Yra metalo rūšis, kuri yra labai magiška. Kasdieniame gyvenime jis pasirodo skysto pavidalo, pavyzdžiui, gyvsidabrio. Jei numesite jį ant skardinės, nustebsite pamatę, kad butelis tampa trapus kaip popierius ir suplyš vos pakštelėjus. Be to, nuleidus jį ant metalų, tokių kaip varis ir geležis, taip pat susidaro tokia situacija, kurią galima pavadinti „metalo terminatoriumi“. Kas lemia tokias savybes? Šiandien pateksime į metalinio galio pasaulį.
1, Kas yra elementasgalio metalas
Galio elementas periodinėje elementų lentelėje yra ketvirtojo periodo IIIA grupėje. Gryno galio lydymosi temperatūra yra labai žema, tik 29,78 ℃, tačiau virimo temperatūra siekia 2204,8 ℃. Vasarą didžioji jo dalis egzistuoja kaip skystis ir gali ištirpti įdėjus į delną. Iš minėtų savybių galime suprasti, kad galis gali korozuoti kitus metalus būtent dėl savo žemos lydymosi temperatūros. Skystas galis sudaro lydinius su kitais metalais, o tai yra magiškas anksčiau minėtas reiškinys. Jo kiekis Žemės plutoje yra tik apie 0,001%, o jo egzistavimas buvo atrastas tik prieš 140 metų. 1871 m. rusų chemikas Mendelejevas apibendrino periodinę elementų lentelę ir numatė, kad po cinko yra ir po aliuminio elementas, kurio savybės panašios į aliuminį ir vadinamas „aliuminį panašiu elementu“. 1875 m., kai prancūzų mokslininkas Bowabordlandas tyrinėjo tos pačios šeimos metalo elementų spektrinių linijų dėsnius, sfalerite (ZnS) rado keistą šviesos juostą, todėl rado šį „aliuminį panašų elementą“ ir pavadino jį savo tėvynės vardu. Prancūzija (Galija, lot. Gallia), su simboliu Ga, vaizduojančiu šį elementą, todėl galis tapo pirmuoju elementu, numatytu cheminių elementų atradimo istorijoje, o vėliau eksperimentuose rado patvirtintą elementą.
Galis daugiausia platinamas Kinijoje, Vokietijoje, Prancūzijoje, Australijoje, Kazachstane ir kitose pasaulio šalyse, iš kurių Kinijos galio išteklių atsargos sudaro daugiau nei 95% viso pasaulio kiekio, daugiausia platinamos Šansi, Guidžou, Junane, Henane, Guangsi. ir kitose vietose [1]. Kalbant apie pasiskirstymo tipą, Shanxi, Shandong ir kitose vietose daugiausia yra boksite, Yunnan ir kitose vietose alavo rūdoje, o Hunane ir kitose vietose daugiausia yra sfaleritas. Galio metalo atradimo pradžioje, nes nebuvo atitinkamų jo taikymo tyrimų, žmonės visada tikėjo, kad tai yra mažai tinkamas naudoti metalas. Tačiau nuolat tobulėjant informacinėms technologijoms ir naujos energetikos bei aukštųjų technologijų erai, galio metalas sulaukė dėmesio kaip svarbi medžiaga informaciniame lauke, o jo paklausa taip pat labai išaugo.
2、 Metalo galio taikymo sritys
1. Puslaidininkių laukas
Galis daugiausia naudojamas puslaidininkinių medžiagų srityje, o galio arsenido (GaAs) medžiaga yra plačiausiai naudojama, o technologija yra brandžiausia. Kaip informacijos sklaidos nešėjas, puslaidininkinės medžiagos sudaro 80–85 % viso galio, daugiausia naudojamo belaidžiam ryšiui, suvartojimo. Galio arsenido galios stiprintuvai gali padidinti ryšio perdavimo greitį iki 100 kartų greičiau nei 4G tinklai, o tai gali atlikti svarbų vaidmenį įžengiant į 5G erą. Be to, dėl savo šiluminių charakteristikų, žemos lydymosi temperatūros, didelio šilumos laidumo ir gerų srauto savybių galis gali būti naudojamas kaip šilumos išsklaidymo terpė puslaidininkiuose. Galio metalo naudojimas galio lydinio pavidalu šiluminėse sąsajos medžiagose gali pagerinti elektroninių komponentų šilumos išsklaidymą ir efektyvumą.
