Giới thiệu ứng dụng
Hiện nay, lĩnh vực tiêu thụ kim loại gali ở nước tôi bao gồm chất bán dẫn và vật liệu quang điện tử, pin mặt trời, hợp kim, thiết bị y tế, vật liệu từ tính, v.v. Trong số đó, ngành công nghiệp bán dẫn đã trở thành khu vực tiêu thụ gali lớn nhất, chiếm tỷ trọng lớn nhất. khoảng 80% tổng lượng tiêu thụ. Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp ứng dụng hạ nguồn của gali, đặc biệt là ngành công nghiệp bán dẫn và công nghiệp pin mặt trời, nhu cầu về gali kim loại cũng sẽ tăng trưởng ổn định trong tương lai.
Trường bán dẫn
Trong lĩnh vực vật liệu bán dẫn, gallium arsenide (GaAs) là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất và có công nghệ trưởng thành nhất. Vật liệu bán dẫn đóng vai trò là vật mang thông tin phổ biến và việc sử dụng gali của chúng chiếm 80% đến 85% tổng lượng tiêu thụ gali. Được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực truyền thông không dây, bộ khuếch đại công suất gallium arsenide có thể tăng tốc độ truyền liên lạc lên 100 lần so với mạng 4G, đóng vai trò quan trọng trong việc bước vào kỷ nguyên 5G [2]. Và do đặc tính nhiệt, điểm nóng chảy thấp, độ dẫn nhiệt cao và đặc tính dòng chảy tốt, gali có thể được sử dụng làm môi trường tản nhiệt trong các ứng dụng bán dẫn. Kim loại gali được sử dụng trong các vật liệu có giao diện nhiệt ở dạng hợp kim dựa trên gali. Nó có thể cải thiện khả năng tản nhiệt và hiệu quả của các linh kiện điện tử.
Pin năng lượng mặt trời
Kinh nghiệm phát triển pin mặt trời đã phát triển từ pin mặt trời silicon đơn tinh thể ban đầu đến pin màng mỏng silicon đa tinh thể. Do chi phí cao của tế bào màng mỏng silicon đa tinh thể, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra tế bào màng mỏng đồng indium gallium selenide (CIGS) trong số các vật liệu bán dẫn [3]. Pin CIGS có ưu điểm là chi phí sản xuất thấp, khả năng sản xuất hàng loạt lớn, tỷ lệ chuyển đổi quang điện cao nên có triển vọng phát triển rộng. Thứ hai, hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời tập trung gallium arsenide có lợi thế rõ ràng so với pin màng mỏng làm bằng vật liệu khác. Tuy nhiên, do chi phí sản xuất vật liệu gali arsenide cao nên hiện nay nó chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quân sự.
năng lượng hydro
Khi nhận thức về cuộc khủng hoảng năng lượng ngày càng gia tăng trên toàn thế giới, mọi người đang tìm cách thay thế các nguồn năng lượng không thể tái tạo, trong đó nổi bật là năng lượng hydro. Tuy nhiên, chi phí cao và độ an toàn thấp của việc lưu trữ và vận chuyển hydro cản trở sự phát triển của công nghệ này. Nhôm là nguyên tố kim loại có nhiều nhất trong vỏ trái đất có thể phản ứng với nước để tạo ra hydro trong những điều kiện nhất định. Nó là một vật liệu lưu trữ hydro lý tưởng. Tuy nhiên, bề mặt nhôm kim loại dễ bị oxy hóa tạo thành màng oxit nhôm dày đặc, gây ức chế phản ứng. Theo các nhà nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng gali kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp được hợp kim với nhôm và gali có thể hòa tan lớp phủ oxit nhôm trên bề mặt, cho phép phản ứng tiếp tục [4] và gali kim loại có thể được tái chế và sử dụng nhiều lần . Việc sử dụng vật liệu hợp kim nhôm gali giải quyết đáng kể vấn đề chuẩn bị nhanh chóng, lưu trữ và vận chuyển năng lượng hydro an toàn, đồng thời cải thiện tính an toàn, kinh tế và bảo vệ môi trường.
lĩnh vực y tế
Gallium chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực y tế vì đặc tính phóng xạ độc đáo của nó, có thể được sử dụng để chụp ảnh và ức chế các khối u ác tính [5]. Các hợp chất gali có hoạt tính kháng nấm và kháng khuẩn rõ ràng và cuối cùng đạt được mục đích khử trùng bằng cách can thiệp vào quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Và hợp kim gali có thể được sử dụng để chế tạo nhiệt kế, chẳng hạn như nhiệt kế thiếc gali indi, một loại hợp kim kim loại lỏng mới an toàn, không độc hại và thân thiện với môi trường và có thể dùng để thay thế nhiệt kế thủy ngân độc hại. Ngoài ra, một tỷ lệ nhất định hợp kim gốc gali thay thế hỗn hống truyền thống và được sử dụng làm vật liệu trám răng mới cho các ứng dụng lâm sàng.
Trường hợp kim
Gallium và indium, tali, thiếc, bismuth, kẽm, v.v. có thể tạo thành một loạt hợp kim có độ nóng chảy thấp trong khoảng từ 3 độ đến 65 độ, được sử dụng để đo và kiểm soát nhiệt độ, chất thay thế thủy ngân trong dụng cụ, hỗ trợ trong hoạt động cài đặt hạt, và lớp phủ kim loại. mạch làm mát trong các ngành công nghiệp lớp, điện tử và hạt nhân. Ví dụ, hợp kim gali chứa 25% indi là hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, nóng chảy ở 16 độ và có thể được sử dụng trong các thiết bị chữa cháy tự động. Gallium và đồng, niken, thiếc, vàng, v.v. có thể tạo thành dòng chảy lạnh, thích hợp cho các bức tường mỏng có hình dạng đặc biệt, khó hàn, hàn lạnh và cắm lỗ giữa các kim loại và giữa kim loại và gốm sứ.
Công dụng khác
Trong ngành năng lượng nguyên tử, gali có thể được sử dụng làm vật liệu dẫn nhiệt để dẫn nhiệt ra khỏi lò phản ứng. Ngoài ra, gali còn có thể hấp thụ neutron, từ đó kiểm soát số lượng neutron và tốc độ phản ứng.
Gallium iodide được sử dụng trong đèn thủy ngân áp suất cao và gali cũng có thể được sử dụng để chế tạo đèn hơi catốt. Thêm gali iodua vào đèn thủy ngân cao áp có thể làm tăng cường độ bức xạ của đèn thủy ngân.
Bởi vì gali có đặc tính "co lại nhiệt và giãn nở lạnh", nên nó có khả năng đúc tốt và có thể được sử dụng để chế tạo hợp kim loại chì để làm cho phông chữ trở nên rõ ràng.
Gallium có áp suất hơi rất thấp và có thể được sử dụng làm chất lỏng bịt kín trong các thiết bị chân không.