Минор Метал који помаже у осветљењу ЛЕД светла
Некретнине:
- Атомски симбол: Га
- Атомски број: 31
- Елемент Категорија: Пост-транзицијски метали
- Густина: 5,91 г / цм³ (на 73 ° Ф / 23 ° Ц)
- Тачка топљења: 85,58 ° Ф (29,76 ° Ц)
- Тачка кључања: 3999 ° Ф (2204 ° Ц)
- Тврдоћа Моха: 1,5
Карактеристике:
Чисти галијум је сребрно-бели и расте на температурама испод 85 ° Ф (29,4 ° Ц).
Металл остаје у топљеном стању до приближно 4000 ° Ф (2204 ° Ц), дајући им највећи распон течности свих металних елемената.
Галијум је један од само неколико метала који се шири док се хлади, повећавајући запремину за нешто више од 3%.
Иако је галијум лако легура са другим металима, она је корозивна , дифузира у мрежу и слаби већину метала. Његова ниска тачка топљења, међутим, чини је корисном у одређеним ниским таласима легура.
За разлику од живе , која је такође течна на собним температурама, галијум омекшава кожу и стакло, што отежава руковање. Галијум није скоро токсичан као жива.
Историја:
Откривен 1875. године од стране Паул-Емиле Лецок де Боисбаудран док је испитао сфхалеритне руде, галијум се није користио у било ком комерцијалним апликацијама све до другог 20. века.
Галијум је мало користи као структурални метал, али његова вриједност у многим савременим електронским уређајима не може бити занемарена.
Комерцијалне употребе галијума развијене су од иницијалног истраживања светлосних диода (ЛЕД) и полупроводничке технологије ИИИ-В радио-фреквенције (РФ), која је започела почетком 1950-их.
Године 1962. истраживање физичара ИБМ-а ЈБ Гунна о галијум арсениду (ГаАс) довело је до откривања високофреквентне осцилације електричне струје која пролази кроз одређене полупроводничке чврсте материје - сада познате као "Гунн Еффецт". Овај пробој омогућио је изградњу раних војних детектора користећи Гуннове диоде (познате и као преносни електронски уређаји) који су се од тада користили у различитим аутоматизованим уређајима, од аутоматских радарских детектора и контролера сигнала до детектора садржаја влаге и аларма против провалника.
Прве ЛЕД диоде и ласери базирани на ГаАс-у произведени су почетком 1960-их истраживачи на РЦА, ГЕ и ИБМ.
Иницијално, ЛЕД диоде су могле да производе само невидљиве инфрацрвене светлосне таласе, ограничавајући светла на сензоре и фото-електронске апликације. Али њихови потенцијали као енергетски ефикасни компактни извори светлости били су очигледни.
До раних шездесетих година прошлог века, Текас Инструментс је почео да нуди ЛЕД диоде комерцијално. До 1970-их, рани системи дигиталног приказа, који се користе у сатовима и калкулаторима, убрзо су развијени помоћу система ЛЕД позадинског осветљења.
Даље истраживање у 1970-им и 1980-им резултирало је ефикаснијим техникама депозиције, чинећи ЛЕД технологију поузданом и исплативијом. Развој полупроводничких спојева галијум-алуминијум-арсен (ГаАлАс) резултирао је ЛЕД-ом који су били десет пута светлији од претходних, док је спектар боја доступан ЛЕД с напредним базираним на новим полупроводним супстратима који садрже галијум, као што је индијум -галијум-нитрид (ИнГаН), галијум-арзенид-фосфид (ГаАсП) и галијум-фосфид (ГаП).
Крајем шездесетих година проведена су ГаАс проводна својства као дио соларне енергије за истраживање свемира. 1970. године, совјетски истраживачки тим је створио прве ГаАс хетероструктуре соларних ћелија.
Критично за производњу оптоелектронских уређаја и интегрисаних кола (ИЦ), потражња за ГаАс плочама је порасла крајем деведесетих и почетком КСКС века у корелацији са развојем мобилних комуникација и алтернативних енергетских технологија.
Није изненађујуће, у одговору на ову растућу потражњу, између 2000. и 2011. године глобална примарна производња галијума више него двоструко од око 100 метричких тона (МТ) годишње до преко 300МТ.
Продукција:
Просечан садржај галијума у земаљској корити процењује се на око 15 делова на милион, отприлике сличан литијуму и чешћи од олова . Међутим, метала је широко распрострањена и присутна у неколико економски екстрактивних рудних тијела.
Чак 90% свих произведених примарних галија тренутно се екстрахује из боксита током рафинисања глинице (Ал2О3), прекурсора алуминијума .
Мала количина галијума произведена је као нуспроизвод екстракције цинка током прераде сфхалеритне руде.
Током Баиер процеса пречишћавања алуминијумске руде до глинице, ружичаста руда се опере врућим раствором натријум-хидроксида (НаОХ). Ово претвара алуминијум у натријум алуминат, који се наслања у резервоаре док се натријум-хидроксидна течност која сад садржи галијум сакупља за поновно коришћење.
