מתכת פרופיל: גליום

גליום הוא מתכת זעירה קורוזיבית בצבע כסף הנמס ליד טמפרטורת החדר, והיא משמשת בעיקר לייצור תרכובות מוליכים למחצה.

מאפיינים:

• אטומית סמל: Ga
• מספר אטומי: 31
• אלמנט קטגוריה: מתכת לאחר המעבר
• צפיפות: 5. 91 g / cm³ (ב 73 ° F / 23 ° C)
• נקודת התכה: 85. 58 ° F (29. 76 ° C)
• נקודת רתיחה: 3999 ° F (2204 ° C)
• קשיותו של מ ': 1. 5

-> ->

תכונות:

גליום טהור הוא לבן כסופים ונמס בטמפרטורות מתחת ל 85 ° F (29. 4 ° C).

המתכת נשארת במצב מותך עד כמעט 4000 מעלות (2204 מעלות צלסיוס), ומעניקה לה את טווח הנוזלים הגדול ביותר של כל רכיבי המתכת.

גליום הוא אחד רק כמה מתכות מתרחב כפי שהוא מתקרר, הגדלת נפח על ידי רק מעל 3%.

למרות גליום בקלות סגסוגות עם מתכות אחרות, זה מאכל, מתפזרת לתוך הסריג של, ואת היחלשות, רוב המתכות. נקודת ההתכה הנמוכה שלה, עם זאת, עושה את זה שימושי סגסוגות נמוכות מסוימים להמיס. בניגוד כספית, אשר גם נוזלי בטמפרטורת החדר, גליום רטוב הן עור וזכוכית, מה שהופך אותו קשה יותר להתמודד. עם זאת, גליום אינו כמעט רעיל כמו כספית.

היסטוריה:

התגלה בשנת 1875 על ידי פול אמיל לקוק דה Boisbaudran בעת בחינת עפרות sphalerite, גליום לא היה בשימוש בכל יישומים מסחריים עד החלק האחרון של המאה ה -20.

גליום הוא שימוש קטן כמו מתכת מבנית, אבל הערך שלה בהרבה מכשירים אלקטרוניים מודרניים לא יכול להיות מאופק.

שימושים מסחריים של גליום פותחו ממחקר ראשוני על דיודות פולטות אור (LED) ו III-V תדר רדיו (RF) מוליכים למחצה הטכנולוגיה, אשר החלה בתחילת 1950s.

בשנת 1962, מחקר הפיזיקאי של יבמ ג 'ב B. גאן על גליום ארסניד (GaAs) הוביל לגילוי של תנודה בתדירות גבוהה של זרם חשמלי זורם דרך מוצקים מוליכים למחצה מסוימים - עכשיו ידוע בשם "אפקט Gun".

פריצת דרך זו סללה את הדרך לגלאים צבאיים מוקדמים להיבנות באמצעות דיודות גאן (הידוע גם בשם התקני אלקטרונים העברה), כי מאז שימשו מכשירים אוטומטיים שונים, מן גלאי רדאר המכונית בקרי אותות לגלאי לחות תוכן אזעקות פורץ .

נוריות LED ולייזרים מבוססי GAAs הופקו בתחילת שנות ה -60 על ידי חוקרים ב- RCA, GE ו- IBM.

בתחילה, נוריות LED היו מסוגלות לייצר רק גלי אור אינפרא-אדום בלתי נראים, להגביל את האורות לחיישן וליישומים אלקטרוניים-אלקטרוניים. אבל הפוטנציאל שלהם כמו אנרגיה יעילה מקורות אור קומפקטי היה ניכר.

בתחילת שנות השישים, החלה טקסס אינסטרומנטס להציע מנורות LED באופן מסחרי. על ידי 1970s, מערכות תצוגה דיגיטליות מוקדמות, המשמשים שעונים ומחשבים מציג, פותחו במהרה באמצעות מערכות תאורה אחורית LED.

