المعدن الشخصي: غاليوم

يعد الغاليوم معدنا معدنيا تآكليا يذوب بالقرب من درجة حرارة الغرفة ويستخدم غالبا في إنتاج مركبات أشباه الموصلات.

الخصائص:

• الرمز الذري: غا
• العدد الذري: 31
• عنصر الفئة: معدن ما بعد النقل
• الكثافة: 5. 91 جم / سم مكعب (عند 73 درجة فهرنهايت / 23 درجة مئوية)
• نقطة الانصهار: 85. 58 ° F (29. 76 ° C)
• نقطة الغليان: 3999 ° F (2204 ° C)
• مو صلابة: 1. 5

الخصائص:

الغاليوم النقي هو فضي-أبيض ويذوب في درجات حرارة أقل من 85 درجة فهرنهايت (29. 4 درجة مئوية).

بقايا المعادن في حالة ذائبة تصل إلى ما يقرب من 4000 درجة فهرنهايت (2204 درجة مئوية)، مما يعطيها أكبر مجموعة السائل من جميع العناصر المعدنية.

الغاليوم هو واحد من عدد قليل من المعادن التي توسع كما يبرد، وزيادة في حجم بنسبة تزيد قليلا عن 3٪.

--2>>

على الرغم من أن سبائك الغاليوم بسهولة مع المعادن الأخرى، فمن تآكل، نشرها في شعرية، وإضعاف معظم المعادن. غير أن نقطة انصهارها المنخفضة تجعلها مفيدة في بعض السبائك المنخفضة الذوبان.

بدلا من الزئبق، الذي هو أيضا سائل في درجة حرارة الغرفة، الغاليوم يلبس كل من الجلد والزجاج، مما يجعل من الصعب التعامل معها. ومع ذلك فإن الغاليوم ليس ساما تقريبا مثل الزئبق.

التاريخ:

- 3>>

اكتشف في عام 1875 من قبل بول إميل ليكوق دي بويسبودران أثناء فحص الخامات سباليريت، لم يستخدم الغاليوم في أي تطبيقات تجارية حتى الجزء الأخير من القرن 20th.

الغاليوم هو القليل من الاستخدام باعتباره المعدن الهيكلي، ولكن قيمته في العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة لا يمكن التقليل من شأنها.

الاستخدامات التجارية للغاليوم وضعت من البحوث الأولية على الثنائيات الباعثة للضوء (ليدس) و 3-V الترددات الراديوية (رف) تكنولوجيا أشباه الموصلات، والتي بدأت في أوائل 1950s.

في عام 1962، أدى بحث فيزيائي جيه بي. غان عن غرس الزرنيخ (غاس) إلى اكتشاف تذبذب عالي التردد للتيار الكهربائي المتدفق عبر بعض المواد الصلبة شبه الموصلة - المعروفة الآن باسم "تأثير غان".

وقد مهد هذا الاختراق الطريق للكشفات العسكرية المبكرة التي سيتم بناؤها باستخدام الثنائيات غن (المعروف أيضا باسم أجهزة الإلكترون نقل) التي استخدمت منذ ذلك الحين في مختلف الأجهزة الآلية، من أجهزة الكشف عن الرادار سيارة وأجهزة التحكم إشارة للكشف عن محتوى الرطوبة وأجهزة الإنذار ضد السرقة .

تم إنتاج أول المصابيح والليزر على أساس غاس في أوائل 1960s من قبل الباحثين في رسيا، غي، و عب.

في البداية، كانت المصابيح قادرة فقط على إنتاج الموجات الضوئية تحت الحمراء غير مرئية، والحد من الأضواء إلى أجهزة الاستشعار، وتطبيقات الصور الإلكترونية. لكن إمكاناتها كمصادر ضوء مضغوط فعالة في استخدام الطاقة كانت واضحة.

وبحلول أوائل الستينيات، بدأت شركة تكساس إنسترومنتس بتقديم مصابيح ليد تجاريا. وبحلول السبعينيات، تم تطوير أنظمة العرض الرقمية المبكرة، التي تستخدم في الساعات وأجهزة حاسبة، في وقت قريب باستخدام أنظمة الإضاءة الخلفية ليد.

