Il-Metall Minuri Li Jgħin LED Lights Shine Bright
Proprjetajiet:
- Simbolu Atomiku: Ga
- Numru Atomiku: 31
- Kategorija ta 'l-Element: Metall wara t-transizzjoni
- Densità: 5.91 g / cm³ (f'temperatura ta '73 ° F / 23 ° C)
- Punt tat-tidwib: 85.58 ° F (29.76 ° C)
- Punt tat-togħlija: 3999 ° F (2204 ° C)
- L-ebusija ta 'Moh: 1.5
Karatteristiċi:
Il-gallju pur huwa abjad abjad u jiddewweb f'temperaturi taħt 85 ° F (29.4 ° C).
Il-metall jibqa 'fi stat imdewweb sa kważi 4000 ° F (2204 ° C), u jagħtiha l-akbar medda likwida tal-elementi kollha tal-metall.
Il-gallju huwa wieħed biss minn ftit metalli li jespandi hekk kif jibred, u jiżdied fil-volum bi ftit aktar minn 3%.
Għalkemm il-gallju faċilment jagħmel ligi ma 'metalli oħra, huwa korrużiv , jinfirex fil-kannizzata ta', u tiddgħajjef ħafna mill-metalli. Il-punt tat-tidwib baxx tiegħu, madankollu, jagħmilha utli f'ċertu ligi ta 'tidwib baxxa.
Għall-kuntrarju tal- merkurju , li huwa wkoll likwidu f'temperaturi tal-kamra, il-gallju jgħajjat kemm il-ġilda kif ukoll il-ħġieġ, u jagħmilha aktar diffiċli biex tiġi mmaniġġjata. Il-gallju mhuwiex kważi tossiku bħall-merkurju.
Storja:
Skoperta fl-1875 minn Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran waqt li kienet qed teżamina l-minerali ta 'l-esfalarterite, il-gallju ma ntużax f'ebda applikazzjoni kummerċjali sa l-aħħar parti tas-seklu għoxrin.
Il-gallju huwa ta 'ftit użu bħala metall strutturali, iżda l-valur tiegħu f'ħafna mezzi elettroniċi moderni ma jistax jiġi sottovalutat.
L-użi kummerċjali tal-gallju żviluppaw mir-riċerka inizjali fuq id-dijodi li jarmu d-dawl (LEDs) u t-teknoloġija semikondutturi tal-frekwenza tar-radju III-V (RF), li bdew fl-1950.
Fl-1962, ir-riċerka tal-fiżjista ta 'IBM JB Gunn dwar l-arsenide tal-gallju (GaAs) wasslet għall-iskoperta ta' ossillazzjoni ta 'frekwenza għolja tal-kurrent elettriku li jgħaddi minn ċerti solidi semikonduttivi - issa magħruf bħala l- "Effett Gunn". Dan l-avvanz witta t-triq għal ditekters militari bikrija li għandhom jinbnew bl-użu ta 'diodes Gunn (magħrufa wkoll bħala mezzi ta' trasferiment elettron) li minn dakinhar ġew użati f'diversi apparati awtomatizzati, minn ditekters tar-radar tal-karozzi u kontrolluri tas-sinjali għal detectors tal-kontenut ta 'umdità u allarmi ta' serq.
L-ewwel LEDs u lejżers ibbażati fuq GaAs ġew prodotti fil-bidu tas-sittinijiet minn riċerkaturi f'RCA, GE, u IBM.
Inizjalment, l-LEDs biss setgħu jipproduċu wajers ta 'dawl infrared inviżibbli, li jillimitaw id-dwal għal sensors, u applikazzjonijiet foto-elettroniċi. Iżda l-potenzjal tagħhom bħala sorsi tad-dawl kompatti li huma effiċjenti fl-enerġija kienu evidenti.
Sa l-ewwel sittinijiet, Texas Instruments beda joffri LEDs kummerċjalment. Sa l-1970, is-sistemi tal-wirjiet diġitali bikrija, użati fl-arloġġi u l-wirjiet tal-kalkolaturi, żviluppaw malajr b'sistemi ta 'backlighting LED.
