Metalinis terminatorius – galisas

ga metalas
Yra labai magiškas metalas. Kasdieniame gyvenime jis pasirodo skysto pavidalo, kaip gyvsidabris. Jei jį užmesite ant skardinės, nustebsite pamatę, kad butelis tampa toks pat trapus kaip popierius ir sudužta vos pabaksnojus. Be to, užmetus jį ant tokių metalų kaip varis ir geležis, taip pat susidaro ši situacija, kurią galima pavadinti „metalo terminatoriumi“. Kas lemia tokias savybes? Šiandien pažinsime metalo galio pasaulį.
ga

1. Koks elementas yragalio metalas

Galis yra ketvirtojo periodo IIIA grupės elementas elementų periodinėje lentelėje. Gryno galio lydymosi temperatūra yra labai žema, tik 29,78 ℃, tačiau virimo temperatūra siekia net 2204,8 ℃. Vasarą didžioji jo dalis yra skysta ir gali būti ištirpdyta, įdėjus į delną. Iš aukščiau pateiktų savybių galime suprasti, kad galis gali korozuoti kitus metalus būtent dėl ​​žemos lydymosi temperatūros. Skystas galis sudaro lydinius su kitais metalais – tai yra anksčiau minėtas magiškas reiškinys. Jo kiekis Žemės plutoje tesiekia 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 aliuminiu esantis elementas, turintis panašias savybes kaip aliuminis ir vadinamas „į aliuminį panašiu elementu“. 1875 m., kai prancūzų mokslininkas Bowabordlandas tyrinėjo tos pačios šeimos metalinių elementų spektrinių linijų dėsnius, jis sfalerite (ZnS) aptiko keistą šviesos juostą, todėl surado šį „aliuminio tipo elementą“ ir pavadino jį savo tėvynės Prancūzijos (Galija, lotyniškai Gallia) vardu, naudodamas šį elementą simbolį Ga. Taigi galis tapo pirmuoju elementu, kurio egzistavimas buvo numatytas cheminių elementų atradimo istorijoje, o vėliau eksperimentais patvirtintas elementas.
ga metalo skystis

Galis daugiausia paplitęs Kinijoje, Vokietijoje, Prancūzijoje, Australijoje, Kazachstane ir kitose pasaulio šalyse, iš kurių Kinijos galio išteklių atsargos sudaro daugiau nei 95 % visų pasaulio galio išteklių, daugiausia Šansi, Guidžou, Junane, Henane, Guangsi ir kitur [1]. Kalbant apie pasiskirstymo tipą, Šansi, Šandongo ir kitur daugiausia yra boksito, Junane ir kitur – alavo rūdos, o Hunane ir kitur – sfalerito. Galio metalo atradimo pradžioje, dėl atitinkamų tyrimų apie jo pritaikymą trūkumo, žmonės visada manė, kad tai mažai pritaikomas metalas. Tačiau nuolat tobulėjant informacinėms technologijoms ir naujų energijos bei aukštųjų technologijų erai, galio metalas sulaukė dėmesio kaip svarbi medžiaga informacijos srityje, o jo paklausa taip pat labai išaugo.

2. Metalo galio taikymo sritys

1. Puslaidininkių laukas

Galis daugiausia naudojamas puslaidininkinių medžiagų srityje, o galio arsenidas (GaAs) yra plačiausiai naudojama medžiaga, o technologija – labiausiai išvystyta. Kaip informacijos sklaidos nešėja, puslaidininkinės medžiagos sudaro 80–85 % viso galio suvartojimo, daugiausia naudojamo belaidžio ryšio srityje. Galio arsenido galios stiprintuvai gali padidinti ryšio perdavimo greitį iki 100 kartų, palyginti su 4G tinklais, o tai gali atlikti svarbų vaidmenį žengiant į 5G erą. Be to, galis gali būti naudojamas kaip šilumos išsklaidymo terpė puslaidininkių taikymuose dėl savo šiluminių savybių, žemos lydymosi temperatūros, didelio šilumos laidumo ir gerų srauto savybių. Galio metalo naudojimas galio pagrindu pagaminto lydinio pavidalu terminio sąsajos medžiagose gali pagerinti elektroninių komponentų šilumos išsklaidymo galimybes ir efektyvumą.

