Mae math o fetel sy'n hudolus iawn. Ym mywyd beunyddiol, mae'n ymddangos ar ffurf hylif fel mercwri. Os byddwch chi'n ei ollwng ar gan, byddwch chi'n synnu o weld bod y botel mor fregus â phapur, a bydd yn torri gyda dim ond pigo. Yn ogystal, mae ei ollwng ar fetelau fel copr a haearn hefyd yn achosi'r sefyllfa hon, y gellir ei galw'n "derfynydd metel". Beth sy'n achosi iddo gael nodweddion o'r fath? Heddiw byddwn yn mynd i fyd y metel gallium.
1. Pa elfen ywmetel galiwm
Mae'r elfen gallium yn y pedwerydd grŵp cyfnod IIIA yn y tabl cyfnodol o elfennau. Mae pwynt toddi gallium pur yn isel iawn, dim ond 29.78 ℃, ond mae'r pwynt berwi mor uchel â 2204.8 ℃. Yn yr haf, mae'r rhan fwyaf ohono'n bodoli fel hylif a gellir ei doddi pan gaiff ei roi yn y llaw. O'r priodweddau uchod, gallwn ddeall y gallium gyrydu metelau eraill yn union oherwydd ei bwynt toddi isel. Mae gallium hylif yn ffurfio aloion gyda metelau eraill, sef y ffenomen hudolus a grybwyllwyd yn gynharach. Dim ond tua 0.001% yw ei gynnwys yng nghramen y Ddaear, ac ni ddarganfuwyd ei fodolaeth tan 140 mlynedd yn ôl. Ym 1871, crynhodd y cemegydd Rwsiaidd Mendeleev y tabl cyfnodol o elfennau a rhagfynegodd, ar ôl sinc, fod elfen hefyd islaw alwminiwm, sydd â phriodweddau tebyg i alwminiwm ac a elwir yn "elfen debyg i alwminiwm". Ym 1875, pan oedd y gwyddonydd Ffrengig Bowabordland yn astudio deddfau llinell sbectrol elfennau metel o'r un teulu, daeth o hyd i fand golau rhyfedd mewn sffalerit (ZnS), felly daeth o hyd i'r "elfen debyg i alwminiwm" hon, ac yna ei henwi ar ôl ei famwlad Ffrainc (Gâl, Lladin Gallia), gyda'r symbol Ga i gynrychioli'r elfen hon, felly daeth gallium yr elfen gyntaf i gael ei rhagweld yn hanes darganfod elfennau cemegol, ac yna daeth o hyd i'r elfen wedi'i chadarnhau mewn arbrofion.
Mae gallium wedi'i ddosbarthu'n bennaf yn Tsieina, yr Almaen, Ffrainc, Awstralia, Kazakhstan a gwledydd eraill yn y byd, ac mae cronfeydd adnoddau gallium Tsieina yn cyfrif am fwy na 95% o gyfanswm y byd, wedi'i ddosbarthu'n bennaf yn Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi a mannau eraill [1]. O ran math o ddosbarthiad, mae Shanxi, Shandong a mannau eraill yn bennaf mewn bocsit, Yunnan a mannau eraill mewn mwyn tun, ac mae Hunan a mannau eraill yn bennaf mewn sffalerit. Ar ddechrau darganfod metel gallium, oherwydd diffyg ymchwil gyfatebol ar ei gymhwysiad, mae pobl bob amser wedi credu ei fod yn fetel â defnyddioldeb isel. Fodd bynnag, gyda datblygiad parhaus technoleg gwybodaeth a chyfnod ynni newydd ac uwch-dechnoleg, mae metel gallium wedi derbyn sylw fel deunydd pwysig ym maes gwybodaeth, ac mae ei alw hefyd wedi cynyddu'n fawr.
2. Meysydd Cymhwyso Galliwm Metel
1. Maes lled-ddargludyddion
Defnyddir gallium yn bennaf ym maes deunyddiau lled-ddargludyddion, gyda'r deunydd gallium arsenid (GaAs) yn cael ei ddefnyddio fwyaf eang a'r dechnoleg yw'r mwyaf aeddfed. Fel cludwr lledaenu gwybodaeth, mae deunyddiau lled-ddargludyddion yn cyfrif am 80% i 85% o gyfanswm y defnydd o gallium, a ddefnyddir yn bennaf mewn cyfathrebu diwifr. Gall mwyhaduron pŵer gallium arsenid gynyddu cyflymder trosglwyddo cyfathrebu i 100 gwaith cyflymder rhwydweithiau 4G, a all chwarae rhan bwysig wrth fynd i mewn i oes 5G. Ar ben hynny, gellir defnyddio gallium fel cyfrwng afradu gwres mewn cymwysiadau lled-ddargludyddion oherwydd ei nodweddion thermol, pwynt toddi isel, dargludedd thermol uchel, a pherfformiad llif da. Gall defnyddio metel gallium ar ffurf aloi sy'n seiliedig ar gallium mewn deunyddiau rhyngwyneb thermol wella gallu afradu gwres ac effeithlonrwydd cydrannau electronig.
