Hemm tip ta’ metall li huwa maġiku ħafna. Fil-ħajja ta’ kuljum, jidher f’forma likwida bħall-merkurju. Jekk twaqqagħha fuq landa, tkun sorpriż li ssib li l-flixkun isir fraġli daqs il-karta, u jinkiser b’daqqa waħda. Barra minn hekk, jekk twaqqagħha fuq metalli bħar-ram u l-ħadid, din is-sitwazzjoni tista’ tissejjaħ it-“terminatur tal-metall”. X’jikkawża li jkollu dawn il-karatteristiċi? Illum se nidħlu fid-dinja tal-gallju tal-metall.
1. Liema element humetall tal-gallju
L-element tal-gallju jinsab fir-raba’ grupp tal-perjodu IIIA fit-tabella perjodika tal-elementi. Il-punt tat-tidwib tal-gallju pur huwa baxx ħafna, biss 29.78 ℃, iżda l-punt tat-togħlija huwa għoli daqs 2204.8 ℃. Fis-sajf, il-biċċa l-kbira tiegħu teżisti bħala likwidu u tista’ ddub meta titpoġġa fil-pala ta’ idek. Mill-proprjetajiet ta’ hawn fuq, nistgħu nifhmu li l-gallju jista’ jikkorrodi metalli oħra preċiżament minħabba l-punt tat-tidwib baxx tiegħu. Il-gallju likwidu jifforma ligi ma’ metalli oħra, li huwa l-fenomenu maġiku msemmi qabel. Il-kontenut tiegħu fil-qoxra tad-Dinja huwa biss madwar 0.001%, u l-eżistenza tiegħu ma ġietx skoperta qabel 140 sena ilu. Fl-1871, il-kimiku Russu Mendeleev ġabar fil-qosor it-tabella perjodika tal-elementi u bassar li wara ż-żingu, hemm ukoll element taħt l-aluminju, li għandu proprjetajiet simili għall-aluminju u jissejjaħ “element simili għall-aluminju”. Fl-1875, meta x-xjentist Franċiż Bowabordland kien qed jistudja l-liġijiet tal-linji spettrali tal-elementi tal-metall tal-istess familja, sab strixxa ta’ dawl stramba fl-sfalerite (ZnS), u għalhekk sab dan l-“element simili għall-aluminju”, u mbagħad semmieh għal art twelidu Franza (Gaul, Latin Gallia), bis-simbolu Ga biex jirrappreżenta dan l-element, u għalhekk il-gallju sar l-ewwel element imbassar fl-istorja tal-iskoperta tal-elementi kimiċi, u mbagħad sab l-element ikkonfermat f’esperimenti.
Il-gallju huwa prinċipalment imqassam fiċ-Ċina, il-Ġermanja, Franza, l-Awstralja, il-Każakstan u pajjiżi oħra fid-dinja, li minnhom ir-riżervi tar-riżorsi tal-gallju taċ-Ċina jammontaw għal aktar minn 95% tat-total tad-dinja, prinċipalment imqassma f'Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi u postijiet oħra [1]. F'termini tat-tip ta' distribuzzjoni, Shanxi, Shandong u postijiet oħra jeżistu prinċipalment fil-boksajt, Yunnan u postijiet oħra fil-mineral tal-landa, u Hunan u postijiet oħra jeżistu prinċipalment fl-isfalerite. Fil-bidu tal-iskoperta tal-metall tal-gallju, minħabba n-nuqqas ta' riċerka korrispondenti dwar l-applikazzjoni tiegħu, in-nies dejjem emmnu li huwa metall b'użabilità baxxa. Madankollu, bl-iżvilupp kontinwu tat-teknoloġija tal-informazzjoni u l-era tal-enerġija ġdida u t-teknoloġija għolja, il-metall tal-gallju rċieva attenzjoni bħala materjal importanti fil-qasam tal-informazzjoni, u d-domanda tiegħu żdiedet ħafna wkoll.
2. Oqsma ta' Applikazzjoni tal-Gallju tal-Metall
1. Qasam tas-semikondutturi
Il-gallju jintuża prinċipalment fil-qasam tal-materjali semikondutturi, bil-materjal tal-arseniur tal-gallju (GaAs) ikun l-aktar wieħed użat u t-teknoloġija tkun l-aktar matura. Bħala trasportatur tat-tixrid tal-informazzjoni, il-materjali semikondutturi jammontaw għal 80% sa 85% tal-konsum totali tal-gallju, użat prinċipalment fil-komunikazzjoni mingħajr fili. L-amplifikaturi tal-qawwa tal-arseniur tal-gallju jistgħu jżidu l-veloċità tat-trażmissjoni tal-komunikazzjoni għal 100 darba dik tan-netwerks 4G, li jista' jkollu rwol importanti fid-dħul fl-era 5G. Barra minn hekk, il-gallju jista' jintuża bħala mezz ta' dissipazzjoni tas-sħana f'applikazzjonijiet semikondutturi minħabba l-karatteristiċi termali tiegħu, il-punt tat-tidwib baxx, il-konduttività termali għolja, u l-prestazzjoni tajba tal-fluss. L-applikazzjoni tal-metall tal-gallju fil-forma ta' liga bbażata fuq il-gallju f'materjali ta' interfaċċja termali tista' ttejjeb il-kapaċità ta' dissipazzjoni tas-sħana u l-effiċjenza tal-komponenti elettroniċi.
