Utilizări și domenii de aplicare ale galiului

În domeniul materialelor semiconductoare, arseniura de galiu (GaAs) este cel mai utilizat material, iar tehnologia este cea mai matură. Materialele semiconductoare servesc ca purtători de diseminare a informațiilor, iar utilizarea lor de galiu reprezintă 80% până la 85% din consumul total de galiu. Folosite în principal în domeniul comunicațiilor fără fir, amplificatoarele de putere cu arseniură de galiu pot crește vitezele de transmisie a comunicațiilor de 100 de ori mai mari decât cele ale rețelelor 4G, jucând un rol important în intrarea în era 5G [2]. Și datorită proprietăților sale termice, punctului de topire scăzut, conductibilității termice ridicate și proprietăților bune de curgere, galiul poate fi folosit ca mediu de disipare a căldurii în aplicații cu semiconductori. Galiul metalic este utilizat în materialele de interfață termică sub formă de aliaj pe bază de galiu. Poate îmbunătăți capacitatea de disipare a căldurii și eficiența componentelor electronice.

Experiența de dezvoltare a celulelor solare a evoluat de la celulele solare de siliciu monocristalin timpurii la celulele cu film subțire de siliciu policristalin. Datorită costului ridicat al celulelor cu film subțire de siliciu policristalin, cercetătorii au descoperit celule cu film subțire de cupru indiu galiu seleniură (CIGS) printre materialele semiconductoare [3]. Bateriile CIGS au avantajele costurilor reduse de producție, capacitatea de a fi produse în loturi mari și ratele ridicate de conversie fotoelectrică, astfel încât au perspective largi de dezvoltare. În al doilea rând, eficiența de conversie a celulelor solare concentratoare de arseniură de galiu are avantaje evidente față de celulele cu film subțire realizate din alte materiale. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat de producție al materialelor cu arseniură de galiu, este utilizat în prezent în principal în domeniul aerospațial și militar.

Pe măsură ce gradul de conștientizare a crizei energetice crește în întreaga lume, oamenii caută să înlocuiască sursele de energie neregenerabile, printre care energia cu hidrogen iese în evidență. Cu toate acestea, costul ridicat și siguranța scăzută a stocării și transportului hidrogenului împiedică dezvoltarea acestei tehnologii. Aluminiul ca Cel mai abundent element metalic din scoarța terestră poate reacționa cu apa pentru a produce hidrogen în anumite condiții. Este un material ideal pentru stocarea hidrogenului. Cu toate acestea, suprafața aluminiului metalic este ușor oxidată pentru a forma o peliculă densă de oxid de aluminiu, care inhibă reacția. Potrivit cercetătorilor, s-a descoperit că galiul metalic cu un punct de topire scăzut este aliat cu aluminiu, iar galiul poate dizolva stratul de oxid de aluminiu de la suprafață, permițând reacției să continue [4], iar galiul metalic poate fi reciclat și utilizat în mod repetat. . Utilizarea materialelor din aliaj de aluminiu galiu rezolvă în mare măsură problema pregătirii rapide, depozitării și transportului în siguranță a energiei hidrogenului și îmbunătățește siguranța, economia și protecția mediului.

Galiul este folosit mai ales în domeniul medical datorită proprietăților sale radioactive unice, care pot fi utilizate pentru a vizualiza și inhiba tumorile maligne [5]. Compușii de galiu au activități antifungice și antibacteriene evidente și în cele din urmă ating scopul sterilizării prin interferarea cu metabolismul bacterian. Și aliajele de galiu pot fi folosite pentru a face termometre, cum ar fi termometrele de staniu cu galiu indiu, un nou tip de aliaj de metal lichid care este sigur, netoxic și prietenos cu mediul și poate fi folosit pentru a înlocui termometrele toxice cu mercur. În plus, o anumită proporție de aliaje pe bază de galiu înlocuiește amalgamul tradițional și sunt folosite ca noi materiale de obturație dentară pentru aplicații clinice.

Galiul și indiul, taliul, staniul, bismutul, zincul etc. pot forma o serie de aliaje cu punct de topire scăzut între 3 grade și 65 de grade, care sunt utilizate pentru măsurarea și controlul temperaturii, înlocuitori de mercur în instrumente, suporturi în operațiunile de fixare a margelelor, și acoperiri metalice. circuite de răcire în industriile de strat, electronică și nucleară. De exemplu, aliajul de galiu care conține 25% indiu este un aliaj cu punct de topire scăzut care se topește la 16 grade și poate fi utilizat în dispozitivele automate de stingere a incendiilor. Galiul și cuprul, nichelul, staniul, aurul etc. pot forma un flux rece, care este potrivit pentru pereți subțiri de formă specială, care sunt greu de sudat, sudură la rece și astuparea cavității între metale și între metale și ceramică.

În industria energiei atomice, galiul poate fi folosit ca material termoconductor pentru a conduce căldura din reactoare. În plus, galiul poate absorbi și neutroni, controlând astfel numărul de neutroni și viteza de reacție.
Iodura de galiu este folosită în lămpile cu mercur de înaltă presiune, iar galiul poate fi, de asemenea, utilizat pentru a face lămpi cu vapori catodici. Adăugarea de iodură de galiu la o lampă cu mercur de înaltă presiune poate crește intensitatea radiației lămpii cu mercur.
Deoarece galiul are proprietatea de „contracție termică și expansiune la rece”, are o bună capacitate de turnare și poate fi folosit pentru a face aliaje de tip plumb pentru a clarifica fonturile.
Galiul are o presiune de vapori foarte scăzută și poate fi folosit ca fluid de etanșare în dispozitivele de vid.