Өте сиқырлы металдың бір түрі бар.Күнделікті өмірде сынап тәрізді сұйық күйде пайда болады.Егер сіз оны банкаға тастасаңыз, бөтелкенің қағаз сияқты нәзік болып, тек бір қаққанда сынатынына таң қаласыз.Сонымен қатар, оны мыс және темір сияқты металдарға тастау да «металл терминаторы» деп атауға болатын жағдайды тудырады.Оның мұндай қасиеттерге ие болуына не себеп?Бүгін біз металл галий әлеміне кіреміз.
1, Қандай элементгалий металы
Галлий элементі элементтердің периодтық жүйесінің төртінші периодында IIIA тобында.Таза галийдің балқу температурасы өте төмен, небәрі 29,78 ℃, бірақ қайнау температурасы 2204,8 ℃ дейін жоғары.Жазда оның көп бөлігі сұйықтық түрінде болады және алақанға салғанда балқытуға болады.Жоғарыда келтірілген қасиеттерден галлийдің балқу температурасы төмен болғандықтан басқа металдарды дәл тоттандыратынын түсінуге болады.Сұйық галлий басқа металдармен қорытпалар түзеді, бұл бұрын айтылған сиқырлы құбылыс.Оның жер қыртысындағы мөлшері шамамен 0,001% құрайды және оның бар екендігі 140 жыл бұрын ғана ашылған.1871 жылы орыс химигі Менделеев элементтердің периодтық жүйесін қорытындылап, мырыштан кейін алюминийден төмен, алюминийге ұқсас қасиеттері бар және «алюминий тәрізді элемент» деп аталатын элементтің де бар екенін болжады.1875 жылы француз ғалымы Бовабордланд бір тектес металл элементтерінің спектрлік сызықтық заңдылықтарын зерттеген кезде сфалериттен (ZnS) біртүрлі жарық жолағын тапты, сондықтан ол осы «алюминий тәрізді элементті» тапты, содан кейін оны өз Отанының атымен атады. Франция (Гал, латын Gallia), осы элементті білдіретін Ga таңбасы бар, сондықтан галлий химиялық элементтердің ашылу тарихында болжанған бірінші элемент болды, содан кейін эксперименттерде расталған элементті тапты.
Галлий негізінен Қытайда, Германияда, Францияда, Австралияда, Қазақстанда және әлемнің басқа елдерінде таралған, оның ішінде Қытайдың галлий қоры дүние жүзіндегі жалпы қорының 95%-дан астамын құрайды, негізінен Шаньси, Гуйчжоу, Юньнань, Хэнань, Гуанси қалаларында таралған. және басқа жерлер [1].Таралу түрі бойынша Шаньси, Шаньдун және басқа жерлерде негізінен бокситте, Юньнанда және басқа жерлерде қалайы кенінде, ал Хунань және басқа жерлерде негізінен сфалеритте бар.Галлий металын ашудың басында, оны қолдану бойынша тиісті зерттеулердің болмауына байланысты адамдар оны әрқашан қолдануға жарамдылығы төмен металл деп есептеді.Дегенмен, ақпараттық технологиялардың үздіксіз дамуымен және жаңа энергетика мен жоғары технология дәуірімен галлий металы ақпараттық салада маңызды материал ретінде назар аударды және оның сұранысы да айтарлықтай өсті.
2、 Галлий металының қолдану өрістері
1. Жартылай өткізгіш өріс
Галлий негізінен жартылай өткізгіш материалдар саласында қолданылады, галлий арсениді (GaAs) материалы ең кең таралған және технология ең жетілген.Ақпаратты таратудың тасымалдаушысы ретінде жартылай өткізгіш материалдар галийдің жалпы тұтынуының 80% -дан 85% -на дейін құрайды, негізінен сымсыз байланыста қолданылады.Галлий арсенидінің қуат күшейткіштері 5G дәуіріне кіруде маңызды рөл атқаратын 4G желілерінің жылдамдығынан 100 есе байланыс жылдамдығын арттыра алады.Сонымен қатар, галлий термиялық сипаттамаларына, төмен балқу температурасына, жоғары жылу өткізгіштікке және жақсы ағын өнімділігіне байланысты жартылай өткізгіштерде жылуды тарату ортасы ретінде пайдаланылуы мүмкін.Галлий металын галлий негізіндегі қорытпа түріндегі термиялық интерфейс материалдарында қолдану жылуды тарату қабілетін және электронды компоненттердің тиімділігін арттыруы мүмкін.