Aktar riċerka fis-sebgħinijiet u t-tmeninijiet irriżultat f'tekniki ta 'depożizzjoni aktar effiċjenti, u b'hekk it-teknoloġija tal-LED kienet iktar affidabbli u kost-effettiva. L-iżvilupp ta 'komposti tas-semikondutturi tal-gallju-aluminju-arseniku (GaAlAs) irriżultaw f'LEDs li kienu għaxar darbiet iktar sodi minn qabel, filwaqt li l-ispettru tal-kulur disponibbli għal LEDs avvanza wkoll ibbażat fuq substrati semikonduttivi ġodda li fihom gallju, bħal indium -gallium-nitride (InGaN), gallium-arsenide-phosphide (GaAsP), u gallium-phosphide (GaP).
Sa l-aħħar tas-sittinijiet, il-proprjetajiet konduttivi tal-GaAs kienu qed jiġu riċerkati wkoll bħala parti mis-sorsi tal-enerġija solari għall-esplorazzjoni tal-ispazju. Fl-1970, tim ta 'riċerka Sovjetika ħoloq l-ewwel ċelloli solari tal-eterostruttura tal-GaAs.
Kritika għall-manifattura ta 'apparati opto-elettroniċi u ċirkwiti integrati (ICs), id-domanda għal wejfers tal-GaAs telgħet ħafna lejn l-aħħar tas-snin disgħin u bidu tas-seklu 21 f'korrelazzjoni mal-iżvilupp ta' komunikazzjoni mobbli u teknoloġiji tal-enerġija alternattiva.
Mhux sorpriża, bi tweġiba għal din id-domanda dejjem tikber, bejn il-produzzjoni globali tal-gallju primarju 2000 u l-2011 aktar minn darbtejn minn madwar 100 tunnellata metrika (MT) fis-sena għal aktar minn 300MT.
Produzzjoni:
Il-kontenut medju tal-gallju fil-qoxra tad-dinja huwa stmat li hu ta 'madwar 15-il parti kull miljun, bejn wieħed u ieħor simili għal litju u aktar komuni minn ċomb . Il-metall, madankollu, huwa mifrux ħafna u preżenti f'żewġ korpi li jistgħu jitneħħew ekonomikament.
Sa 90% tal-gallju primarju kollu prodott bħalissa huwa estratt minn bauxite waqt ir-raffinar tal-alumina (Al2O3), prekursur għall- aluminju .
Ammont żgħir ta 'gallju huwa prodott bħala prodott sekondarju mill-estrazzjoni taż - żingu matul ir-raffinar ta' mineral ta 'sfalkarite.
Matul il-Proċess Bayer tar-raffinar tal-mineral tal-aluminju għall-alumina, il-mineral imfarrak jinħasel b'soluzzjoni sħuna ta 'idrossidu tas-sodju (NaOH). Dan jikkonverti alumina għal aluminat tas-sodju, li joqgħod fit-tankijiet filwaqt li l-likur tal-idrossidu tas-sodju li issa fih il-gallju jinġabar għall-użu mill-ġdid.
Minħabba li dan il-likur huwa rriċiklat, il-kontenut tal-gallju jiżdied wara kull ċiklu sakemm jilħaq livell ta 'madwar 100-125ppm. It-taħlita tista 'mbagħad tittieħed u tkun ikkonċentrata bħala gallata permezz ta' estrazzjoni b'solvent bl-użu ta 'aġenti kelanti organiċi.
F'banju elettrolitiku f'temperaturi ta '104-140 ° F (40-60 ° C), il-gallun tas-sodju jiġi kkonvertit għal gallju impur. Wara l-ħasil fl-aċidu, dan jista 'mbagħad jiġi ffiltrat permezz ta' ċeramika poruża jew pjanċi tal-ħġieġ biex joħolqu 99.9-99.99% gallju tal-metall.
99.99% huwa l-grad prekursur standard għall-applikazzjonijiet tal-GaAs, iżda użi ġodda jeħtieġu puritajiet ogħla li jistgħu jinkisbu billi jissaħħan il-metall taħt vakwu biex jitneħħew elementi volatili jew purifikazzjoni elettrokimika u metodi ta 'kristallizzazzjoni frazzjonali.
Matul l-aħħar għaxar snin, ħafna mill-produzzjoni tad-dinja tal-gallju primarju mxiet lejn iċ-Ċina li issa tipprovdi madwar 70% tal-gallju tad-dinja. Nazzjonijiet primarji oħra li jipproduċu huma l-Ukraina u l-Każakstan.
Madwar 30% tal-produzzjoni tal-gallju annwali hija estratta minn ruttam u materjali riċiklabbli bħall-ostji IC li fihom il-GaAs. Ħafna mir-riċiklaġġ tal-gallju jseħħ fil-Ġappun, fl-Amerika ta 'Fuq u fl-Ewropa.