מחקר נוסף בשנות השבעים והשמונים הביא טכניקות בתצהיר יעיל יותר, מה שהופך את טכנולוגיית LED אמין יותר וחסכוני. הפיתוח של תרכובות מוליכים למחצה של גליום-אלומיניום (GaAlAs) גרם לנוריות שהיו גבוהות פי עשרה מקודמות, בעוד שצבע הספקטרום הזמין לנורות מתקדמות גם על בסיס מצעים מוליכים למחצה חדשים, המכילים גליום, גליום-ניטריד (InGaN), גליום-ארסניד-פוספיד (GaAsP) וגליום-פוספיד (GAP).

על ידי בסוף 1960s, תכונות מוליך GaAs היו גם להיות נחקר כחלק ממקורות כוח סולארית לחקר החלל. ב -1970, צוות מחקר סובייטי יצר את התאים הסולריים הראשונים של ה- GaAs heterostructure.

קריטי לייצור של מכשירים אופטיים ומעגלים משולבים (IC), הביקוש ופלים GaAs הרקיע שחקים בסוף 1990 ותחילת המאה ה -21, בהתאמה עם התפתחות של תקשורת סלולרית וטכנולוגיות אנרגיה חלופית.

לא מפתיע, בתגובה לדרישה הגוברת, בין השנים 2000 ו -2011 הייצור העולמי גליום העיקרי יותר מכפול מ -100 טון (MT) בשנה מעל 300MT.

הפקה:

תכולת הגליום הממוצעת בקרום כדור הארץ מוערכת בכ -15 חלקים למיליון, בערך דומה לליתיום, נפוץ יותר מאשר עופרת.

המתכת, עם זאת, מפוזרים באופן נרחב ונוכחים בכמה גופים עפרות מבחינה כלכלית.

ככל 90% של כל גליום העיקרי המיוצר מופק כיום בוקסיט במהלך הזיקוק של אלומינה (Al2O3), מבשר אלומיניום. כמות קטנה של גליום מיוצר כתוצר לוואי של מיצוי אבץ במהלך זיקוק של עפרות sphalerite.

במהלך תהליך באייר של זיקוק עפרות אלומיניום אלומינה, עפרות כתוש נשטף עם פתרון חם של נתרן hydroxide (NaOH). זה ממיר אלומינה נתרן aluminate, אשר מתיישב בטנקים בעוד נתרן hydroxide משקה המכיל כעת גליום נאסף לשימוש חוזר.

בגלל זה משקה חריף ממוחזר, התוכן גליום עולה לאחר כל מחזור עד שהוא מגיע לרמה של כ 100-125ppm. תערובת אז ניתן לקחת מרוכזים כמו גליל באמצעות מיצוי ממס באמצעות סוכני chelating אורגני.

אמבט אלקטרוליטי בטמפרטורות של 104-140 מעלות צלזיוס (40-60 מעלות צלזיוס), נתרן galleate מומר גליום טמא. לאחר שטיפת חומצה, זה יכול להיות מסוננים דרך קרמיקה נקבובי או צלחות זכוכית כדי ליצור 99. 9-99. 99% גליום מתכת.

99. 99% הוא ציון מבשר סטנדרטי עבור יישומי GaAs, אבל משתמש חדש דורש purities גבוה יותר, כי ניתן להשיג על ידי חימום המתכת תחת ואקום כדי להסיר אלמנטים נדיפים או טיהור אלקטרוכימי שיטות התגבשות השבר.

במהלך העשור האחרון, רוב הייצור גליום העיקרי בעולם עברה לסין אשר מספק כעת כ -70% של גליום בעולם. אחרים מייצרים מדינות עיקריות כוללות אוקראינה וקזחסטן.

כ 30% מכלל הייצור גליום השנתי מופק מחומרי גלם למחזור כגון GaAs המכילים ופלים IC.רוב מיחזור גליום מתרחשת ביפן, בצפון אמריקה ובאירופה.

ארה"ב הגיאולוגי מעריך כי 310MT של גליום מזוקק הופק בשנת 2011.

