LED Işıklar yardımcı olur Küçük Metal Parlak Parlaklık
Özellikleri:
- Atomik Sembol: Ga
- Atom Numarası: 31
- Eleman kategorisi: Geçiş sonrası metal
- Yoğunluk: 5.91 g / cm³ (73 ° F / 23 ° C'de)
- Erime Noktası: 85.58 ° F (29.76 ° C)
- Kaynama Noktası: 3999 ° F (2204 ° C)
- Moh Sertliği: 1.5
Özellikleri:
Saf galyum gümüşsi beyazdır ve 85 ° F'ın altındaki sıcaklıklarda (29.4 ° C) erir.
Metal, yaklaşık 4000 ° F'ye (2204 ° C) kadar erimiş halde kalır ve tüm metal elementlerin en geniş sıvı aralığını verir.
Galyum, soğudukça genişleyen sadece birkaç metalden biridir ve hacim olarak% 3'ün üzerinde artmaktadır.
Galyum, diğer metallerle kolayca alaşımlanmasına rağmen, aşındırıcıdır , kafesin içine nüfuz eder ve çoğu metalin zayıflamasına neden olur. Bununla birlikte, düşük erime noktası, bazı düşük erime alaşımlarında yararlı hale getirir.
Galyum, oda sıcaklığında da sıvı olan civaya karşı, hem cildi hem de camı ıslatır, bu da işlenmeyi zorlaştırır. Galyum, cıva kadar zehirli değildir.
Tarihçe:
1875 yılında Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran tarafından sphalerit cevherleri incelendiğinde keşfedilmiş, galyum 20'nci yüzyılın sonlarına kadar herhangi bir ticari uygulamada kullanılmamıştır.
Galyum, bir yapısal metal olarak az bir kullanım alanıdır, ancak birçok modern elektronik cihazdaki değeri anlaşılamaz.
1950'lerin başında başlayan ışık yayan diyotlar (LED) ve III-V radyo frekansı (RF) yarı iletken teknolojisi üzerine yapılan ilk araştırmadan galyumun ticari kullanımları geliştirilmiştir.
1962'de, IBM fizikçisi JB Gunn'un galyum arseniti (GaAs) üzerine yaptığı araştırma, şu anda 'Gunn Effect' olarak bilinen, bazı yarı iletken katılardan akan elektrik akımının yüksek frekanslı salınımının keşfine yol açtı. Bu atılım, araba radar dedektörlerinden ve sinyal denetleyicilerinden nem içerikli detektörlere ve hırsız alarmlarına kadar çeşitli otomatik cihazlarda kullanılmakta olan Gunn diyotlar (transfer elektron cihazları olarak da bilinir) kullanılarak erken askeri dedektörlerin inşa edilmesinin önünü açtı.
GaA'lara dayanan ilk LED'ler ve lazerler, RCA, GE ve IBM'deki araştırmacılar tarafından 1960'ların başlarında üretildi.
Başlangıçta, LED'ler sadece ışığı kızılötesi ışık dalgaları üreterek ışıkların sensörlere ve foto-elektronik uygulamalara sınırlandırılmasını sağladı. Ancak enerji verimli kompakt ışık kaynakları olarak potansiyelleri belliydi.
1960'ların başlarında, Texas Instruments, LED'leri ticari olarak sunmaya başladı. 1970'lerde, saatler ve hesap makinesi ekranlarında kullanılan erken dijital ekran sistemleri, yakında LED arka aydınlatma sistemleri kullanılarak geliştirildi.
1970'lerde ve 1980'lerde yapılan daha fazla araştırma, daha verimli çökelme teknikleri ile sonuçlandı ve LED teknolojisini daha güvenilir ve uygun maliyetli hale getirdi. Galyum-alüminyum-arsenik (GaAlAs) yarıiletken bileşiklerin geliştirilmesi, LED'lerin on kat daha parlak LED'leri ile sonuçlanırken, LED'ler için mevcut renk spektrumu, indiyum gibi yeni, galyum içeren yarı iletken substratlara dayanarak geliştirilmiştir. -galyum-nitrit (InGaN), galyum-arsenen-fosfid (GaAsP) ve galyum-fosfid (GaP).
