Малиот метал кој им помага на LED светлата да светат Светла
Својства:
- Атомски симбол: Г.
- Атомски број: 31
- Елемент Категорија: Пост-транзиција метал
- Густина: 5,91 g / cm³ (на 73 ° F / 23 ° C)
- Точка на топење: 85,58 ° F (29,76 ° C)
- Точка на вриење: 3999 ° F (2204 ° C)
- Цврстина на Мох: 1,5
Карактеристики:
Чистиот галиум е сребрено-бел и се топи на температури под 85 ° F (29,4 ° C).
Металот останува во топена состојба до речиси 4000 ° F (2204 ° C), што го прави најголемиот течен опсег на сите метални елементи.
Галиум е еден од само неколкуте метали кои се шират додека се лади, зголемувајќи го волуменот за нешто над 3%.
Иако галиумот лесно легира со други метали, тој е корозивен , дифузен во решетката и ослабува повеќето метали. Меѓутоа, неговата ниска точка на топење е корисна за одредени легури со ниска температура на топење.
За разлика од живата , која е исто така течна и на собна температура, галиум ги замрзнува и кожата и стаклото, што го прави потешко да се справи. Галиумот не е речиси токсичен како жива.
Историја:
Откриен во 1875 година од страна на Пол-Емил Лекок де Бојсоудран, додека ги испитувал сулферитетните руди, галиумот не се користел во некоја комерцијална примена до втората половина на 20 век.
Галиум е малку користен како структурен метал, но нејзината вредност во многу современи електронски уреди не може да биде недооценена.
Комерцијалните употреби на галиум се развиени од првичните истражувања на диоди кои ја емитуваат светлината (LED) и полупроводничка технологија на радио-фреквенција (RF) III-V, која започна во раните 1950-ти.
Во 1962 година, истражувањата на физичарот И.Б.Б. Ган за истражување на галиум арсенид (GaAs) доведоа до откривање на висока фреквенција осцилација на електричната струја што тече низ одредени полупроводнички материи - сега позната како "Gunn Effect". Овој пробив го отвори патот за раните воени детектори да бидат изградени користејќи диоди Ган (познати и како преносни електронски уреди), кои оттогаш се користеа во разни автоматизирани уреди, од автомобилски радарски детектори и сигнални контролори до детектори за содржина на влага и аларми за кражба.
Првите LED диоди и ласери базирани на GaAs беа произведени во раните 1960-ти од истражувачите на RCA, GE и IBM.
Првично, LED диоди беа во можност да произведат невидливи инфрацрвени светлина, ограничувајќи ги светлата на сензори и фото-електронските апликации. Но нивниот потенцијал како енергетски ефикасни компактни извори на светлина беше евидентен.
До 1960-тите, Texas Instruments почна да нуди комерцијални LED диоди. До 1970-тите, раните системи за дигитален дисплеј, кои се користат во часовниците и калкулаторните дисплеи, наскоро беа развиени користејќи системи за LED осветлување.
Понатамошните истражувања во 1970-тите и 1980-тите резултираа со поефикасни техники на таложење, со што LED технологијата стана посигурна и економична. Развојот на полупроводнички соединенија на галиум-алуминиум-арсен (GaAlAs) резултираше со LED диоди кои беа десетпати посветли од претходните, додека спектарот на бои на располагање на LED-от, исто така, напреден врз основа на нови полупроводнички супстрати кои содржат галиум, како што се индиум галиум-нитрид (InGaN), галиум-арсенид-фосфид (GaAsP) и галиум-фосфид (GaP).
До крајот на 1960-тите години, проводни својства на GaAs исто така беа истражувани како дел од соларните извори на енергија за истражување на вселената. Во 1970 година, советски истражувачки тим ги создаде првите соларни ќелии за хетероструктури на GaAs.
Критично за производство на оптоелектронски уреди и интегрирани кола (ICs), побарувачката за вафли на GaAs порасна во доцните 1990-ти и почетокот на 21-от век, во корелација со развојот на мобилните комуникации и алтернативните енергетски технологии.
Не е изненадувачки, како одговор на оваа растечка побарувачка, помеѓу 2000 и 2011 година глобалното производство на примарен галиум повеќе од двојно од околу 100 метрички тони годишно до над 300 милиони тони.
Производство:
Просечната содржина на галиум во земната кора е проценета на околу 15 делови на милион, приближно слична со литиум и почеста од оловото . Металот, сепак, е широко дисперзиран и присутен во неколку економски екстрактибилни руда тела.
Досега 90% од сите произведени гал-во гасови во моментов се екстрахираат од боксит за време на рафинирањето на Алумина (Al2O3), претходник на алуминиум .
Мала количина галиум се произведува како нуспроизвод од екстракција на цинк за време на рафинирање на сфилеритската руда.
