Metal ndogo ambayo inasaidia LED taa Shine Bright
Mali:
- Ishi ya Atomiki: Ga
- Idadi ya Atomiki: 31
- Jamii ya kipengele: Mtaa wa mpito wa baada ya mpito
- Uzito wiani: 5.91 g / cm³ (saa 73 ° F / 23 ° C)
- Kiwango Kiwango: 85.58 ° F (29.76 ° C)
- Point ya kuchemsha: 3999 ° F (2204 ° C)
- Ugumu wa Moh: 1.5
Tabia:
Gallium safi ni utulivu-nyeupe na inayeyuka kwenye joto chini ya 85 ° F (29.4 ° C).
Ya chuma inabakia katika hali iliyoyeyuka hadi karibu 4000 ° F (2204 ° C), ikitoa sehemu kubwa ya kioevu ya mambo yote ya chuma.
Gallium ni mojawapo ya metali chache ambazo hupanua kama inaziba, na kuongeza kiasi kwa zaidi ya 3%.
Ingawa gallium kwa urahisi alloys na metali nyingine, ni babu , hutenganisha ndani ya bandia ya, na kudhoofisha metali nyingi. Hata hivyo, kiwango chake cha kiwango cha chini, hufanya kuwa muhimu katika alloys fulani ya chini ya kuyeyuka.
Kinyume na zebaki , ambayo pia ni kioevu kwenye joto la kawaida, gallium hupata ngozi zote na kioo, na hivyo iwe vigumu kushughulikia. Gallium si karibu kama sumu kama zebaki.
Historia:
Kufunuliwa mwaka wa 1875 na Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran wakati wa kuchunguza ores sphalerite, gallium haikutumiwa katika maombi yoyote ya kibiashara mpaka sehemu ya mwisho ya karne ya 20.
Gallium ni ya matumizi kidogo kama chuma cha miundo, lakini thamani yake katika vifaa vya kisasa vya elektroniki haipatikani.
Matumizi ya kibiashara ya gallium yaliyotokana na utafiti wa awali juu ya teknolojia ya kutosha ya diodes (LEDs) na III-V (RF) semiconductor teknolojia, ambayo ilianza mapema miaka ya 1950.
Mnamo mwaka wa 1962, uchunguzi wa IBM wa JB Gunn juu ya gallium arsenide (GaAs) imesababisha ugunduzi wa upungufu wa mzunguko wa umeme wa sasa unaotembea kwa njia ya solids fulani za semiconducting - inayojulikana kama 'Gunn Effect'. Mafanikio haya yalijenga njia ya detectors mapema ya kijeshi kutengenezwa kwa kutumia dijeni za Gunn (pia inajulikana kama vifaa vya elektroni za uhamisho) ambazo zimetumika katika vifaa mbalimbali vya automatiska, kutoka kwa detectors za rada za gari na watambuzi wa ishara ili kupata unyevu wa bidhaa za detectors na kengele za burglar.
LEDs na lasers kwanza kulingana na GaAs zilizalishwa mapema miaka ya 1960 na watafiti wa RCA, GE, na IBM.
Awali, LED zilikuwa na uwezo wa kuzalisha taa zisizoonekana za infrared, kupunguza taa kwa sensorer, na maombi ya picha ya umeme. Lakini uwezo wao kama vyanzo vyenye ufanisi wa nguvu za nishati ulionekana.
Mapema miaka ya 1960, Texas Instruments zilianza kutoa LEDs kwa biashara. Katika miaka ya 1970, mifumo ya maonyesho mapema ya digital, yaliyotumiwa katika maonyesho na mahesabu ya calculator, yaliyotengenezwa hivi karibuni kwa kutumia mifumo ya kurekebisha LED.
Utafiti zaidi katika miaka ya 1970 na 1980 ulifanya mbinu bora zaidi za kuhifadhi, na kufanya teknolojia ya LED kuaminika zaidi na yenye gharama kubwa. Maendeleo ya gallium-aluminium-arsenic (GaAlAs) misombo semiconductor ilisababisha LEDs walikuwa nyakati kumi nyepesi kuliko uliopita, wakati rangi ya wigo inapatikana kwa LED s pia juu kulingana na mpya, gallium-containing nusu conductive substrates, kama indium -gallium-nitride (InGaN), gallium-arsenide-fosfidi (GaAsP), na gallium-phosphidi (GaP).