1960'ların sonlarında, GaAs iletken özellikleri de uzay araştırmaları için güneş enerjisi kaynaklarının bir parçası olarak araştırılıyordu. 1970 yılında, bir Sovyet araştırma ekibi ilk GaAs heteroyapı güneş pillerini yarattı.
Optoelektronik cihazların ve entegre devrelerin (IC) üretimi için kritik olan, GaAs gofretlerinin, 1990'ların sonlarında ve 21. yüzyılın başlarında mobil iletişim ve alternatif enerji teknolojilerinin gelişimi ile ilişkili olarak talep ettiği talep artmıştır.
Bu artan talebe cevaben, 2000 ile 2011 yılları arasında küresel birincil galyum üretimi, yıllık yaklaşık 100 metrik tondan (MT) 300MT'nin üzerine çıkmıştır.
Üretim:
Yerkabuğundaki ortalama galyum içeriği milyonda yaklaşık 15 parça, yaklaşık olarak lityuma benzer ve kurşundan daha yaygındır. Bununla birlikte, metal, geniş ölçüde dağılmıştır ve birkaç ekonomik olarak çıkarılabilir cevher kütlesinde bulunur.
Üretilen tüm ana galyumun% 90 kadarı, alüminyumun öncüsü olan alüminanın (Al2O3) arıtılması sırasında şu anda boksitten çıkarılmaktadır.
Sphalerit cevherinin rafine edilmesi sırasında çinko ekstraksiyonunun bir yan ürünü olarak az miktarda galyum üretilir.
Alüminyum işlemi sırasında alüminyum cevherinin aluminaya rafine edilmesi sırasında ezilmiş cevher, sıcak bir sodyum hidroksit çözeltisi (NaOH) ile yıkanır. Bu, alüminayı tanklara yerleşmiş sodyum alüminat'a dönüştürürken, artık galyum içeren sodyum hidroksit sıvısı yeniden kullanım için toplanır.
Bu likör geri dönüştürüldüğünden, galyum içeriği her bir döngüden sonra yaklaşık 100-125ppm'ye ulaşıncaya kadar artar. Karışım daha sonra organik kenetleme maddeleri kullanılarak çözücü ekstraksiyonu yoluyla gallat olarak konsantre edilebilir ve konsantre edilebilir.
Elektrolitik banyoda 104-140 ° F (40-60 ° C) sıcaklıklarda, sodyum gallat saf olmayan galyum'a dönüştürülür. Asit içinde yıkandıktan sonra, bu,% 99.9-99.99 galyum metali oluşturmak üzere gözenekli seramik veya cam plakalardan süzülebilir.
% 99,99, GaAs uygulamaları için standart prekürsör derecedir, ancak yeni kullanımlar, uçucu elementleri veya elektrokimyasal saflaştırmayı ve fraksiyonel kristalizasyon yöntemlerini çıkarmak için vakum altında metali ısıtmak suretiyle elde edilebilen daha yüksek saflıklar gerektirir.
Geçtiğimiz on yılda, dünyanın birincil galyum üretiminin çoğu, şimdi dünya galyumunun yaklaşık% 70'ini tedarik eden Çin'e taşındı. Diğer birincil üreten ülkeler arasında Ukrayna ve Kazakistan bulunmaktadır.
Yıllık galyum üretiminin yaklaşık% 30'u, GaAs içeren IC gofretleri gibi hurda ve geri dönüştürülebilir malzemelerden elde edilir. Çoğu galyum geri dönüşümü Japonya, Kuzey Amerika ve Avrupa'da gerçekleşir.
ABD Jeolojik Araştırması, 2011 yılında 310MT rafine galyumun üretildiğini tahmin ediyor.