أدى المزيد من الأبحاث في السبعينيات والثمانينيات إلى تقنيات ترسب أكثر كفاءة، مما يجعل تكنولوجيا ليد أكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة. وأدى تطوير مركبات أشباه الموصلات غاليوم-ألومينوم-أرسينيك (غالاس) إلى مصابيح ليد كانت أكثر إشراقا عشرة مرات من السابق، في حين أن الطيف اللوني المتاح لمصابيح ليد تقدم أيضا على أساس ركائز جديدة شبه موصلة للغاليوم، غاليوم-نيتريد (إنغان)، غاليوم-أرسينيد-فوسفهيد (غاسب)، و غاليوم-فوسفهيد (غاب).

وبحلول أواخر الستينيات من القرن العشرين، تم أيضا دراسة خصائص موصلات غاس كجزء من مصادر الطاقة الشمسية لاستكشاف الفضاء. في عام 1970، أنشأ فريق أبحاث السوفياتي أول الخلايا الشمسية غا هيتيروستروكتور.

كان الطلب على أجهزة الكهرومغناطيسية والدوائر المتكاملة أمرا حاسما في أواخر التسعينات وبداية القرن الحادي والعشرين في ارتباطها بتطور الاتصالات المتنقلة وتكنولوجيات الطاقة البديلة.

ليس من المستغرب، استجابة لهذا الطلب المتزايد، بين عامي 2000 و 2011 إنتاج الغاليوم الأولي العالمي أكثر من ضعف من حوالي 100 طن متري سنويا إلى أكثر من 300MT.

الإنتاج:

ويقدر متوسط ​​محتوى الغاليوم في قشرة الأرض بنحو 15 جزء في المليون، وهو يشبه تقريبا الليثيوم وأكثر شيوعا من الرصاص.

ومع ذلك، فإن المعدن منتشر على نطاق واسع ويوجد في بعض أجسام الخامات القابلة للاستخراج اقتصاديا.

ما يقرب من 90٪ من جميع الغاليوم الأولية المنتجة يتم استخراجها حاليا من البوكسيت خلال تكرير الألومينا (Al2O3)، تمهيدا للألومنيوم. يتم إنتاج كمية صغيرة من الغاليوم كمنتج ثانوي لاستخراج الزنك أثناء تكرير خام سفاليريت.

خلال عملية باير لتكرير خام الألومنيوم إلى الألومينا، يتم غسل خام المسحوق بمحلول ساخن من هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم). هذا يحول الألومينا إلى ألومينات الصوديوم، الذي يستقر في الدبابات في حين يتم جمع الخمور هيدروكسيد الصوديوم التي تحتوي الآن على الغاليوم لإعادة استخدامها.

لأن هذا الخمور يعاد تدويره، يزيد محتوى الغاليوم بعد كل دورة حتى يصل إلى مستوى من حوالي 100-125 جزء في المليون. ويمكن بعد ذلك أخذ الخليط وتركيزه كما غالات عن طريق استخراج المذيبات باستخدام وكلاء مخلب العضوية.

في حمام كهربائيا عند درجات حرارة 104-140 درجة فهرنهايت (40-60 درجة مئوية)، يتم تحويل غاليت الصوديوم إلى غاليوم النجس. بعد الغسيل في حامض، ويمكن بعد ذلك يتم تصفيتها من خلال لوحات من السيراميك أو الزجاج التي يسهل اختراقها لخلق 99. 9-99. 99٪ معدن الغاليوم.

99. 99٪ هو الصف السلائف القياسية لتطبيقات غاس، ولكن الاستخدامات الجديدة تتطلب أعلى النقاء التي يمكن تحقيقها عن طريق تسخين المعدن تحت فراغ لإزالة العناصر المتطايرة أو تنقية الكهروكيميائية وطرق التبلور كسور.

على مدى العقد الماضي، انتقل الكثير من إنتاج الغاليوم الرئيسي في العالم إلى الصين التي توفر الآن حوالي 70٪ من غاليوم العالم. وتشمل الدول المنتجة الرئيسية الأخرى أوكرانيا وكازاخستان.

يتم استخراج حوالي 30٪ من الإنتاج السنوي من الغاليوم من الخردة والمواد القابلة لإعادة التدوير مثل غاس التي تحتوي على رقائق إيك.تحدث معظم عمليات إعادة تدوير الغاليوم في اليابان وأمريكا الشمالية وأوروبا.

وتشير تقديرات المسح الجيولوجي الأمريكي إلى أن 310 مليون طن من الغاليوم المكرر تم إنتاجه في عام 2011.

