Ekzistas speco de metalo, kiu estas tre magia. En la ĉiutaga vivo, ĝi aperas en likva formo kiel hidrargo. Se vi faligas ĝin sur ladskatolon, vi surpriziĝos, ke la botelo fariĝas tiel fragila kiel papero, kaj ĝi rompiĝos per nur piketo. Krome, faligado sur metalojn kiel kupro kaj fero ankaŭ kaŭzas ĉi tiun situacion, kiun oni povas nomi la "metala finilo". Kio kaŭzas tiajn karakterizaĵojn? Hodiaŭ ni eniros la mondon de la metalo galiumo.
1. Kiu elemento estasgaliuma metalo
La elemento Galiumo troviĝas en la kvara periodo IIIA grupo en la perioda tabelo de elementoj. La fandopunkto de pura galiumo estas tre malalta, nur 29.78 ℃, sed la bolpunkto estas tiel alta kiel 2204.8 ℃. Somere, plejparto de ĝi ekzistas kiel likvaĵo kaj povas esti fandita kiam metita en la manplaton. El la supre menciitaj ecoj, ni povas kompreni, ke galiumo povas korodi aliajn metalojn ĝuste pro sia malalta fandopunkto. Likva galiumo formas alojojn kun aliaj metaloj, kio estas la magia fenomeno menciita antaŭe. Ĝia enhavo en la terkrusto estas nur ĉirkaŭ 0.001%, kaj ĝia ekzisto ne estis malkovrita ĝis antaŭ 140 jaroj. En 1871, la rusa kemiisto Mendeleev resumis la periodan tabelon de elementoj kaj antaŭdiris, ke post zinko, ekzistas ankaŭ elemento sub aluminio, kiu havas similajn ecojn al aluminio kaj estas nomata "aluminio-simila elemento". En 1875, kiam la franca sciencisto Bowabordland studis la spektrajn liniajn leĝojn de metalaj elementoj de la sama familio, li trovis strangan lumbendon en sfalerito (ZnS), do li trovis ĉi tiun "aluminian elementon", kaj poste nomis ĝin laŭ sia patrujo Francio (Gaŭlio, latine Gallia), kun la simbolo Ga por reprezenti ĉi tiun elementon, do galiumo fariĝis la unua elemento antaŭdirita en la historio de malkovro de kemiaj elementoj, kaj poste trovita la konfirmita elemento en eksperimentoj.
Galiumo estas ĉefe distribuita en Ĉinio, Germanio, Francio, Aŭstralio, Kazaĥio kaj aliaj landoj en la mondo, el kiuj la ĉinaj galiumaj resursorezervoj konsistigas pli ol 95% de la monda tuto, ĉefe distribuita en Ŝanŝjio, Gujĝoŭo, Junano, Henano, Guangxio kaj aliaj lokoj [1]. Rilate al la distribuotipo, Ŝanŝjio, Ŝandongo kaj aliaj lokoj ĉefe ekzistas baŭksito, Junano kaj aliaj lokoj stano, kaj Hunano kaj aliaj lokoj ĉefe ekzistas sfalerito. Ĉe la komenco de la malkovro de galiuma metalo, pro la manko de koresponda esplorado pri ĝia apliko, homoj ĉiam kredis, ke ĝi estas metalo kun malalta uzebleco. Tamen, kun la kontinua disvolviĝo de informa teknologio kaj la epoko de nova energio kaj altteknologio, galiuma metalo ricevis atenton kiel grava materialo en la informa kampo, kaj ĝia postulo ankaŭ multe pliiĝis.
2. Aplikaj Kampoj de Metala Galio
1. Duonkondukta kampo
Galiumo estas ĉefe uzata en la kampo de duonkonduktaĵaj materialoj, kie galiuma arsenido (GaAs) estas la plej vaste uzata kaj la teknologio estas la plej matura. Kiel portanto de informdisvastigo, duonkonduktaĵaj materialoj konsistigas 80% ĝis 85% de la totala konsumo de galiumo, ĉefe uzata en sendrata komunikado. Potencamplifiloj el galiuma arsenido povas pliigi la rapidon de komunikado ĝis 100-oble pli alta ol tiu de 4G-retoj, kio povas ludi gravan rolon en eniro en la 5G-epokon. Krome, galiumo povas esti uzata kiel varmodisradiga medio en duonkonduktaĵaj aplikoj pro siaj termikaj karakterizaĵoj, malalta fandopunkto, alta varmokondukteco kaj bona flua funkciado. Apliko de galiuma metalo en la formo de galium-bazita alojo en termikaj interfacaj materialoj povas plibonigi la varmodisradigan kapablon kaj efikecon de elektronikaj komponantoj.