L-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti jistma li 310MT ta 'gallju raffinat kien prodott fl-2011.
L-ikbar produtturi fid-dinja jinkludu Zhuhai Fangyuan, Beijing Jiya Semiconductor Materials, u Recapture Metals Ltd.
Applikazzjonijiet:
Meta l-gallju li għandu l-liga għandu tendenza li jdawwar jew jagħmel metalli bħall- azzar fraġli. Dan il-karatteristika, flimkien mat-temperatura tat-tidwib estremament baxxa tagħha, tfisser li l-gallju huwa ta 'ftit użu f'applikazzjonijiet strutturali.
Fil-forma metallika tiegħu, il-gallju jintuża fi stannijiet u ligi baxxi li jdubu, bħal Galinstan ®, iżda ħafna drabi jinstab f'materjali semikondutturi.
L-applikazzjonijiet ewlenin tal-gallju jistgħu jiġu kategorizzati f'ħames gruppi:
1. Semikondutturi: Kontabilità għal madwar 70% tal-konsum tal-gallju annwali, wejfers tal-GaAs huma s-sinsla ta 'ħafna mezzi elettroniċi moderni, bħal smartphones u mezzi oħra ta' komunikazzjoni mingħajr fili li jiddependu fuq il-kapaċità tal-iffrankar tal-enerġija u l-amplifikazzjoni tal-GaAs ICs.
2. Dijowds li Jarmu d-Dawl (LEDs): Mill-2010, id-domanda globali għal gallju mis-settur LED irrappurtat li rduppjat, minħabba l-użu ta 'LEDs ta' qawwa għolja f'wirjiet ta 'skrin ċellulari u ċatt. Il-mixja globali lejn effiċjenza akbar fl-enerġija wasslet ukoll għal appoġġ mill-gvern għall-użu ta 'dawl LED fuq dawl fluworexxenti inkandexxenti u kompatt.
3. Enerġija solari: L-użu tal-gallju f'applikazzjonijiet ta 'enerġija solari huwa ffokat fuq żewġ teknoloġiji:
- Ċelloli solari konċentraturi GaAs
- Ċelloli solari ta 'film rqiq tal-kadmju-indju-gallju-selenidu (CIGS)
Bħala ċelloli fotovoltajċi effiċjenti ħafna, iż-żewġ teknoloġiji kellhom suċċess f'applikazzjonijiet speċjalizzati, partikolarment relatati ma 'l-ajruspazju u militari iżda xorta jiffaċċjaw ostakoli għall-użu kummerċjali fuq skala kbira.
4. Materjali manjetiċi: Kalamiti permanenti ta 'saħħa għolja u permanenti huma komponent ewlieni ta' kompjuters, karozzi ibridi, turbini tar-riħ u tagħmir ieħor elettroniku u awtomatizzat ieħor. Żidiet żgħar ta 'gallju huma wżati f'xi kalamiti permanenti, inklużi kalamiti neodymium- iron- boron (NdFeB).
5. Applikazzjonijiet oħra:
- Ligi u saldaturi speċjalizzati
- Mirja li jixegħlu
- Bil-plutonju bħala stabilizzatur nukleari
- Nikil - liga tal-memorja tal-forma tal- manganiż- gali
- Katalist tal-pitrolju
- Applikazzjonijiet bijomediċi, inklużi farmaċewtiċi (nitrat tal-gallju)
- Phosphors
- Detezzjoni ta 'newtrini
Sorsi:
Softpedia. Storja ta 'LEDs (Dajts li Jarmu d-Dawl).
Sors: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html
Anthony John Downs, (1993), "Kimika ta 'Aluminju, Gallju, Indju, u Tallju." Springer, ISBN 978-0-7514-0103-5
Barratt, Curtis A. "III-V Semikondutturi, Storja fl-Applikazzjonijiet RF". ECS Trans . 2009, Volum 19, Ħarġa 3, Paġni 79-84.
Schubert, E. Fred. Dajowds li jarmu d-dawl . Rensselaer Polytechnic Institute, New York. Mejju 2003.
USGS. Sommarji tal-Komodità Minerali: Gallju.
Sors: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html
Rapport SM. Metalli tal-Prodott By-Prodott: Ir-Relazzjoni Aluminju-Gallju .
URL: www.strategic-metal.typepad.com