Minniháttar málmur sem hjálpar LED ljósum að skína bjart
Eiginleikar:
- Atómtákn: Ga
- Atómnúmer: 31
- Element Flokkur: Post-umskipti málmur
- Þéttleiki: 5,91 g / cm³ (við 73 ° F / 23 ° C)
- Bræðslumark: 85,58 ° F (29,76 ° C)
- Sjóðpunktur: 3999 ° F (2204 ° C)
- Moh er hörku: 1,5
Einkenni:
Hreint gallíum er silfurhvítt og bráðnar við hitastig undir 29 ° C (29 ° C).
Málmurinn er í bráðnu ástandi allt að næstum 4000 ° F (2204 ° C), sem gefur það stærsta vökvaúrval allra málmaþátta.
Gallíum er ein af fáum málmum sem stækkar eins og það kólnar og eykst í rúmmáli um rúmlega 3%.
Þrátt fyrir að gallían auðveldlega tengist öðrum málmum, það er ætandi , dreifandi í grindurnar og veikir flest málma. Lágt bræðslumark hennar gerir það hins vegar gagnlegt í tilteknum lágmarksmiðlum.
Öfugt við kvikasilfur , sem einnig er fljótandi við stofuhita, bráðnar gallíum bæði húð og gler, sem gerir það erfiðara að meðhöndla. Gallíum er ekki næstum eins eitrað og kvikasilfur.
Saga:
Gallían var uppgötvað árið 1875 af Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran meðan hann var að skoða sphalerite málmgrýti. Gallíum var ekki notaður í neinum auglýsingum þar til síðari hluta 20. aldarinnar.
Gallíum er lítið notað sem byggingarmál, en verðmæti þess í mörgum nútíma rafeindatækjum er ekki hægt að vanmeta.
Auglýsing notkun gallíls þróað frá fyrstu rannsóknum á ljósdíóða díóða (LED) og III-V útvarpsbylgju (RF) hálfleiðara tækni, sem hófst snemma á sjöunda áratug síðustu aldar.
Árið 1962 leiddi rannsóknir á jarðfræðilegum rannsóknum JB Gunn á gallíumarseníði (GaAs) til uppgötvunar hátíðni sveiflu rafstraumsins sem flæðir í gegnum tiltekin hálfleiðandi fast efni - nú þekkt sem "Gunn Effect". Þessi bylting leiddi til þess að snemma hernaðarskynjari verði smíðaður með Gunn díóðum (einnig þekktur sem rafeindatækni) sem síðan hefur verið notaður í ýmsum sjálfvirkum tækjum, frá radarskynjari og rafeindatækjum til rakvörnartækja og innbrotsvörna.
Fyrstu LED og leysir byggðar á GaAs voru framleiddar snemma á sjöunda áratugnum af vísindamönnum hjá RCA, GE og IBM.
Upphaflega máttu LED aðeins framleiða ósýnilega innrauða ljósgjafa, takmarka ljósin við skynjara og ljósmynda-rafræna forrit. En möguleiki þeirra sem orka duglegur samningur ljósgjafa var augljóst.
Í upphafi 1960 byrjaði Texas Instruments að bjóða LED í viðskiptum. Á áttunda áratugnum voru snemma stafrænar skjákerfi, sem notaðir voru í klukkur og reiknivél, þróaðar fljótt með því að nota LED afturljósakerfi.
Frekari rannsóknir á áttunda og áratugnum og áratugnum leiddu til skilvirkari uppsetningaraðferðir, sem gerðu LED-tækni áreiðanlegri og hagkvæmari. Þróun galli-ál-arsenikra (GaAlAs) hálfleiðara efnasambanda leiddi til LEDs sem voru tíu sinnum bjartari en áður, en litrófið sem LED-sóknin var í boði er einnig háþróaður á grundvelli nýrra, gallíumhalda hálfleiðandi hvarfefna, svo sem indíum -gallín-nítríð (InGaN), gallíum-arseníð-fosfíð (GaAsP) og gallíumfosfíð (GaP).
Seint á sjöunda áratugnum voru einnig leiðandi eiginleika GaAs sem rannsökuð sem hluti af sólarorku heimildum til rannsakunar rýmis. Árið 1970 stofnuðu Sovétríkjanna rannsóknarhóp fyrstu rafræna sólfrumurnar í GaAs.
Mikilvægt að framleiða optoelectronic tæki og samlaga rafrásir (ICs), eftirspurn eftir GaAs wafers hækkaði í lok 1990 og byrjun 21. aldar í tengslum við þróun farsíma samskipta og val orku tækni.
Ekki á óvart, til að bregðast við þessum vaxandi eftirspurn, á milli 2000 og 2011 alþjóðlegra aðal gallíumyndunar meira en tvöfalt frá um það bil 100 tonn (MT) á ári til yfir 300MT.
Framleiðsla:
Meðal gallíngildi í jarðskorpunni er áætlað að vera um 15 hlutar á milljón, u.þ.b. svipað litíum og algengari en blý . Málmurinn er hins vegar víða dreift og til staðar í fáum fjárhagslega þykkni málmgrýti.
Eins mikið og 90% af öllum aðal gallíum sem framleidd er, er dregið úr bauxíti við hreinsun súráls (Al2O3), forveri í ál .
