קטלנית מתכת - גליום

יש סוג של מתכת שהיא קסומה מאוד. בחיי היומיום הם מופיעים בצורה נוזלית כמו מרקורי. אם תפיל אותו על פחית, תופתעו לגלות שהבקבוק הופך להיות שברירי כמו נייר, והוא ישבר רק עם חבטת. בנוסף, השמטתו על מתכות כמו נחושת וברזל גורמת גם למצב זה, אשר ניתן לכנות "קטלנית מתכת". מה גורם לו להיות מאפיינים כאלה? היום ניכנס לעולם המתכת גליום.

1 、 איזה אלמנט הואגליום מתכת

אלמנט גליום נמצא בקבוצת התקופה הרביעית IIIA בטבלת האלמנטים התקופתיים. נקודת ההיתוך של גליום טהור נמוכה מאוד, רק 29.78 ℃, אך נקודת הרתיחה גבוהה עד 2204.8 ℃. בקיץ, רובו קיים כנוזל וניתן להמיס אותו כאשר הוא ממוקם בכף היד. מהמאפיינים לעיל, אנו יכולים להבין שגליום יכול לאשש מתכות אחרות בדיוק בגלל נקודת ההיתוך הנמוכה שלה. גליום נוזלי יוצר סגסוגות עם מתכות אחרות, שהיא התופעה הקסומה שהוזכרה קודם לכן. תוכנו בקרום כדור הארץ הוא רק כ- 0.001%, וקיומו לא התגלה עד לפני 140 שנה. בשנת 1871 סיכם הכימאי הרוסי מנדלייב את טבלת האלמנטים התקופתית וחישה כי לאחר אבץ, יש גם אלמנט מתחת לאלומיניום, שיש לו תכונות דומות לאלומיניום ונקרא "אלמנט אלומיניום". בשנת 1875, כאשר המדען הצרפתי באבורדלנד חקר את חוקי הקווים הספקטרליים של אלמנטים מתכתיים מאותה משפחה, הוא מצא להקת אור מוזרה בספלאריט (ZNS), כך שהוא מצא את "אלומיניום כמו אלמנט" זה, ואז כינה אותו על ידי אלמנט המוצא את האלמנט הראשון, כך שמצא את האלמנט הראשון, אז את האלמנט המציג את האלמנט הראשון באלמנט. בניסויים.

גליום מופץ בעיקר בסין, גרמניה, צרפת, אוסטרליה, קזחסטן ובמדינות אחרות בעולם, מתוכם שמורות המשאבים של גליום בסין מהווים יותר מ- 95% מכלל העולם, בעיקר המופצים בשאנשי, גויז'ו, יונאן, הנאן, גואנגשי ובמקומות אחרים [1]. מבחינת סוג ההפצה, שאנשי, שאנדונג ומקומות אחרים קיימים בעיקר בבוקסיט, יונאן ובמקומות אחרים בעפרות פח, והונאן ובמקומות אחרים קיימים בעיקר בספאלריט. בתחילת גילוי גליום מתכת, בגלל היעדר המחקר המקביל על יישומה, אנשים תמיד האמינו שמדובר במתכת עם שימושיות נמוכה. עם זאת, עם פיתוח מתמשך של טכנולוגיית המידע ועידן האנרגיה החדשה והיי-טק, גליום מטאל זכה לתשומת לב כחומר חשוב בתחום המידע, וגם דרישתו גדלה מאוד.

2 、 שדות יישום של גליום מתכת

1. שדה מוליכים למחצה

גליום משמש בעיקר בתחום חומרים מוליכים למחצה, כאשר חומר גליום ארסניד (GAAS) הוא הנפוץ ביותר והטכנולוגיה היא הבוגרת ביותר. כמוביל של הפצת מידע, חומרי מוליכים למחצה מהווים 80% עד 85% מכלל הצריכה של גליום, המשמשת בעיקר בתקשורת אלחוטית. מגברי הכוח של גליום ארסניד יכולים להגדיל את מהירות העברת התקשורת עד פי 100 מזו של רשתות 4G, שיכולות למלא תפקיד חשוב בכניסה לעידן 5G. יתר על כן, גליום יכול לשמש כמדיום פיזור חום ביישומי מוליכים למחצה בגלל המאפיינים התרמיים שלו, נקודת התכה נמוכה, מוליכות תרמית גבוהה וביצועי זרימה טובים. החלת מתכת גליום בצורה של סגסוגת מבוססת גליום בחומרי ממשק תרמי יכולה לשפר את יכולת פיזור החום ואת היעילות של רכיבים אלקטרוניים.

