Ekziston një lloj metali që është shumë magjik. Në jetën e përditshme, ai shfaqet në formë të lëngshme si merkuri. Nëse e hidhni mbi një kanaçe, do të habiteni kur të zbuloni se shishja bëhet po aq e brishtë sa letra dhe do të thyhet vetëm me një shpim. Përveç kësaj, rënia e tij mbi metale të tilla si bakri dhe hekuri shkakton gjithashtu këtë situatë, e cila mund të quhet "terminatori i metalit". Çfarë e bën atë të ketë karakteristika të tilla? Sot do të hyjmë në botën e metalit galium.
1. Cili është elementimetal galiumi
Elementi i galiumit është në grupin e katërt të periudhës IIIA në tabelën periodike të elementeve. Pika e shkrirjes së galiumit të pastër është shumë e ulët, vetëm 29.78 ℃, por pika e vlimit është deri në 2204.8 ℃. Në verë, pjesa më e madhe e tij ekziston si lëng dhe mund të shkrihet kur vendoset në pëllëmbë. Nga vetitë e mësipërme, mund të kuptojmë se galiumi mund të korrodojë metale të tjera pikërisht për shkak të pikës së tij të ulët të shkrirjes. Galiumi i lëngshëm formon lidhje me metale të tjera, që është fenomeni magjik i përmendur më parë. Përmbajtja e tij në koren e Tokës është vetëm rreth 0.001%, dhe ekzistenca e tij nuk u zbulua deri 140 vjet më parë. Në vitin 1871, kimisti rus Mendeleev përmblodhi tabelën periodike të elementeve dhe parashikoi se pas zinkut, ekziston edhe një element poshtë aluminit, i cili ka veti të ngjashme me aluminin dhe quhet "element i ngjashëm me aluminin". Në vitin 1875, kur shkencëtari francez Bowabordland po studionte ligjet e vijës spektrale të elementëve metalikë të së njëjtës familje, ai gjeti një brez të çuditshëm drite në sfalerit (ZnS), kështu që e gjeti këtë "element të ngjashëm me aluminin" dhe më pas e quajti atë sipas atdheut të tij, Francës (Gaul, Latinisht Gallia), me simbolin Ga për të përfaqësuar këtë element, kështu që galiumi u bë elementi i parë i parashikuar në historinë e zbulimit të elementeve kimike, dhe më pas u gjet elementi i konfirmuar në eksperimente.
Galiumi shpërndahet kryesisht në Kinë, Gjermani, Francë, Australi, Kazakistan dhe vende të tjera në botë, nga të cilat rezervat e burimeve të galiumit të Kinës përbëjnë më shumë se 95% të totalit botëror, të shpërndara kryesisht në Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi dhe vende të tjera [1]. Sa i përket llojit të shpërndarjes, Shanxi, Shandong dhe vende të tjera ekzistojnë kryesisht në boksit, Yunnan dhe vende të tjera në xeheror kallaji, dhe Hunan dhe vende të tjera ekzistojnë kryesisht në sfalerit. Në fillim të zbulimit të metalit të galiumit, për shkak të mungesës së hulumtimeve përkatëse mbi zbatimin e tij, njerëzit gjithmonë kanë besuar se është një metal me përdorshmëri të ulët. Megjithatë, me zhvillimin e vazhdueshëm të teknologjisë së informacionit dhe epokën e energjisë së re dhe teknologjisë së lartë, metali i galiumit ka marrë vëmendje si një material i rëndësishëm në fushën e informacionit, dhe kërkesa për të është rritur gjithashtu shumë.
2, Fushat e Zbatimit të Galiumit Metalik
1. Fusha gjysmëpërçuese
Galiumi përdoret kryesisht në fushën e materialeve gjysmëpërçuese, ku materiali i arsenurit të galiumit (GaAs) është më i përdoruri dhe teknologjia është më e zhvilluara. Si bartës i përhapjes së informacionit, materialet gjysmëpërçuese përbëjnë 80% deri në 85% të konsumit total të galiumit, i përdorur kryesisht në komunikimin pa tel. Amplifikatorët e fuqisë së arsenurit të galiumit mund të rrisin shpejtësinë e transmetimit të komunikimit deri në 100 herë më të lartë se rrjetet 4G, gjë që mund të luajë një rol të rëndësishëm në hyrjen në epokën 5G. Për më tepër, galiumi mund të përdoret si një medium për shpërndarjen e nxehtësisë në aplikimet gjysmëpërçuese për shkak të karakteristikave të tij termike, pikës së ulët të shkrirjes, përçueshmërisë së lartë termike dhe performancës së mirë të rrjedhjes. Aplikimi i metalit të galiumit në formën e një lidhjeje me bazë galiumi në materialet e ndërfaqes termike mund të përmirësojë aftësinë e shpërndarjes së nxehtësisë dhe efikasitetin e komponentëve elektronikë.
