondu lorsqu'elle est placée dans la paume. D'après les propriétés ci-dessus, nous pouvons comprendre que le gallium peut corroder les autres métaux précisément en raison de son faible point de fusion. Le gallium liquide forme des alliages avec d'autres métaux, qui est le phénomène magique mentionné plus tôt. Son contenu dans la croûte de la Terre n'est que d'environ 0,001% et son existence n'a été découverte qu'il y a 140 ans. En 1871, le chimiste russe Mendeleev a résumé le tableau périodique des éléments et a prédit qu'après le zinc, il existe également un élément sous l'aluminium, qui a des propriétés similaires à l'aluminium et est appelé un «élément de type aluminium». 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 dans les expériences.
Gallium est principalement distribué en Chine, en Allemagne, en France, en Australie, au Kazakhstan et dans d'autres pays dans le monde, dont les réserves de ressources de gallium chinois représentent plus de 95% du total du monde, principalement distribué à Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi et d'autres endroits [1]. En termes de type de distribution, le shanxi, le shandong et d'autres endroits existent principalement dans la bauxite, le Yunnan et d'autres endroits dans le minerai en boîte, et le hunan et d'autres endroits existent principalement dans la sphalérite. Au début de la découverte de Gallium Metal, en raison du manque de recherches correspondantes sur son application, les gens ont toujours cru qu'il s'agit d'un métal à faible convivialité. Cependant, avec le développement continu des technologies de l'information et l'ère de la nouvelle énergie et de la haute technologie, le gallium métal a reçu l'attention en tant que matériau important dans le domaine de l'information, et sa demande a également considérablement augmenté.
2 、 champs d'application du gallium métallique
1. Champ semi-conducteur
Le gallium est principalement utilisé dans le domaine des matériaux semi-conducteurs, le matériau de l'arséniure de gallium (GAAS) étant le plus utilisé et la technologie étant la plus mature. En tant que transporteur de diffusion de l'information, les matériaux semi-conducteurs représentent 80% à 85% de la consommation totale de gallium, principalement utilisé dans la communication sans fil. Les amplificateurs de puissance de l'arséniure de gallium peuvent augmenter la vitesse de transmission de communication à 100 fois celle des réseaux 4G, ce qui peut jouer un rôle important dans l'entrée de l'ère 5G. De plus, le gallium peut être utilisé comme milieu de dissipation thermique dans les applications semi-conducteur en raison de ses caractéristiques thermiques, de son point de fusion faible, de sa conductivité thermique élevée et de ses bonnes performances d'écoulement. L'application de gallium métal sous forme d'un alliage à base de gallium dans les matériaux d'interface thermique peut améliorer la capacité de dissipation thermique et l'efficacité des composants électroniques.
2. Cellules solaires
Le développement des cellules solaires est passé des cellules solaires de silicium monocristallin précoces aux cellules à couches minces de silicium polycristallin. En raison du coût élevé des cellules à couches minces de silicium polycristallin, les chercheurs ont découvert des cellules à couches minces de cuivre de gallium sélénium (CIGS) dans des matériaux semi-conducteurs [3]. Les cellules CIGS présentent les avantages de faibles coûts de production, de grande production par lots et de taux de conversion photoélectrique élevé, ayant ainsi de vastes perspectives de développement. Deuxièmement, les cellules solaires de l'arséniure de gallium présentent des avantages significatifs dans l'efficacité de la conversion par rapport aux cellules à couches minces faites d'autres matériaux. Cependant, en raison du coût de production élevé des matériaux d'arséniure de gallium, ils sont actuellement principalement utilisés dans les champs aérospatiaux et militaires.
3. Énergie d'hydrogène
Avec la conscience croissante de la crise énergétique du monde entier, les gens cherchent à remplacer les sources d'énergie non renouvelables, dont l'énergie d'hydrogène se démarque. Cependant, le coût élevé et la faible sécurité du stockage et du transport de l'hydrogène entravent le développement de cette technologie. En tant qu'élément métal le plus abondant de la croûte, l'aluminium peut réagir avec l'eau pour produire de l'hydrogène dans certaines conditions, qui est un matériau de stockage d'hydrogène idéal, en raison de l'oxydation facile de la surface de l'aluminium métal La réaction de procéder [4], et le gallium métallique peut être recyclé et réutilisé. L'utilisation de matériaux en alliage de gallium en aluminium résout considérablement le problème de la préparation rapide et du stockage sûr et du transport de l'énergie de l'hydrogène, de l'amélioration de la sécurité, de l'économie et de la protection de l'environnement.
4. domaine médical
Le gallium est couramment utilisé dans le domaine médical en raison de ses propriétés de rayonnement uniques, qui peuvent être utilisées pour l'imagerie et l'inhibition des tumeurs malignes. Les composés de gallium ont des activités antifongiques et antibactériennes évidentes et réalisent finalement la stérilisation en interférant avec le métabolisme bactérien. Et les alliages de gallium peuvent être utilisés pour fabriquer des thermomètres, tels que des thermomètres en étain de gallium indium, un nouveau type d'alliage de métal liquide qui est sûr, non toxique et respectueux de l'environnement, et peut être utilisé pour remplacer les thermomètres de mercure toxiques. De plus, une certaine proportion d'alliage à base de gallium remplace l'amalgame argenté traditionnel et est utilisé dans des applications cliniques comme nouveau matériau de remplissage dentaire.
3 、 Outlook
Bien que la Chine soit l'un des principaux producteurs de gallium au monde, il y a encore de nombreux problèmes dans l'industrie du gallium chinois. En raison de la faible teneur en gallium en tant que minéral compagnon, les entreprises de production de gallium sont dispersées et il y a des liens faibles dans la chaîne industrielle. Le processus d'extraction a une grave pollution environnementale et la capacité de production du gallium de haute pureté est relativement faible, s'appuyant principalement sur l'exportation de gallium grossier à bas prix et l'importation de gallium raffiné à des prix élevés. Cependant, avec le développement de la science et de la technologie, l'amélioration des niveaux de vie des personnes et l'application généralisée du gallium dans les domaines de l'information et de l'énergie, la demande de gallium augmentera également rapidement. La technologie de production relativement arriérée du gallium de haute pureté aura inévitablement des contraintes sur le développement industriel de la Chine. Le développement de nouvelles technologies est d'une grande importance pour obtenir un développement de haute qualité des sciences et de la technologie en Chine.
Heure du poste: mai-17-2023