2. Saulės elementai

Saulės elementų kūrimas nuėjo nuo ankstyvųjų monokristalinių silicio saulės elementų prie polikristalinių silicio plonasluoksnių elementų. Dėl didelės polikristalinių silicio plonasluoksnių elementų kainos tyrėjai puslaidininkinėse medžiagose atrado vario indžio galio seleno plonasluoksnių (CIGS) elementus [3]. CIGS elementai pasižymi mažomis gamybos sąnaudomis, didelėmis partijų gamyba ir dideliu fotoelektrinio konversijos greičiu, 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 jie šiuo metu daugiausia naudojami aviacijos ir karinėje srityje.

QQ截图20230517101633

3. Vandenilio energija

Visame pasaulyje didėjant informuotumui apie energetikos krizę, žmonės siekia pakeisti neatsinaujinančius energijos šaltinius, iš kurių išsiskiria vandenilio energija. Tačiau didelė vandenilio saugojimo ir transportavimo kaina ir mažas saugumas trukdo šios technologijos plėtrai. Būdamas gausiausiu metalo elementu plutoje, aliuminis tam tikromis sąlygomis gali reaguoti su vandeniu ir gaminti vandenilį, kuris yra ideali vandenilio saugojimo medžiaga. Tačiau dėl lengvos aliuminio paviršiaus oksidacijos ir tankios aliuminio oksido plėvelės, kuri slopina reakciją, tyrėjai nustatė, kad žemos lydymosi temperatūros metalas galis gali sudaryti lydinį su aliuminiu, o galis gali ištirpinti paviršiaus aliuminio oksido dangą, leisdamas reakcijai vykti [4], o metalą galis galima perdirbti ir pakartotinai naudoti. Aliuminio ir galio lydinių medžiagų naudojimas labai išsprendžia greito vandenilio energijos paruošimo, saugaus saugojimo ir transportavimo problemą, pagerindamas saugumą, ekonomiškumą ir aplinkos apsaugą.

4. Medicinos sritis

Galis dėl unikalių radiacinių savybių dažnai naudojamas medicinos srityje, todėl gali būti naudojamas vaizduojant ir slopinant piktybinius navikus. Galio junginiai pasižymi akivaizdžiu priešgrybeliniu ir antibakteriniu poveikiu ir galiausiai sterilizuoja, sutrikdydami bakterijų metabolizmą. Galio lydiniai gali būti naudojami termometrams, pavyzdžiui, galio ir indžio alavo termometrams, gaminti – tai naujo tipo skystas metalų lydinys, saugus, netoksiškas ir ekologiškas, galintis pakeisti toksiškus gyvsidabrio termometrus. Be to, tam tikra galio pagrindo lydinio dalis pakeičia tradicinę sidabro amalgamą ir yra naudojama klinikinėje praktikoje kaip nauja dantų plombavimo medžiaga.

3. Perspektyva

Nors Kinija yra viena pagrindinių galio gamintojų pasaulyje, Kinijos galio pramonėje vis dar yra daug problemų. Dėl mažo galio, kaip lydinčio mineralo, kiekio galio gamybos įmonės yra išsibarsčiusios, o pramonės grandinėje yra silpnų grandžių. Kasybos procesas kelia didelę aplinkos taršą, o didelio grynumo galio gamybos pajėgumai yra gana silpni, daugiausia priklausomi nuo rupaus galio eksporto mažomis kainomis ir rafinuoto galio importo didelėmis kainomis. Tačiau tobulėjant mokslui ir technologijoms, gerėjant žmonių gyvenimo lygiui ir plačiai pritaikant galią informacijos ir energetikos srityse, galio paklausa taip pat sparčiai didės. Santykinai atsilikusi didelio grynumo galio gamybos technologija neišvengiamai turės apribojimų Kinijos pramonės plėtrai. Naujų technologijų kūrimas yra labai svarbus siekiant aukštos kokybės mokslo ir technologijų plėtros Kinijoje.


Įrašo laikas: 2023 m. gegužės 17 d.