Sovelluksen esittely
Tällä hetkellä galliummetallin kulutusalueita maassani ovat puolijohteet ja optoelektroniset materiaalit, aurinkokennot, metalliseokset, lääketieteelliset laitteet, magneettiset materiaalit jne. Niiden joukossa puolijohdeteollisuudesta on tullut suurin galliumin kulutusalue, mikä vastaa noin 80 % kokonaiskulutuksesta. Galliumin loppupään sovellusteollisuuden, erityisesti puolijohdeteollisuuden ja aurinkokennoteollisuuden, nopean kehityksen myötä myös metallisen galliumin kysyntä kasvaa tasaisesti tulevaisuudessa.
Puolijohdekenttä
Puolijohdemateriaalien alalla galliumarsenidi (GaAs) on laajimmin käytetty materiaali ja tekniikka kypsin. Puolijohdemateriaalit toimivat tiedon levittäjinä, ja niiden galliumin käyttö on 80–85 % galliumin kokonaiskulutuksesta. Pääasiassa langattoman viestinnän alalla käytetyt galliumarseniditehovahvistimet voivat nostaa tiedonsiirtonopeudet 100-kertaisiksi 4G-verkkoihin verrattuna, ja niillä on tärkeä rooli 5G-aikakaudella [2]. Ja sen lämpöominaisuuksien, alhaisen sulamispisteen, korkean lämmönjohtavuuden ja hyvien virtausominaisuuksien vuoksi galliumia voidaan käyttää lämmönpoistoväliaineena puolijohdesovelluksissa. Galliummetallia käytetään lämpörajapintamateriaaleissa galliumpohjaisen seoksen muodossa. Se voi parantaa elektronisten komponenttien lämmönpoistokykyä ja tehokkuutta.
Aurinkoenergia akku
Aurinkokennojen kehityskokemus on kehittynyt varhaisista yksikiteisistä piiaurinkokennoista monikiteisiin piiohutkalvokennoihin. Monikiteisten piiohutkalvokennojen korkeiden kustannusten vuoksi tutkijat löysivät puolijohdemateriaalien joukosta kupari-indiumgallium-selenidi (CIGS) -ohutkalvokennoja [3]. CIGS-akkujen etuna on alhaiset tuotantokustannukset, kyky tuottaa suuria eriä ja korkeat valosähköiset muuntonopeudet, joten niillä on laajat kehitysnäkymät. Toiseksi galliumarsenidirikastimien aurinkokennojen muunnostehokkuudella on ilmeisiä etuja muista materiaaleista valmistettuihin ohutkalvokennoihin verrattuna. Galliumarsenidimateriaalien korkeiden tuotantokustannusten vuoksi sitä käytetään kuitenkin tällä hetkellä pääasiassa ilmailu- ja sotilasaloilla.
Vetyenergia
Kun tietoisuus energiakriisistä lisääntyy ympäri maailmaa, ihmiset pyrkivät korvaamaan uusiutumattomia energialähteitä, joista vetyenergia erottuu. Vedyn varastoinnin ja kuljetuksen korkeat kustannukset ja alhainen turvallisuus haittaavat kuitenkin tämän tekniikan kehitystä. Alumiini Maankuoren runsain metallielementti voi tietyissä olosuhteissa reagoida veden kanssa tuottaen vetyä. Se on ihanteellinen vedyn varastointimateriaali. Kuitenkin metallisen alumiinin pinta hapettuu helposti muodostaen tiheän alumiinioksidikalvon, joka estää reaktion. Tutkijoiden mukaan Todettiin, että metalligallium, jolla on alhainen sulamispiste, seostetaan alumiinilla ja gallium voi liuottaa pinnalla olevan alumiinioksidipinnoitteen, jolloin reaktio voi edetä [4], ja metalligalliumia voidaan kierrättää ja käyttää toistuvasti. . Alumiinigalliumseosmateriaalien käyttö ratkaisee suuresti vetyenergian nopean valmistuksen, turvallisen varastoinnin ja kuljetuksen ongelman sekä parantaa turvallisuutta, taloudellisuutta ja ympäristönsuojelua.
lääketieteellinen ala
Galliumia käytetään enimmäkseen lääketieteen alalla sen ainutlaatuisten radioaktiivisten ominaisuuksien vuoksi, joita voidaan käyttää pahanlaatuisten kasvainten kuvantamiseen ja estämiseen [5]. Galliumyhdisteillä on ilmeisiä antifungaalisia ja antibakteerisia vaikutuksia, ja ne saavuttavat lopulta steriloinnin tarkoituksen häiritsemällä bakteerien aineenvaihduntaa. Ja galliumlejeeringeistä voidaan valmistaa lämpömittareita, kuten gallium-indiumtinalämpömittareita, uudentyyppisiä nestemäisiä metalliseoksia, jotka ovat turvallisia, myrkyllisiä ja ympäristöystävällisiä ja joita voidaan käyttää korvaamaan myrkyllisiä elohopealämpömittareita. Lisäksi tietty osa galliumpohjaisista seoksista korvaa perinteisen amalgaamin ja niitä käytetään uusina hampaiden täyttömateriaaleina kliinisissä sovelluksissa.
Seoskenttä
Gallium ja indium, tallium, tina, vismutti, sinkki jne. voivat muodostaa sarjan matalassa lämpötilassa sulavia metalliseoksia 3-65 asteen välillä, joita käytetään lämpötilan mittaamiseen ja säätelyyn, elohopean korvikkeet instrumenteissa, tuki helmien kiinnitysoperaatioissa, ja metallipinnoitteet. jäähdytyspiirejä kerros-, elektroniikka- ja ydinteollisuudessa. Esimerkiksi galliumseos, joka sisältää 25 % indiumia, on matalan sulamispisteen metalliseos, joka sulaa 16 asteessa ja jota voidaan käyttää automaattisissa palonsammutuslaitteissa. Gallium ja kupari, nikkeli, tina, kulta jne. voivat muodostaa kylmävirtauksen, joka soveltuu erikoismuotoisille, vaikeasti hitsattaville ohuille seinille, kylmähitsaukseen ja metallien sekä metallien ja keramiikan väliin.
Muut käyttötarkoitukset
Atomienergiateollisuudessa galliumia voidaan käyttää lämpöä johtavana materiaalina johtamaan lämpöä ulos reaktoreista. Lisäksi gallium voi myös absorboida neutroneja, mikä säätelee neutronien määrää ja reaktionopeutta.
Galliumjodidia käytetään korkeapaineisissa elohopealampuissa ja galliumista voidaan valmistaa myös katodihöyrylamppuja. Galliumjodidin lisääminen korkeapaineiseen elohopealamppuun voi lisätä elohopealampun säteilyn intensiteettiä.
Koska galliumilla on "termisen supistumisen ja kylmälaajenemisen" ominaisuus, sillä on hyvä valuvuus ja sitä voidaan käyttää lyijytyyppisten metalliseosten tekemiseen kirjasimien selkeyttämiseksi.
Galliumilla on erittäin alhainen höyrynpaine, ja sitä voidaan käyttää tyhjiölaitteiden tiivistysnesteenä.