2. Sunĉeloj
La disvolviĝo de sunĉeloj iris de fruaj monokristalaj siliciaj sunĉeloj al polikristalaj siliciaj maldikfilmaj ĉeloj. Pro la alta kosto de polikristalaj siliciaj maldikfilmaj ĉeloj, esploristoj malkovris kupro-indiajn galiumajn selenajn maldikfilmajn (CIGS) ĉelojn en duonkonduktaĵaj materialoj [3]. CIGS-ĉeloj havas la avantaĝojn de malaltaj produktokostoj, grandkvanta produktado kaj alta fotoelektra konverta indico, tiel havante larĝajn disvolviĝajn perspektivojn. Due, galiumaj arsenidaj sunĉeloj havas signifajn avantaĝojn en konverta efikeco kompare kun maldikfilmaj ĉeloj faritaj el aliaj materialoj. Tamen, pro la alta produktokosto de galiumaj arsenidaj materialoj, ili nuntempe estas ĉefe uzataj en la aerspaca kaj milita kampoj.
3. Hidrogena energio
Kun kreskanta konscio pri la energikrizo tra la tuta mondo, homoj serĉas anstataŭigi ne-renovigeblajn energifontojn, el kiuj hidrogena energio elstaras. Tamen, la alta kosto kaj malalta sekureco de hidrogena stokado kaj transportado malhelpas la disvolviĝon de ĉi tiu teknologio. Kiel la plej abunda metala elemento en la terkrusto, aluminio povas reagi kun akvo por produkti hidrogenon sub certaj kondiĉoj, kio estas ideala hidrogena stoka materialo. Tamen, pro la facila oksidiĝo de la surfaco de aluminio por formi densan aluminio-oksidan filmon, kiu malhelpas la reakcion, esploristoj trovis, ke malalta fandopunkto de galiumo povas formi alojon kun aluminio, kaj galiumo povas dissolvi la surfacan aluminio-oksidan tegaĵon, permesante al la reakcio daŭrigi [4], kaj la galiumo povas esti reciklita kaj reuzata. La uzo de aluminio-galaj alojmaterialoj multe solvas la problemon de rapida preparado kaj sekura stokado kaj transportado de hidrogena energio, plibonigante sekurecon, ekonomion kaj mediprotektadon.
4. Medicina kampo
Galiumo estas ofte uzata en la medicina kampo pro siaj unikaj radiaj ecoj, kiuj povas esti uzataj por bildigo kaj inhibicio de malignaj tumoroj. Galiumaj komponaĵoj havas evidentajn kontraŭfungajn kaj kontraŭbakteriajn agadojn, kaj finfine atingas steriligon per interrompo de bakteria metabolo. Kaj galiumaj alojoj povas esti uzataj por fari termometrojn, kiel ekzemple galiumaj-indiaj stanaj termometroj, nova tipo de likva metala alojo, kiu estas sekura, netoksa kaj ekologie amika, kaj povas esti uzata por anstataŭigi toksajn hidrargajn termometrojn. Krome, certa proporcio de galium-bazita alojo anstataŭigas la tradician arĝentan amalgamon kaj estas uzata en klinikaj aplikoj kiel nova denta plenigaĵa materialo.
3. Perspektivo
Kvankam Ĉinio estas unu el la ĉefaj produktantoj de galiumo en la mondo, ankoraŭ ekzistas multaj problemoj en la ĉina galiuma industrio. Pro la malalta enhavo de galiumo kiel kunula mineralo, la galiumaj produktadentreprenoj estas disaj, kaj ekzistas malfortaj ligiloj en la industria ĉeno. La minado kaŭzas gravan median poluadon, kaj la produktokapacito de altpureca galiumo estas relative malforta, ĉefe dependas de la eksportado de kruda galiumo je malaltaj prezoj kaj la importado de rafinita galiumo je altaj prezoj. Tamen, kun la disvolviĝo de scienco kaj teknologio, la plibonigo de la vivnivelo de la homoj, kaj la ĝeneraligita apliko de galiumo en la kampoj de informo kaj energio, la postulo je galiumo ankaŭ rapide kreskos. La relative malantaŭeniĝa produktadoteknologio de altpureca galiumo neeviteble havos limojn por la industria disvolviĝo de Ĉinio. Disvolvi novajn teknologiojn estas tre signifa por atingi altkvalitan disvolviĝon de scienco kaj teknologio en Ĉinio.
Afiŝtempo: 17-a de majo 2023