Lítið magn af gallíum er framleitt sem aukaafurð úr sinkútdrætti við hreinsun sphalerite málmgrýti.
Í Bayer ferli við að hreinsa ál málmgrýti til súráls, er mylt málmgrýti þvegið með heitu lausn af natríumhýdroxíði (NaOH). Þetta umbreytir súrál í natríumalínín, sem setur í skriðdreka meðan natríumhýdroxíð áfengi sem nú inniheldur gallíum er safnað til endurnotkunar.
Vegna þess að þetta áfengi er endurunnið eykst gallíuminnihald eftir hverja lotu þar til það nær 100-125 ppm. Blandan er síðan hægt að taka og samsöfnuð sem gallat með leysisútdrætti með því að nota lífræna klóbindiefni.
Í rafskautabaði við hitastig 104-140 ° F (40-60 ° C) er natríum gallat breytt í óhreint gallíum. Eftir þvott í sýru getur þetta síðan síað í gegnum porous keramik eða glerplötur til að búa til 99,9-99,99% gallímetall.
99,99% er staðal forvera bekk fyrir GaAs forrit, en ný notkun þarf hærra hreinleika sem hægt er að ná með því að hita málminn undir lofttæmi til að fjarlægja rokgjarnra þætti eða rafhreinsunarhreinsunar og brotthvarfsaðferðir.
Á undanförnum áratug hefur mikið af galli framleiðslu heimsins flutt til Kína sem nú veitir um 70% af gallíum heimsins. Aðrir aðalframleiðandi þjóðir eru Úkraínu og Kasakstan.
Um það bil 30% af árlegri gallíuframleiðslu er dregin úr rusl- og endurvinnanlegum efnum eins og GaAs-innihaldsefnum. Flest gallí endurvinnsla fer fram í Japan, Norður Ameríku og Evrópu.
Í Bandaríkjunum Geological Survey er áætlað að 310MT af hreinsaðri gallíni hafi verið framleidd árið 2011.
Stærstu framleiðendur heims eru Zhuhai Fangyuan, Peking Jiya hálfleiðaraefni og Recapture Metals Ltd.
Forrit:
Þegar málmlaus gallí hefur tilhneigingu til að ryðja eða gera málma eins og stálbrothætt. Þessi eiginleiki, ásamt mjög lágu bræðslumarki þess, þýðir að gallíum er lítið notað í uppbyggingu.
Í málmformi er gallíum notað í hita og lágan bráðnaus , svo sem Galinstan ®, en er oftast að finna í hálfleiðurum.
Helstu forrit Gallium er hægt að flokka í fimm hópa:
1. Hálfleiðarar: Reikningur fyrir um 70% árlegrar neyslu gallíls, GaAs wafers eru burðarás margra nútíma rafeindabúnaðar, svo sem snjallsímar og önnur þráðlaus tæki til samskipta sem treysta á orkusparnað og mögnunargetu GaAs ICs.
2. Ljósdísir (LED): Frá 2010 hefur alþjóðleg eftirspurn eftir gallíum frá LED geiranum tvöfaldast, vegna þess að notuð eru háskerpustjórar í farsíma og flatskjánum. Hnattræna hreyfingin í átt að meiri orkunýtni hefur einnig leitt til stuðnings stjórnvalda fyrir notkun LED lýsingar á glóandi og samsettum flúrljósi.
3. Sólorka: Notkun Gallium í sólarorku forrit er lögð áhersla á tvo tækni:
- GaAs einbeita sólfrumur
- Kadmíum-indíum-gallíum-seleníð (CIGS) þunnt kvikmynd sólfrumur
Eins og mjög duglegur photovoltaic frumur, bæði tæknin hefur náð árangri í sérhæfðum forritum, einkum í tengslum við loftrými og hernað en samt andlitshindranir í stórum stíl viðskiptalegum tilgangi.
4. Magnetic efni: hár styrkur, varanlegur segull eru lykill hluti af tölvum, blendingur bíla, vindur hverflum og ýmsum öðrum rafrænum og sjálfvirkum búnaði. Lítil viðbætur af gallíum eru notuð í sumum varanlegri seglum, þar með talin magn neodymium- járnbór (NdFeB).
5. Önnur forrit:
- Sérstök málmblöndur og hólkar
- Hita speglar
- Með plutoníum sem kjarnorkuþéttni
- Nikkel - mangan- gallíumynd minni
- Jarðolíu hvati
- Líffræðileg forrit, þar á meðal lyf (gallíumítrat)
- Fosfór
- Neutrino uppgötvun
Heimildir:
Softpedia. Saga ljósdíóða (ljósdíóða díóða).
Heimild: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html
Anthony John Downs, (1993), "Efnafræði, Aluminium, Gallium, Indium og Thallium." Springer, ISBN 978-0-7514-0103-5
Barratt, Curtis A. "III-V hálfleiðarar, saga í RF forritum." ECS Trans . 2009, 19. bindi, útgáfu 3, bls. 79-84.
Schubert, E. Fred. Ljósdíóða . Rensselaer Polytechnic Institute, New York. Maí 2003.
USGS. Vatnsafurðirnar: Gallium.
Heimild: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html
SM skýrsla. Met-hliðarvörur: Ál-Gallíusambandið .
Vefslóð: www.strategic-metal.typepad.com