2. Saulės elementai
Saulės elementų kūrimas perėjo nuo ankstyvųjų monokristalinių silicio saulės elementų iki polikristalinių silicio plonasluoksnių elementų. Dėl didelių polikristalinio silicio plonasluoksnių elementų kainos tyrėjai puslaidininkinėse medžiagose atrado vario indžio galio seleno plonasluoksnes (CIGS) ląsteles [3]. CIGS elementai turi mažų gamybos sąnaudų, didelės partijos gamybos ir aukšto fotoelektrinio konversijos greičio pranašumus, todėl turi plačias plėtros perspektyvas. Antra, galio arsenido saulės elementai turi didelių konversijos efektyvumo pranašumų, palyginti su plonasluoksniais elementais, pagamintais iš kitų medžiagų. Tačiau dėl didelių galio arsenido medžiagų gamybos sąnaudų jos šiuo metu daugiausia naudojamos aviacijos ir karinėje srityse.
3. Vandenilio energija
Visame pasaulyje vis labiau suvokiant energetikos krizę, žmonės siekia pakeisti neatsinaujinančius energijos šaltinius, iš kurių išsiskiria vandenilio energija. Tačiau didelės sąnaudos ir mažas vandenilio saugojimo ir transportavimo saugumas trukdo plėtoti šią technologiją. Aliuminis, kaip gausiausias plutoje esantis metalinis elementas, tam tikromis sąlygomis gali reaguoti su vandeniu, kad susidarytų vandenilis, kuris yra ideali medžiaga vandenilio kaupimui, tačiau dėl lengvo metalo aliuminio paviršiaus oksidacijos susidaro tanki aliuminio oksido plėvelė. , kuris slopina reakciją, mokslininkai nustatė, kad žemos lydymosi temperatūros metalo galis gali sudaryti lydinį su aliuminiu, o galis gali ištirpinti paviršiaus aliuminio oksido dangą, todėl reakcija vyks [4], o metalas galis gali būti perdirbamas ir naudojamas pakartotinai. Aliuminio galio lydinio medžiagų naudojimas labai išsprendžia greito vandenilio energijos paruošimo ir saugaus saugojimo bei transportavimo problemą, pagerina saugumą, ekonomiškumą ir aplinkos apsaugą.
4. Medicinos sritis
Galis yra plačiai naudojamas medicinos srityje dėl savo unikalių spinduliuotės savybių, kurios gali būti naudojamos piktybinių navikų vaizdavimui ir slopinimui. Galio junginiai turi akivaizdų priešgrybelinį ir antibakterinį poveikį ir galiausiai juos sterilizuoja, trukdydami bakterijų metabolizmui. O iš galio lydinių galima gaminti termometrus, pvz., galio indžio alavo termometrus – naujo tipo skysto metalo lydinio, kuris yra saugus, netoksiškas ir nekenksmingas aplinkai, ir gali būti naudojamas pakeisti toksiškus gyvsidabrio termometrus. Be to, tam tikra galio lydinio dalis pakeičia tradicinę sidabro amalgamą ir yra naudojama klinikinėje praktikoje kaip nauja dantų plombavimo medžiaga.
3, „Outlook“.
Nors Kinija yra viena iš pagrindinių galio gamintojų pasaulyje, Kinijos galio pramonėje vis dar yra daug problemų. Dėl mažo galio, kaip papildomo mineralo, kiekio galio gamybos įmonės yra išsibarsčiusios, o pramonės grandinėje yra silpnų grandžių. Kasybos procesas labai teršia aplinką, o didelio grynumo galio gamybos pajėgumai yra palyginti silpni, daugiausia priklauso nuo stambaus galio eksporto žemomis kainomis ir rafinuoto galio importo didelėmis kainomis. Tačiau tobulėjant mokslui ir technologijoms, gerėjant žmonių gyvenimo lygiui, plačiai pritaikius galią informacijos ir energetikos srityse, galio poreikis taip pat sparčiai didės. Palyginti atsilikusi didelio grynumo galio gamybos technologija neišvengiamai ribos Kinijos pramonės plėtrą. Naujų technologijų kūrimas yra labai svarbus siekiant aukštos kokybės mokslo ir technologijų plėtros Kinijoje.
Paskelbimo laikas: 2023-05-17