أكبر منتجين في العالم هم تشوهاي فانجيوان، بكين جيا أشباه الموصلات، و ريكابتيور ميتالس Ltd.

التطبيقات:

يميل إلى تآكل أو جعل المعادن مثل الصلب هش. هذه السمة، جنبا إلى جنب مع درجة حرارة انصهار منخفضة للغاية، يعني أن الغاليوم هو القليل من الاستخدام في التطبيقات الهيكلية.

في شكله المعدني، يستخدم الغاليوم في الجنود وسبائك الذوبان المنخفضة، مثل غالينستان®، ولكن غالبا ما يتم العثور عليه في مواد أشباه الموصلات.

يمكن تصنيف تطبيقات غاليوم الرئيسية إلى 5 مجموعات:

1. أشباه الموصلات: المحاسبة عن حوالي 70٪ من استهلاك الغاليوم السنوي، غاس الرقائق هي العمود الفقري للعديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة، مثل الهواتف الذكية وغيرها من أجهزة الاتصالات اللاسلكية التي تعتمد على توفير الطاقة والقدرة التضخيم من المرحلية غاس.

2. الثنائيات الباعثة للضوء: منذ عام 2010، تضاعف الطلب العالمي على الغاليوم من قطاع ليد، وذلك بسبب استخدام المصابيح عالية السطوع في شاشات العرض المتنقلة والمسطحة. وأدى التحرك العالمي نحو زيادة كفاءة استخدام الطاقة أيضا إلى دعم الحكومة لاستخدام إضاءة ليد على إضاءة الفلورسنت المتوهجة والمدمجة.

3. الطاقة الشمسية: استخدام غاليوم في تطبيقات الطاقة الشمسية يركز على اثنين من التكنولوجيات:

• الخلايا الشمسية المركزة غاس
• الكادميوم-إنديوم-الغاليوم سيلينيد (سيغس) الخلايا الشمسية رقيقة

كما الخلايا الضوئية ذات كفاءة عالية، قد حققت نجاحا في التطبيقات المتخصصة، ولا سيما فيما يتعلق بالفضاء والجيش ولكنها لا تزال تواجه حواجز أمام الاستخدام التجاري على نطاق واسع.

4. المواد المغناطيسية: عالية القوة، المغناطيس الدائم هي عنصر رئيسي من أجهزة الكمبيوتر، السيارات الهجينة، توربينات الرياح ومختلف المعدات الإلكترونية والآلية الأخرى. وتستخدم الإضافات الصغيرة من الغاليوم في بعض المغناطيس الدائم، بما في ذلك المغناطيس النيوديميوم الحديد البورون (ندفيب).

5.

• سبيشيال أبليكاتيونس:
• سبيشيال سبيسيالز
• سبيشيال سبيسياليز
• سبيشيال برودوكتس
• البوتونيوم كمثبت نووي
• نترات)
• الفوسفور
• كشف النيوترينو

_{المصادر:}

_{سوفتبيديا. تاريخ المصابيح (الثنائيات الباعثة للضوء).}

_{المصدر: هتبس: // ويب. أرشيف. أورغ / ويب / 20130325193932 / هتب: // غادجيتس. برامج مجانية. كوم / الأخبار / التاريخ من بين المصابيح التي تشع ضوءا-الثنائيات-1487-1401. هتمل}

_{أنتوني جون دونز، (1993)، "كيمياء الألمنيوم، الجاليوم، الإنديوم، والثاليوم". سبرينجر، إيسبن 978-0-7514-0103-5}

_{بارات، كورتيس A. "إي-V أشباه الموصلات، تاريخ في تطبيقات رف". إكس ترانز . 2009، المجلد 19، العدد 3، الصفحات 79-84.}

_{شوبرت، E. فريد. الثنائيات الباعثة للضوء . معهد رينسيلار البوليتكنيك، نيويورك. مايو 2003.}

_{أوسغس. ملخصات السلع المعدنية: الغاليوم.}

_{المصدر: هتب: // مينيرالس. هيئة المسح الجيولوجي الامريكية. GOV / المعادن / الحانات / السلع / الغاليوم / مؤشر. هتمل}

_{سم تقرير. المعادن الثانوية: علاقة الألومنيوم-الجاليوم .}

_{ورل: ووو. الاستراتيجي المعادن. typepad. كوم}