За време на Бајер Процесот на рафинирање на алуминиумската руда на алумина, кршената руда се мие со топол раствор на натриум хидроксид (NaOH). Ова ја претвора алумина во натриум алуминат, кој се населува во резервоари додека натриум хидроксид алкохол кој сега содржи галиум се собира за повторна употреба.
Бидејќи оваа алкохол е рециклирана, содржината на галиум се зголемува по секој циклус додека не достигне ниво од околу 100-125ppm. Потоа, смесата може да се земе и концентрира како галат преку екстракција на растворувач користејќи органски хелатни агенси.
Во електролитна бања на температура од 104-140 ° F (40-60 ° C), натриум галат се претвора во нечист галиум. По миење во киселина, потоа може да се филтрира преку порозни керамички или стаклени плочи за да се создаде 99,9-99,99% галиум метал.
99,99% е стандардна претходна оценка за апликации на GaAs, но за нови потреби се потребни повисоки чистини кои може да се постигнат со загревање на металот под вакуум за отстранување на испарливи елементи или електрохемиски пречистување и фракциони кристализација.
Во текот на изминатата деценија, голем дел од светското производство на галиум се пресели во Кина, која сега снабдува околу 70 отсто од светскиот галиум. Други примарни земји за производство се Украина и Казахстан.
Околу 30% од годишното производство на галиум се добива од отпадоци и материјали што може да се рециклираат, како што се IC оформите содржат GaAs. Повеќето рециклирање на галиум се јавува во Јапонија, Северна Америка и Европа.
Геолошкото истражување на САД проценува дека во 2011 година се произведува 310 милиони тони галиум.
Најголеми светски производители се Жухаи Фангјуан, Пекинг Јиа Полупроводнички Материјали и Рекатур Метали ООД.
Апликации:
Кога легиран галиум има тенденција да кородира или да прави метали како челик кршливи. Оваа особина, заедно со неговата екстремно ниска температура на топење, значи дека галиумот е малку користен во структурните апликации.
Во својата метална форма, галиум се користи во спојници и ниски топи легури, како што е Galinstan ®, но најчесто се наоѓа во полупроводнички материјали.
Главните апликации на Gallium можат да се категоризираат во пет групи:
1. Полупроводници: Сметководството за околу 70% од годишната потрошувачка на галиум, вафлите GaAs се столбот на многу модерни електронски уреди, како што се паметни телефони и други безжични комуникациски уреди кои се потпираат на способноста за заштеда на енергија и засилување на GaAs ICs.
2. Диоди со емитување на светлина (ЛЕР): Од 2010 година, глобалната побарувачка за галиум од ЛЕР секторот, наводно, е двојно зголемена, благодарение на употребата на LED диоди со висока осветленост во екраните на мобилниот и рамен екран. Глобалниот потег кон поголема енергетска ефикасност, исто така, доведе до владина поддршка за користење на LED осветлување преку блескаво и компактно флуоресцентно осветлување.
3. Соларна енергија: употребата на галиум во апликации за соларна енергија е фокусирана на две технологии:
- GaAs концентратор соларни ќелии
- Соларни ќелии со тенок филм на кадмиум-индиум-галиум-селенид (CIGS)
Како високо ефикасни фотоволтаични ќелии, двете технологии имаат успех во специјализираните апликации, особено во воздушната и воената, но сепак се соочуваат со бариери за големи комерцијални потреби.
4. Магнетни материјали: Висока јачина, постојани магнети се клучна компонента на компјутери, хибридни автомобили, турбини на ветер и разни други електронски и автоматски уреди. Мали додатоци на галиум се користат во некои постојани магнети, вклучувајќи магнети од неодимиум- железо - бор (NdFeB).
5. Други апликации:
- Специјални легури и спојки
- Огледала за мокрење
- Со плутониум како нуклеарен стабилизатор
- Никел - манган - легура од форма на галиум
- Нафтен катализатор
- Биомедицински апликации, вклучувајќи лекови (галиум нитрат)
- Фосфор
- Неутринска детекција
Извори:
Softpedia. Историја на LED диоди (светлосни диоди).
Извор: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html
Ентони Џон Даунс, (1993), "Хемија на алуминиум, галиум, индиум и талиум". Спрингер, ISBN 978-0-7514-0103-5
Barratt, Curtis A. "III-V полупроводници, историја во RF апликации." ECS Trans . 2009, Том 19, Број 3, страници 79-84.
Шуберт, Е. Фред. Диоди кои емитуваат светлина . Политехничкиот институт Ренселер, Њујорк. Мај 2003 година.
USGS. Минерални резиме на стоки: Галиум.
Извор: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html
СМ Извештај. Метали по-производ: Алуминиум-галиумска врска .
URL: www.strategic-metal.typepad.com