2. Ċelloli solari
L-iżvilupp taċ-ċelloli solari mar minn ċelloli solari tas-silikon monokristallin bikrija għal ċelloli ta' film irqiq tas-silikon polikristallin. Minħabba l-ispiża għolja taċ-ċelloli ta' film irqiq tas-silikon polikristallin, ir-riċerkaturi skoprew ċelloli ta' film irqiq tar-ram, indju, gallju, selenju (CIGS) f'materjali semikondutturi [3]. Iċ-ċelloli CIGS għandhom il-vantaġġi ta' spejjeż baxxi ta' produzzjoni, produzzjoni ta' kwantitajiet kbar, u rata għolja ta' konverżjoni fotoelettrika, u b'hekk għandhom prospetti wesgħin ta' żvilupp. It-tieni nett, iċ-ċelloli solari tal-arseniur tal-gallju għandhom vantaġġi sinifikanti fl-effiċjenza tal-konverżjoni meta mqabbla ma' ċelloli ta' film irqiq magħmula minn materjali oħra. Madankollu, minħabba l-ispiża għolja tal-produzzjoni tal-materjali tal-arseniur tal-gallju, bħalissa jintużaw l-aktar fl-oqsma aerospazjali u militari.
3. Enerġija mill-idroġenu
Biż-żieda fl-għarfien dwar il-kriżi tal-enerġija madwar id-dinja, in-nies qed ifittxu li jissostitwixxu sorsi ta' enerġija mhux rinnovabbli, li minnhom tispikka l-enerġija tal-idroġenu. Madankollu, l-ispiża għolja u s-sikurezza baxxa tal-ħażna u t-trasport tal-idroġenu jfixklu l-iżvilupp ta' din it-teknoloġija. Bħala l-element metalliku l-aktar abbundanti fil-qoxra, l-aluminju jista' jirreaġixxi mal-ilma biex jipproduċi l-idroġenu taħt ċerti kundizzjonijiet, li huwa materjal ideali għall-ħażna tal-idroġenu. Madankollu, minħabba l-ossidazzjoni faċli tal-wiċċ tal-aluminju tal-metall biex jifforma film dens tal-ossidu tal-aluminju, li jinibixxi r-reazzjoni, ir-riċerkaturi sabu li l-gallju tal-metall b'punt ta' tidwib baxx jista' jifforma liga mal-aluminju, u l-gallju jista' jxolji l-kisi tal-ossidu tal-aluminju tal-wiċċ, u b'hekk ir-reazzjoni tipproċedi [4], u l-gallju tal-metall jista' jiġi riċiklat u użat mill-ġdid. L-użu ta' materjali tal-liga tal-gallju tal-aluminju jsolvi ħafna l-problema tat-tħejjija rapida u l-ħażna u t-trasport sikuri tal-enerġija tal-idroġenu, u jtejjeb is-sikurezza, l-ekonomija u l-protezzjoni ambjentali.
4. Qasam mediku
Il-gallju jintuża komunement fil-qasam mediku minħabba l-proprjetajiet uniċi tiegħu ta' radjazzjoni, li jistgħu jintużaw għall-immaġini u l-inibizzjoni ta' tumuri malinni. Il-komposti tal-gallju għandhom attivitajiet antifungali u antibatteriċi ovvji, u fl-aħħar mill-aħħar jiksbu l-isterilizzazzjoni billi jinterferixxu mal-metaboliżmu batterjali. U l-ligi tal-gallju jistgħu jintużaw biex isiru termometri, bħal termometri tal-landa tal-gallju-indju, tip ġdid ta' liga tal-metall likwidu li hija sikura, mhux tossika, u favur l-ambjent, u tista' tintuża biex tissostitwixxi termometri tal-merkurju tossiċi. Barra minn hekk, ċertu proporzjon ta' liga bbażata fuq il-gallju tissostitwixxi l-amalgama tradizzjonali tal-fidda u tintuża f'applikazzjonijiet kliniċi bħala materjal ġdid għall-mili dentali.
3. Prospetti
Għalkemm iċ-Ċina hija waħda mill-produtturi ewlenin tal-gallju fid-dinja, għad hemm ħafna problemi fl-industrija tal-gallju taċ-Ċina. Minħabba l-kontenut baxx ta' gallju bħala minerali sieħeb, l-intrapriżi tal-produzzjoni tal-gallju huma mxerrda, u hemm rabtiet dgħajfa fil-katina industrijali. Il-proċess tal-minjieri għandu tniġġis ambjentali serju, u l-kapaċità ta' produzzjoni ta' gallju ta' purità għolja hija relattivament dgħajfa, prinċipalment tiddependi fuq l-esportazzjoni ta' gallju oħxon bi prezzijiet baxxi u l-importazzjoni ta' gallju raffinat bi prezzijiet għoljin. Madankollu, bl-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija, it-titjib tal-istandards tal-għajxien tan-nies, u l-applikazzjoni mifruxa tal-gallju fl-oqsma tal-informazzjoni u l-enerġija, id-domanda għall-gallju se tiżdied ukoll b'rata mgħaġġla. It-teknoloġija ta' produzzjoni relattivament lura tal-gallju ta' purità għolja inevitabbilment se jkollha restrizzjonijiet fuq l-iżvilupp industrijali taċ-Ċina. L-iżvilupp ta' teknoloġiji ġodda huwa ta' sinifikat kbir biex jinkiseb żvilupp ta' kwalità għolja tax-xjenza u t-teknoloġija fiċ-Ċina.
Ħin tal-posta: 17 ta' Mejju 2023