Mwishoni mwa miaka ya 1960, mali za uendeshaji wa GaAs pia zilifanywa kama sehemu ya vyanzo vya umeme vya jua kwa ajili ya utafutaji wa nafasi. Mnamo mwaka wa 1970, timu ya utafiti wa Soviet iliunda seli za kwanza za Gaa za hetero.
Muhimu kwa utengenezaji wa vifaa vya optoelectronic na mizunguko jumuishi (ICs), mahitaji ya vitambaa vya GaAs iliongezeka mwishoni mwa miaka ya 1990 na mwanzo wa karne ya 21 kwa uwiano na maendeleo ya mawasiliano ya simu na teknolojia za nishati mbadala.
Haishangazi, kwa kukabiliana na mahitaji haya yanayoongezeka, kati ya uzalishaji wa galliamu wa msingi wa 2000 na 2011 zaidi ya mara mbili kutoka takriban tani 100 (MT) kwa mwaka hadi zaidi ya 300MT.
Uzalishaji:
Ya wastani wa maudhui ya gallium katika ukubwa wa dunia inakadiriwa kuwa sehemu 15 hivi kwa milioni, sawa na lithiamu na kawaida zaidi kuliko uongozi . Ya chuma, hata hivyo, imeenea sana na huwasilishwa katika miili michache ya kiuchumi inayoweza kuchocheka kiuchumi.
Zaidi ya 90% ya galliamu yote ya msingi iliyozalishwa kwa sasa hutolewa kutoka bauxite wakati wa kusafisha alumini (Al2O3), mtangulizi wa aluminium .
Kiasi kidogo cha galliamu huzalishwa kama kwa-bidhaa ya uchimbaji wa zinki wakati wa kusafisha ore ya sphalerite.
Wakati wa Bayer Mchakato wa kusafisha madini ya aluminium kwa alumini, ore iliyoharibiwa huosha na suluhisho la moto la hidroksidi ya sodiamu (NaOH). Hii inabadilisha alumina kwa aluminate ya sodiamu, ambayo hukaa katika mizinga wakati pombe la sodium hidroksidi ambayo sasa ina galliamu inakusanywa ili kutumiwa tena.
Kwa sababu hii pombe hutengenezwa tena, maudhui ya galliamu huongezeka baada ya kila mzunguko hadi kufikia kiwango cha karibu 100-125ppm. Mchanganyiko unaweza kisha kuchukuliwa na kujilimbikizwa kama kalate kupitia dutu la kutengenezea kwa kutumia mawakala wa chelating hai.
Katika umwagaji wa electrolytic katika joto la 104-140 ° F (40-60 ° C), kalate ya sodiamu inabadilishwa kuwa ghaliliamu. Baada ya kuosha kwa asidi, hii inaweza kisha kuchujwa kupitia sahani za kioo au za kioo ili kujenga chuma cha gallium 99.9-99.99%.
99.99% ni daraja la kiwango cha kwanza cha matumizi ya GaAs, lakini matumizi mapya yanahitaji usafi wa juu ambao unaweza kupatikana kwa kupokanzwa chuma chini ya utupu kuondoa vitu vyema au utakaso wa electrochemical na mbinu za kioo.
Zaidi ya miaka kumi iliyopita, kiasi kikubwa cha uzalishaji wa galliamu wa dunia umehamia China ambao sasa hutoa juu ya 70% ya galliamu ya dunia. Mataifa mengine ya msingi huzalisha ni pamoja na Ukraine na Kazakhstan.
Kuhusu asilimia 30 ya uzalishaji wa kila mwaka wa galliamu hutolewa kwenye vifaa vya chakavu na vinavyoweza kutumika kama vile vitambaa vya IC vya GaAs. Matengenezo mengi ya galliamu hutokea Japan, Amerika ya Kaskazini, na Ulaya.