2. Qeliza diellore
Zhvillimi i qelizave diellore ka kaluar nga qelizat e hershme diellore të silikonit monokristalin në qelizat e filmit të hollë të silikonit polikristalin. Për shkak të kostos së lartë të qelizave të filmit të hollë të silikonit polikristalin, studiuesit kanë zbuluar qeliza të filmit të hollë të bakrit, indiumit, galiumit, selenit (CIGS) në materiale gjysmëpërçuese [3]. Qelizat CIGS kanë avantazhet e kostove të ulëta të prodhimit, prodhimit në sasi të mëdha dhe shkallës së lartë të konvertimit fotoelektrik, duke pasur kështu perspektiva të gjera zhvillimi. Së dyti, qelizat diellore të arsenidit të galiumit kanë avantazhe të konsiderueshme në efikasitetin e konvertimit krahasuar me qelizat e filmit të hollë të bëra nga materiale të tjera. Megjithatë, për shkak të kostos së lartë të prodhimit të materialeve të arsenidit të galiumit, ato aktualisht përdoren kryesisht në fushat e hapësirës ajrore dhe ushtarake.
3. Energjia e hidrogjenit
Me rritjen e ndërgjegjësimit për krizën energjetike në të gjithë botën, njerëzit po kërkojnë të zëvendësojnë burimet jo të rinovueshme të energjisë, nga të cilat dallohet energjia e hidrogjenit. Megjithatë, kostoja e lartë dhe siguria e ulët e ruajtjes dhe transportit të hidrogjenit pengojnë zhvillimin e kësaj teknologjie. Si elementi metalik më i bollshëm në kore, alumini mund të reagojë me ujin për të prodhuar hidrogjen në kushte të caktuara, i cili është një material ideal për ruajtjen e hidrogjenit. Megjithatë, për shkak të oksidimit të lehtë të sipërfaqes së aluminit metalik për të formuar një film të dendur oksidi alumini, i cili pengon reagimin, studiuesit kanë zbuluar se galiumi metalik me pikë të ulët shkrirjeje mund të formojë një aliazh me alumin, dhe galiumi mund të tresë shtresën sipërfaqësore të oksidit të aluminit, duke lejuar që reagimi të vazhdojë [4], dhe galiumi metalik mund të riciklohet dhe ripërdoret. Përdorimi i materialeve të aliazhit të aluminit dhe galiumit zgjidh shumë problemin e përgatitjes së shpejtë dhe ruajtjes dhe transportit të sigurt të energjisë së hidrogjenit, duke përmirësuar sigurinë, ekonominë dhe mbrojtjen e mjedisit.
4. Fusha mjekësore
Galiumi përdoret zakonisht në fushën mjekësore për shkak të vetive të tij unike të rrezatimit, të cilat mund të përdoren për imazherinë dhe frenimin e tumoreve malinje. Komponimet e galiumit kanë aktivitete të dukshme antifungale dhe antibakteriale, dhe në fund të fundit arrijnë sterilizimin duke ndërhyrë në metabolizmin bakterial. Dhe lidhjet e galiumit mund të përdoren për të bërë termometra, siç janë termometrat e galiumit, indiumit dhe kallajit, një lloj i ri i lidhjes së metalit të lëngshëm që është i sigurt, jo-toksik dhe miqësor ndaj mjedisit, dhe mund të përdoret për të zëvendësuar termometrat toksikë të merkurit. Përveç kësaj, një pjesë e caktuar e lidhjes së bazuar në galium zëvendëson amalgamën tradicionale të argjendit dhe përdoret në aplikimet klinike si një material i ri për mbushjen e dhëmbëve.
3, Perspektivë
Edhe pse Kina është një nga prodhuesit kryesorë të galiumit në botë, ka ende shumë probleme në industrinë kineze të galiumit. Për shkak të përmbajtjes së ulët të galiumit si mineral shoqërues, ndërmarrjet e prodhimit të galiumit janë të shpërndara dhe ka hallka të dobëta në zinxhirin industrial. Procesi i minierave ka ndotje serioze mjedisore dhe kapaciteti i prodhimit të galiumit me pastërti të lartë është relativisht i dobët, duke u mbështetur kryesisht në eksportimin e galiumit të trashë me çmime të ulëta dhe importimin e galiumit të rafinuar me çmime të larta. Megjithatë, me zhvillimin e shkencës dhe teknologjisë, përmirësimin e standardeve të jetesës së njerëzve dhe aplikimin e gjerë të galiumit në fushat e informacionit dhe energjisë, kërkesa për galium gjithashtu do të rritet me shpejtësi. Teknologjia relativisht e prapambetur e prodhimit të galiumit me pastërti të lartë do të ketë në mënyrë të pashmangshme kufizime në zhvillimin industrial të Kinës. Zhvillimi i teknologjive të reja është me rëndësi të madhe për arritjen e zhvillimit me cilësi të lartë të shkencës dhe teknologjisë në Kinë.
Koha e postimit: 17 maj 2023