Uvod u aplikaciju
Trenutačno područja potrošnje metalnog galija u mojoj zemlji uključuju poluvodiče i optoelektroničke materijale, solarne ćelije, legure, medicinsku opremu, magnetske materijale itd. Među njima, industrija poluvodiča postala je najveće područje potrošnje galija, računajući oko 80% ukupne potrošnje. S brzim razvojem industrije za primjenu galija, posebno industrije poluvodiča i solarnih ćelija, potražnja za metalnim galijem također će postojano rasti u budućnosti.
Polje poluvodiča
U području poluvodičkih materijala, galijev arsenid (GaAs) je materijal koji se najviše koristi, a tehnologija je najzrelija. Poluvodički materijali služe kao nositelji širenja informacija, a njihova upotreba galija čini 80% do 85% ukupne potrošnje galija. Uglavnom se koriste u području bežičnih komunikacija, pojačala snage od galijevog arsenida mogu povećati brzine prijenosa komunikacije do 100 puta u odnosu na 4G mreže, igrajući važnu ulogu u ulasku u eru 5G [2]. A zbog svojih toplinskih svojstava, niskog tališta, visoke toplinske vodljivosti i dobrih svojstava protoka, galij se može koristiti kao medij za raspršivanje topline u primjenama poluvodiča. Metalni galij koristi se u materijalima toplinskog sučelja u obliku legure na bazi galija. Može poboljšati kapacitet rasipanja topline i učinkovitost elektroničkih komponenti.
Solarna baterija
Iskustvo razvoja solarnih ćelija evoluiralo je od ranih monokristalnih silikonskih solarnih ćelija do polikristalnih silikonskih tankoslojnih ćelija. Zbog visoke cijene tankoslojnih ćelija polikristalnog silicija, istraživači su među poluvodičkim materijalima otkrili tankoslojne ćelije bakar indija galij selenida (CIGS) [3]. CIGS baterije imaju prednosti niskih troškova proizvodnje, mogućnosti proizvodnje u velikim serijama i visoke stope fotoelektrične pretvorbe, tako da imaju široke izglede za razvoj. Drugo, učinkovitost pretvorbe solarnih ćelija koncentratora galij arsenida ima očite prednosti u odnosu na tankoslojne ćelije izrađene od drugih materijala. Međutim, zbog visokih troškova proizvodnje materijala galijevog arsenida, trenutno se uglavnom koristi u zrakoplovstvu i vojnim poljima.
Energija vodika
Kako u svijetu raste svijest o energetskoj krizi, ljudi nastoje zamijeniti neobnovljive izvore energije, među kojima se ističe energija vodika. Međutim, visoka cijena i niska sigurnost skladištenja i transporta vodika koče razvoj ove tehnologije. Aluminij kao najzastupljeniji metalni element u zemljinoj kori može pod određenim uvjetima reagirati s vodom i proizvesti vodik. To je idealan materijal za skladištenje vodika. Međutim, površina metalnog aluminija lako se oksidira kako bi se stvorio gusti film aluminijevog oksida, koji inhibira reakciju. Prema istraživačima, otkriveno je da je metalni galij s niskim talištem legiran s aluminijem, a galij može otopiti sloj aluminijevog oksida na površini, dopuštajući reakciji da se nastavi [4], a metalni galij se može reciklirati i koristiti više puta . Korištenje materijala od legure aluminij galija uvelike rješava problem brze pripreme, sigurnog skladištenja i transporta vodikove energije, te poboljšava sigurnost, ekonomičnost i zaštitu okoliša.
medicinsko područje
Galij se najviše koristi u medicini zbog svojih jedinstvenih radioaktivnih svojstava, koja se mogu koristiti za prikaz i inhibiciju malignih tumora [5]. Galijevi spojevi imaju očito protugljivično i antibakterijsko djelovanje, te u konačnici postižu svrhu sterilizacije ometanjem bakterijskog metabolizma. I legure galija mogu se koristiti za izradu termometara, kao što su galij indij kositar termometri, nova vrsta slitine tekućeg metala koja je sigurna, netoksična i ekološki prihvatljiva i može se koristiti za zamjenu otrovnih živinih termometara. Osim toga, određeni udio legura na bazi galija zamjenjuje tradicionalni amalgam i koristi se kao novi materijal za zubne ispune za kliničku primjenu.
Legirano polje
Galij i indij, talij, kositar, bizmut, cink, itd. mogu formirati niz nisko taljivih legura između 3 i 65 stupnjeva, koje se koriste za mjerenje i kontrolu temperature, zamjene za živu u instrumentima, potpore u operacijama postavljanja kuglica, i metalne prevlake. rashladni krugovi u slojnoj, elektronici i nuklearnoj industriji. Na primjer, legura galija koja sadrži 25% indija je legura niske točke taljenja koja se tali na 16 stupnjeva i može se koristiti u automatskim uređajima za gašenje požara. Galij i bakar, nikal, kositar, zlato itd. mogu tvoriti hladno topilo, koje je pogodno za tanke stijenke posebnog oblika koje je teško zavariti, hladno zavarivanje i začepljenje šupljina između metala i između metala i keramike.
Druge namjene
U industriji atomske energije, galij se može koristiti kao toplinski vodljivi materijal za odvođenje topline iz reaktora. Osim toga, galij također može apsorbirati neutrone, kontrolirajući tako broj neutrona i brzinu reakcije.
Galijev jodid se koristi u visokotlačnim živinim žaruljama, a galij se također može koristiti za izradu katodnih žarulja. Dodavanje galij jodida visokotlačnoj živinoj lampi može povećati intenzitet zračenja živine lampe.
Budući da galij ima svojstvo "toplinske kontrakcije i hladnog širenja", ima dobru sposobnost lijevanja i može se koristiti za izradu legura tipa olova kako bi slova bila jasna.
Galij ima vrlo nizak tlak pare i može se koristiti kao tekućina za brtvljenje u vakuumskim uređajima.