Uchunguzi wa Geolojia ya Marekani unakadiria kwamba 310MT ya galliamu iliyosafishwa ilitolewa mwaka 2011.
Wauzaji wa dunia kubwa ni pamoja na Zhuhai Fangyuan, Beijing Jiya Semiconductor Vifaa, na Recapture Metals Ltd.
Maombi:
Wakati galliamu iliyochongwa inaelekea kuvuta au kufanya metali kama chuma brittle. Tabia hii, pamoja na joto la chini sana la kiwango, ina maana kuwa gallium ni ya matumizi kidogo katika maombi ya kimuundo.
Katika fomu yake ya metali, gallium hutumiwa kwa wauzaji na alloys ya chini ya kuyeyuka, kama vile Galinstan ®, lakini mara nyingi hupatikana katika vifaa vya semiconductor.
Maombi kuu ya Gallium yanaweza kugawanywa katika vikundi vitano:
1. Semiconductors: Uhasibu kwa asilimia 70 ya matumizi ya galliamu ya mwaka, Gaas wafers ni mgongo wa vifaa vya elektroniki vya kisasa, kama vile simu za mkononi na vifaa vingine vya mawasiliano vya wireless ambavyo hutegemea uwezo wa kuokoa na uwezo wa kupanua wa ICA za GaAs.
2. Mwanga wa Kutangaza Diodes (LEDs): Tangu mwaka 2010, mahitaji ya kimataifa ya gallium kutoka sekta ya LED yamesabiwa mara mbili, kutokana na matumizi ya LED za juu katika skrini za simu za mkononi na za gorofa. Uhamiaji wa kimataifa kwa ufanisi zaidi wa nishati pia umesababisha msaada wa serikali kwa matumizi ya taa za LED juu ya taa za umeme na taa za umeme.
3. Nishati ya jua: matumizi ya Gallium katika maombi ya nishati ya jua yanalenga teknolojia mbili:
- Gaas concentrator seli za jua
- Cadmium-indium-gallium-selenide (CIGS) filamu nyembamba za jua
Kama seli za photovoltaic yenye ufanisi, teknolojia zote mbili zimefanikiwa katika maombi maalum, hususan kuhusiana na aerospace na kijeshi lakini bado zinakabiliwa na vikwazo kwa matumizi makubwa ya kibiashara.
4. Vifaa vya Magnetic: Nguvu za juu, sumaku za kudumu ni sehemu muhimu ya kompyuta, magari ya mseto, mitambo ya upepo na vifaa vingine vya umeme na vya automatiska. Vipengezo vidogo vya gallium hutumiwa katika sumaku za kudumu, ikiwa ni pamoja na sumaku za neodymium- iron - boron (NdFeB).
5. Maombi mengine:
- Vialusi maalum na wauzaji
- Vioo vya maji
- Pamoja na plutonium kama utulivu wa nyuklia
- Nickel - manganese -gallium sura kumbukumbu alloy
- Kichocheo cha petroli
- Maombi ya biomedical, ikiwa ni pamoja na madawa (gallium nitrate)
- Phosphors
- Kugundua neutrino
Vyanzo:
Softpedia. Historia ya LEDs (Diode ya Kupeza Mwanga).
Chanzo: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html
Anthony John Downs, (1993), "Kemia ya Aluminium, Gallium, Indium, na Thallium." Springer, ISBN 978-0-7514-0103-5
Barratt, Curtis A. "Wanafunzi wa III-V, Historia katika Maombi ya RF." ECS Trans . 2009, Volume 19, Issue 3, Kurasa 79-84.
Schubert, E. Fred. Diode ya Kuangaza Mwanga . Rensselaer Institute Polytechnic, New York. Mei 2003.
USGS. Muhtasari wa Bidhaa za Madini: Gallium.
Chanzo: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html
Taarifa ya SM. Vyombo vya Bidhaa: Alumini-Gallium Uhusiano .
URL: www.strategic-metal.typepad.com