2. Celloedd solar
Mae datblygiad celloedd solar wedi mynd o gelloedd solar silicon monogrisialog cynnar i gelloedd ffilm denau silicon polygrisialog. Oherwydd cost uchel celloedd ffilm denau silicon polygrisialog, mae ymchwilwyr wedi darganfod celloedd ffilm denau copr indiwm galiwm seleniwm (CIGS) mewn deunyddiau lled-ddargludyddion [3]. Mae gan gelloedd CIGS fanteision costau cynhyrchu isel, cynhyrchu swp mawr, a chyfradd drosi ffotodrydanol uchel, gan felly gael rhagolygon datblygu eang. Yn ail, mae gan gelloedd solar galiwm arsenid fanteision sylweddol o ran effeithlonrwydd trosi o'i gymharu â chelloedd ffilm denau wedi'u gwneud o ddeunyddiau eraill. Fodd bynnag, oherwydd cost cynhyrchu uchel deunyddiau galiwm arsenid, fe'u defnyddir yn bennaf ar hyn o bryd ym meysydd awyrofod a milwrol.
3. Ynni hydrogen
Gyda'r ymwybyddiaeth gynyddol o'r argyfwng ynni ledled y byd, mae pobl yn ceisio disodli ffynonellau ynni anadnewyddadwy, ac mae ynni hydrogen yn sefyll allan ohonynt. Fodd bynnag, mae cost uchel a diogelwch isel storio a chludo hydrogen yn llesteirio datblygiad y dechnoleg hon. Fel yr elfen fetel fwyaf niferus yn y gramen, gall alwminiwm adweithio â dŵr i gynhyrchu hydrogen o dan rai amodau, sy'n ddeunydd storio hydrogen delfrydol. Fodd bynnag, oherwydd ocsideiddio hawdd wyneb alwminiwm metel i ffurfio ffilm alwminiwm ocsid dwys, sy'n atal yr adwaith, mae ymchwilwyr wedi canfod y gall gallium metel pwynt toddi isel ffurfio aloi gydag alwminiwm, a gall gallium doddi'r haen alwminiwm ocsid ar yr wyneb, gan ganiatáu i'r adwaith fynd rhagddo [4], a gellir ailgylchu ac ailddefnyddio'r gallium metel. Mae defnyddio deunyddiau aloi alwminiwm gallium yn datrys problem paratoi cyflym a storio a chludo ynni hydrogen yn ddiogel yn fawr, gan wella diogelwch, economi, a diogelu'r amgylchedd.
4. Maes meddygol
Defnyddir gallium yn gyffredin yn y maes meddygol oherwydd ei briodweddau ymbelydredd unigryw, y gellir ei ddefnyddio ar gyfer delweddu ac atal tiwmorau malaen. Mae gan gyfansoddion gallium weithgareddau gwrthffyngol a gwrthfacteria amlwg, ac yn y pen draw maent yn cyflawni sterileiddio trwy ymyrryd â metaboledd bacteriol. A gellir defnyddio aloion gallium i wneud thermomedrau, fel thermomedrau tun gallium indium, math newydd o aloi metel hylif sy'n ddiogel, yn wenwynig, ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd, a gellir ei ddefnyddio i ddisodli thermomedrau mercwri gwenwynig. Yn ogystal, mae cyfran benodol o aloi sy'n seiliedig ar gallium yn disodli'r amalgam arian traddodiadol ac fe'i defnyddir mewn cymwysiadau clinigol fel deunydd llenwi deintyddol newydd.
3, Rhagolwg
Er bod Tsieina yn un o brif gynhyrchwyr galiwm yn y byd, mae llawer o broblemau o hyd yn niwydiant galiwm Tsieina. Oherwydd cynnwys isel galiwm fel mwynau cydymaith, mae mentrau cynhyrchu galiwm wedi'u gwasgaru, ac mae cysylltiadau gwan yn y gadwyn ddiwydiannol. Mae gan y broses gloddio lygredd amgylcheddol difrifol, ac mae capasiti cynhyrchu galiwm purdeb uchel yn gymharol wan, gan ddibynnu'n bennaf ar allforio galiwm bras am brisiau isel a mewnforio galiwm wedi'i fireinio am brisiau uchel. Fodd bynnag, gyda datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg, gwelliant safonau byw pobl, a chymhwyso galiwm yn eang ym meysydd gwybodaeth ac ynni, bydd y galw am galiwm hefyd yn cynyddu'n gyflym. Yn anochel, bydd gan dechnoleg gynhyrchu gymharol ôl-weithredol galiwm purdeb uchel gyfyngiadau ar ddatblygiad diwydiannol Tsieina. Mae datblygu technolegau newydd o arwyddocâd mawr ar gyfer cyflawni datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg o ansawdd uchel yn Tsieina.
Amser postio: Mai-17-2023