2. Күн батареялары
Күн жасушаларының дамуы ертедегі монокристалды кремний күн ұяшықтарынан поликристалды кремний жұқа қабықша жасушаларына дейін өтті.Поликристалды кремний жұқа қабықшалы жасушалардың қымбаттығына байланысты зерттеушілер жартылай өткізгіш материалдардан мыс индий галий селен жұқа қабықшасының (CIGS) жасушаларын тапты [3].CIGS ұяшықтары өндірістің төмен шығындарының, үлкен сериялы өндірістің және жоғары фотоэлектрлік түрлендіру жылдамдығының артықшылықтарына ие, осылайша кең даму перспективаларына ие.Екіншіден, галлий арсенидті күн батареялары басқа материалдардан жасалған жұқа қабықшалармен салыстырғанда конверсия тиімділігінде айтарлықтай артықшылықтарға ие.Дегенмен, галлий арсениді материалдарының өндіріс құнының жоғары болуына байланысты олар қазіргі уақытта негізінен аэроғарыштық және әскери салаларда қолданылады.
3. Сутегі энергиясы
Бүкіл әлемде энергетикалық дағдарыс туралы хабардарлықтың артуына байланысты адамдар сутегі энергиясы ерекшеленетін жаңартылмайтын энергия көздерін ауыстыруға ұмтылуда.Алайда сутегін сақтау мен тасымалдаудың қымбаттығы мен қауіпсіздігінің төмендігі бұл технологияның дамуына кедергі келтіреді.Жер қыртысындағы ең көп таралған металл элементі ретінде алюминий белгілі бір жағдайларда сутегін өндіру үшін сумен әрекеттесе алады, бұл идеалды сутегі сақтау материалы болып табылады, алайда металл алюминийінің бетінің оңай тотығуына байланысты тығыз алюминий оксиді пленкасы пайда болады. реакцияны тежейтін зерттеушілер балқу температурасы төмен металл галлийдің алюминиймен қорытпа құра алатынын, ал галлийдің беткі алюминий оксидінің жабынын ерітіп, реакцияның жүруіне мүмкіндік беретінін анықтады [4] және металл галлийді қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады. .Алюминий галлий қорытпасының материалдарын пайдалану сутегі энергиясын жылдам дайындау және қауіпсіз сақтау және тасымалдау, қауіпсіздікті, үнемділікті және қоршаған ортаны қорғауды жақсарту мәселесін айтарлықтай шешеді.
4. Медицина саласы
Галлий қатерлі ісіктерді бейнелеу және тежеу үшін қолданылуы мүмкін бірегей сәулелік қасиеттеріне байланысты медицина саласында кеңінен қолданылады.Галлий қосылыстары айқын саңырауқұлаққа қарсы және бактерияға қарсы белсенділікке ие және ақырында бактериялық метаболизмге кедергі жасау арқылы зарарсыздандыруға қол жеткізеді.Ал галлий қорытпаларынан термометрлер жасауға болады, мысалы, галлий индий қалайы термометрлері, қауіпсіз, улы емес және экологиялық таза сұйық металл қорытпасының жаңа түрі және улы сынапты термометрлерді ауыстыру үшін қолданылады.Сонымен қатар, галлий негізіндегі қорытпаның белгілі бір бөлігі дәстүрлі күміс амальгамасын ауыстырады және клиникалық қосымшаларда жаңа тіс толтырғыш материал ретінде қолданылады.
3, Outlook
Қытай әлемдегі галлийдің негізгі өндірушілерінің бірі болғанымен, Қытайдың галлий өнеркәсібінде әлі де көптеген мәселелер бар.Қосалқы минерал ретінде галлий аз болғандықтан, галлий өндіретін кәсіпорындар шашыраңқы, өндірістік тізбекте әлсіз буындар бар.Тау-кен өндіру процесі қоршаған ортаны қатты ластайды, ал жоғары таза галлийдің өндірістік қуаты салыстырмалы түрде әлсіз, негізінен төмен бағамен ірі галийді экспорттауға және жоғары бағамен тазартылған галийді импорттауға негізделген.Дегенмен, ғылым мен техниканың дамуы, адамдардың өмір сүру деңгейінің жақсаруы және галийдің ақпарат пен энергетика салаларында кеңінен қолданылуына байланысты галлийге деген сұраныс та тез өседі.Жоғары таза галий өндірудің салыстырмалы түрде артта қалған технологиясы сөзсіз Қытайдың өнеркәсіптік дамуында шектеулерге ие болады.Қытайдағы ғылым мен техниканың жоғары сапалы дамуына қол жеткізу үшін жаңа технологияларды дамытудың маңызы зор.
Хабарлама уақыты: 17 мамыр 2023 ж