Dünyanın en büyük üreticilerinden Zhuhai Fangyuan, Beijing Jiya Semiconductor Materials ve Recapture Metals Ltd.
Uygulamalar:
Alaşımlı galyum, çelik kırılganlığı gibi metalleri korozyona uğratma veya üretme eğiliminde olduğunda. Bu özellik, son derece düşük erime sıcaklığı ile birlikte, galyumun yapısal uygulamalarda az bir kullanım alanı olduğu anlamına gelir.
Metalik formunda galyum, Galinstan® gibi, lehim ve düşük erime alaşımlarında kullanılır, ancak çoğu zaman yarı iletken malzemelerde bulunur.
Galyum'un ana uygulamaları beş gruba ayrılabilir:
1. Yarı iletkenler: Yıllık galyum tüketiminin yaklaşık% 70'ine karşılık gelen GaAs gofretleri, akıllı telefonlar ve GaAs IC'lerin güç tasarrufu ve amplifikasyon kabiliyetine dayanan diğer kablosuz iletişim cihazları gibi birçok modern elektronik cihazların omurgasıdır.
2. Işık Yayan Diyotlar (LED'ler): 2010'dan bu yana LED sektöründen gelen galyum talepleri, mobil ve düz ekranlı ekranlarda yüksek parlaklıktaki LED'lerin kullanımı nedeniyle ikiye katlandı. Daha fazla enerji verimliliğine yönelik küresel hareket, aynı zamanda, akkor ve kompakt flüoresan aydınlatması üzerinde LED aydınlatma kullanımı için devlet desteğini de beraberinde getirdi.
3. Güneş enerjisi: Galyumun güneş enerjisi uygulamalarında kullanımı iki teknolojiye odaklanmıştır:
- GaAs konsantratörü güneş hücreleri
- Kadmiyum-İndiyum-Galyum-Selenit (CIGS) İnce Film Güneş Pilleri
Yüksek verimli fotovoltaik hücreler olarak, her iki teknoloji de, özellikle havacılık ve askeriye ilişkin özel uygulamalarda başarıya ulaşmış, ancak büyük ölçekli ticari kullanımın önündeki engellerle karşı karşıya kalmıştır.
4. Manyetik Malzemeler: Yüksek mukavemetli, kalıcı mıknatıslar , bilgisayarların, hibrid otomobillerin, rüzgar türbinlerinin ve diğer çeşitli elektronik ve otomatik ekipmanların anahtar bileşenidir. Neodim demir - bor (NdFeB) mıknatısları da dahil olmak üzere bazı kalıcı mıknatıslarda küçük galyum eklemeleri kullanılır.
5. Diğer uygulamalar:
- Özel alaşımlar ve lehimler
- Islatma aynaları
- Nükleer sabitleyici olarak plütonyum ile
- Nikel - manganez -galyum şekil hafızalı alaşım
- Petrol katalizörü
- Farmasötikler dahil biyomedikal uygulamalar (galyum nitrat)
- fosforlar
- Nötrino tespiti
Kaynaklar:
Softpedia. LEDlerin Tarihçesi (Işık Yayan Diyotlar).
Kaynak: https://web.archive.org/web/20130325193932/http://gadgets.softpedia.com/news/History-of-LEDs-Light-Emitting-Diodes-1487-01.html
Anthony John Downs, (1993), "Alüminyum, Galyum, İndiyum ve Talyum" Kimyası. Springer, ISBN 978-0-7514-0103-5
Barratt, Curtis A. "III-V Semiconductors, RF Uygulamalarında Bir Tarih." ECS Trans . 2009, Cilt 19, Sayı 3, Sayfa 79-84.
Schubert, E. Fred. Işık Yayan Diyotlar . Rensselaer Polytechnic Enstitüsü, New York. Mayıs 2003
USGS. Mineral Emtia Özetleri: Galyum.
Kaynak: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/index.html
SM Raporu. Yan Ürün Metalleri: Alüminyum Galyum İlişkileri .
URL: www.strategic-metal.typepad.com