המפיקים הגדולים בעולם כוללים Zhuhai Fangyuan, בייג 'ין Jiya חומרים מוליכים למחצה, ו Recapture מתכות בע"מ

יישומים:

כאשר גליום alloyed נוטה לקלף או להפוך מתכות כמו שברירי פלדה. תכונה זו, יחד עם טמפרטורת ההתכה הנמוכה ביותר שלה, פירושה גליום הוא שימוש מועט של יישומים מבניים.

בצורתו המתכתית, גליום משמש ללחמה וסגסוגות נמוכות נמוכות, כגון גלינסטן, אך הוא נמצא לרוב בחומרים מוליכים למחצה.

יישומים הראשי של גליום ניתן לסווג ל 5 קבוצות:

1. מוליכים למחצה: חשבונאות עבור כ -70% הצריכה גליום השנתי, ופלים GaAs הם עמוד השדרה של מכשירים אלקטרוניים מודרניים רבים, כגון טלפונים חכמים והתקני תקשורת אלחוטית אחרים המסתמכים על חיסכון בחשמל ואת יכולת הגברה של מעגלים משולבים ICS.

2. דיודות פולטות אור (LED): מאז 2010, הביקוש העולמי גליום מן המגזר LED יש להכפיל, בשל השימוש של נוריות בהירות גבוהה במסכים ניידים ושטוחים להציג מסך. המהלך הגלובלי לעבר יעילות אנרגיה רבה יותר הוביל גם תמיכה ממשלתית לשימוש של תאורת LED מעל ליבון תאורת פלורסנט קומפקטית.

3. אנרגיה סולארית: השימוש של גליום ביישומי אנרגיה סולארית מתמקד בשתי טכנולוגיות:

תאים סולאריים של GaAs

• תאי קדמיום-אינדיום-גליום-סלניד (CIGS) תאים סולאריים סרט דק
• כתאים פוטו-וולטאיים יעילים, שתי הטכנולוגיות יש הצלחה ביישומים מיוחדים, הקשורים בעיקר חלל צבאי אבל עדיין מחסומים בפני שימוש מסחרי בקנה מידה גדול.

4. חומרים מגנטיים: חוזק גבוה, מגנטים קבועים הם מרכיב מרכזי של מחשבים, מכוניות היברידיות, טורבינות רוח וציוד אלקטרוני אחר אוטומטי. התוספות הקטנות של גליום משמשות במגנטים קבועים מסוימים, כולל מגנטים של ניאודימיום-בורון (NdFeB).

5. יישומים אחרים:

סגסוגות ייחודיות ו הלחמה

• מראות הרטבה
• עם פלוטוניום כמייצב גרעיני
• ניקל מנגן גליום סגסוגת זיכרון צורה
• זרז נפט
• יישומים ביו רפואיים, כולל תרופות (גליום חנקתי)
• פוספורים
• נייטרינו איתור
• מקורות:

_{Softpedia. היסטוריה של נוריות (דיודות פולטות אור).}

_{מקור: // web. ארכיון. org / 2013/20130325193932 / // גאדג'טים. סופטפדיה. com / news / History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01. html}

_{אנתוני ג'ון דאונס, (1993), "כימיה של אלומיניום, גליום, אינדיום ותאליום". ספרינגר, ISBN 978-0-7514-0103-5}

_{Barratt, קרטיס א '"III-V סמיקונדקטורס, היסטוריה יישומי RF".}

_{מעבר ECS . 2009, כרך 19, גליון 3, עמ '79-84. Schubert, E. Fred.}

_{דיודות פולטות אור . המכון הפוליטכני רנסלאר, ניו יורק. מאי 2003. USGS. סיכומי סחורות מינרליים: גליום.}

_{מקור: מינרלים. usgs. gov / מינרלים / פאבים / סחורות / גליום / אינדקס. html}

_{דוח SM.}

_{לפי מתכות מוצר: אלומיניום גליום יחסים . כתובת אתר: www. מתכת אסטרטגית. -. com}