2. תאים סולאריים

התפתחותם של תאים סולאריים עברה מתאי סיליקון סיליקון מונוקריסטליים מוקדמים לתאי סרט דק סיליקון פוליקריסטלי. בשל העלות הגבוהה של תאי סרטים דקים של סיליקון פולי -קריסטל, החוקרים גילו תאי סרט דק סלניום סלניום (CIGS) נחושת בחומרים מוליכים למחצה [3]. לתאי CIGS יש יתרונות של עלויות ייצור נמוכות, ייצור אצווה גדול ושיעור המרה פוטואלקטרי גבוה, ובכך יש סיכויי פיתוח רחבים. שנית, לתאים סולאריים של גליום ארסניד יש יתרונות משמעותיים ביעילות ההמרה בהשוואה לתאי סרטים דקים העשויים מחומרים אחרים. עם זאת, בגלל עלות הייצור הגבוהה של חומרי גליום ארסניד, הם משמשים כיום בעיקר בשדות האוויריים והצבאיים.

3. אנרגיית מימן

עם המודעות הגוברת למשבר האנרגיה בכל רחבי העולם, אנשים מבקשים להחליף מקורות אנרגיה לא מתחדשים, שאנרגיה מימן בולטת. עם זאת, העלות הגבוהה והבטיחות הנמוכה של אחסון מימן ותחבורה מפריעים לפיתוח טכנולוגיה זו. As the most abundant metal element in the crust, aluminum can react with water to produce hydrogen under certain conditions, which is an ideal hydrogen storage material, However, due to the easy oxidation of the surface of metal aluminum to form a dense aluminum oxide film, which inhibits the reaction, researchers have found that low melting point metal gallium can form an alloy with aluminum, and gallium can dissolve the surface aluminum oxide coating, allowing the התגובה להמשיך [4], וניתן למחזר את גליום המתכת ולהשתמש בו מחדש. השימוש בחומרי סגסוגת גליום אלומיניום פותר מאוד את בעיית ההכנה המהירה ואחסון והובלה בטוחה של אנרגיית מימן, שיפור הבטיחות, הכלכלה והגנה על הסביבה.

4. שדה רפואי

גליום משמש לרוב בשדה הרפואי בגלל תכונות הקרינה הייחודיות שלו, אשר ניתן להשתמש בהן להדמיה ולעכב גידולים ממאירים. לתרכובות גליום פעילויות ברורות נגד פטריות ואנטיבקטריאליות, ובסופו של דבר משיגות עיקור על ידי הפרעה למטבוליזם של החיידקים. ניתן להשתמש בסגסוגות גליום לייצור דחומטרים, כמו חום פח גליום אינדיום, סוג חדש של סגסוגת מתכת נוזלית בטוחה, לא רעילה וידידותית לסביבה, וניתן להשתמש בהן כדי להחליף תרמומטרים מרקורי רעילים. בנוסף, חלק מסוים של סגסוגת מבוססת גליום מחליף את אמלגם הכסף המסורתי ומשמש ביישומים קליניים כחומר מילוי שיניים חדש.

3 、 Outlook

למרות שסין היא אחת המפיקות העיקריות של גליום בעולם, יש עדיין בעיות רבות בתעשיית הגליום של סין. בגלל התוכן הנמוך של גליום כמינרל לוויה, מפעלי ייצור גליום מפוזרים ויש קישורים חלשים ברשת התעשייה. לתהליך הכרייה זיהום סביבתי רציני, ויכולת הייצור של גליום בעל טוהר גבוה היא חלשה יחסית, בעיקר מסתמכת על ייצוא גליום גס במחירים נמוכים ויבוא גליום מעודן במחירים גבוהים. עם זאת, עם פיתוח מדע וטכנולוגיה, שיפור רמת החיים של האנשים והיישום הרחב של גליום בתחומי המידע והאנרגיה, הביקוש לגלום יגדל במהירות. טכנולוגיית הייצור הפגרה יחסית של גליום בעל טוהר גבוה, בהכרח תהיה אילוצים על הפיתוח התעשייתי של סין. פיתוח טכנולוגיות חדשות הוא בעל משמעות רבה להשגת פיתוח איכותי של מדע וטכנולוגיה בסין.