Због тога што се овај алкохол рециклира, садржај галијума се повећава након сваког циклуса док не достигне ниво од око 100-125 ппм. Смеша се затим може узимати и концентрирати као галат екстракцијом растварача помоћу органских агенса за хелатирање.
У електролитичкој купки на температурама од 104-140 ° Ф (40-60 ° Ц), натријум галат се претвара у нечисто галијум. После прања у киселини, онда се може филтрирати кроз порозне керамичке или стаклене плоче да би се створио 99,9-99,99% метал галијума.
99,99% је стандардни разред претходника за примене ГаАс, али нове употребе захтевају већу чистоћу која се може постићи загревањем метала под вакуумом ради уклањања нестабилних елемената или електрохемијског пречишћавања и фракционих метода кристализације.
Током протекле деценије, већина светске примарне производње галијума преселила се у Кину која сада снабдева око 70% светског галијума. Друге примарне државе за производњу укључују Украјину и Казахстан.
Око 30% годишње производње галијума се добија из отпадака и материјала који се могу рециклирати, као што су ИЦ вафри који садрже ГаАс. Већина рециклирања галијума се јавља у Јапану, Северној Америци и Европи.
Америчко геолошко истраживање процењује да је 310МТ рафинисаног галлија произведен у 2011. години.
Највећи свјетски произвођачи су Зхухаи Фангиуан, Пекинг Јииа Семицондуцтор Материалс и Рецаптуре Металс Лтд.
Апликације:
Када легирани галијум има тенденцију да кородира или чини метале као челик крхке. Ова особина, заједно са својом изузетно ниском температуром таљења, значи да се галијум не користи у структуралним применама.
У металном облику, галијум се користи у вођицама и ниским таласима легура, као што је Галинстан® , али се најчешће налази у полупроводничким материјалима.
Главне апликације Галлиум-а могу се поделити у пет група:
1. Полупроводници: Рачунање око 70% годишње потрошње галијума, ваферс ГаАс су окосница многих савремених електронских уређаја, као што су паметни телефони и други уређаји за бежичну комуникацију који се ослањају на способност штедње и појачања енергије ГаАс ИЦс-а.
2. Светлеће диоде (ЛЕД): од 2010. године, глобална потражња за галијумом из ЛЕД сектора је, како се извештава, удвостручила, захваљујући коришћењу ЛЕД светала високе осветљености на екранима са екраном са екраном са равним екраном. Светски корак ка већој енергетској ефикасности такође је довео до владине подршке за коришћење ЛЕД осветљења преко жаруље и компактног флуоресцентног осветљења.
3. Соларна енергија: употреба галијума у примени соларне енергије фокусирана је на две технологије:
- ГаАс концентратор соларне ћелије
- Соларне ћелије танке фолије кадмијум-индијум-галијум-селенид (ЦИГС)
Као високо ефикасне фотонапонске ћелије, обе технологије су имале успех у специјализованим апликацијама, нарочито у вези са ваздухопловним и војним, али и даље суочавају се са препрекама великој комерцијалној употреби.
4. Магнетни материјали: Висока чврстоћа, трајни магнети су кључна компонента рачунара, хибридни аутомобили, вјетроелектране и разне друге електронске и аутоматске опреме. Мала додатка галијума користе се у неким трајним магнетима, укључујући магнете неодимијум- жељезо - бор (НдФеБ).
5. Остале апликације:
- Специјалне легуре и спајалице
- Мокри зрцала
- Са плутонијумом као нуклеарним стабилизатором
- Никл - манган- галијум легуре меморије
- Нафтни катализатор
- Биомедицинске апликације, укључујући фармацеутске производе (галијум нитрат)
- Фосфор
- Детекција неутрина
Извори:
Софтпедиа. Историја ЛЕД диода (светлости који емитују светлост).
Соурце: хттпс://веб.арцхиве.орг/веб/20130325193932/хттп://гадгетс.софтпедиа.цом/невс/Хистори-оф-ЛЕДс-Лигхт-Емиттинг-Диодес-1487-01.хтмл
Антхони Јохн Довнс, (1993), "Хемија алуминијума, галијума, индијума и талијума." Спрингер, ИСБН 978-0-7514-0103-5
Барратт, Цуртис А. "ИИИ-В Семицондуцторс, историја у РФ применама." ЕЦС Транс . 2009, том 19, број 3, стр. 79-84.
Сцхуберт, Е. Фред. Светлеће диоде . Ренсселаер Политецхниц Институте, Њујорк. Мај 2003.
УСГС. Минерални извјештаји о роби: галијум.
Извор: хттп://минералс.усгс.гов/минералс/пубс/цоммодити/галлиум/индек.хтмл
СМ Репорт. Метали по производима: однос алуминиј-галијум .
УРЛ: ввв.стратегиц-метал.типепад.цом