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镓的用途及应用领域

  应用简介

  目前,我国金属镓的消费领域包括半导体和光电材料、太阳能电池、合金、医疗器械、磁性材料等,其中半导体行业已成为镓最大的消费领域,约占总消费量的80%。随着镓下游应用行业的快速发展,尤其是半导体行业和太阳能电池行业,未来金属镓需求也将稳步增长。

  半导体材料

  镓应用到发光二极管镓是一种低熔点高沸点的稀散金属,有“电子工业脊梁”的美誉。镓的化合物是优质的半导体材料,被广泛应用到光电子工业和微波通信工业,用于制造微波通讯与微波集成、红外光学与红外探测器件、集成电路、发光二极管等。例如我们在电脑上看到的红光和绿光就是由磷化镓二极管发出的。目前,半导体行业金属镓消费量约占总消费量的80%—85%。

  太阳能电池

  镓被应用到太阳能电池中镓也被应用到太阳能电池的制造中,如砷化镓三五族太阳能电池,该电池具有良好的耐热、耐辐射等特性,其光电转换率非常高。最初因为生产、使用成本都非常高,常常被应用在航天和军工领域。但近几年随着科技的发展,砷化镓太阳能电池的生产和使用成本都在降低,搭配上聚光光学组件从而使其应用领域开始扩大,并且正在以较快的速度普及。CIGS薄膜太阳能电池是第三代太阳能电池,具有生产、安装、使用成本低,光电转换率高的优势,因而在众多太阳能电池产品中成为发展最快的一族。虽然世界上已投产或在建的CIGS工厂已超过40多家,但金属镓在CIGS的原材料中所占比重仅为5%—10%。随着CIGS生产规模的扩大,该行业对金属镓的需求会有明显增长。

  合金领域

  铜铟镓合金靶材镓与铟、铊、锡、铋、锌等可在3℃—65℃之间组成一系列低熔合金,用于温度测控、仪表中的代汞物、珠定业作中支撑物、金属涂层、电子工业及核工业的冷却回路。例如,含25%铟的镓合金为低熔点合金,在16℃时便熔化,可用于自动灭火装置中。镓与铜、镍、锡、金等可组成冷焊剂,适于难焊接的异型薄壁,金属间及其与陶瓷间的冷焊接与空洞堵塞。

  医学应用

  铟镓合金体温计镓可用于医疗诊断,例如使用枸橼酸镓(67Ga)来诊断肺癌和肝癌等。镓的合金还可以应用到医疗器件和医用材料中,例如使用镓合金作为牙齿填充材料,使用“铟镓合金”制作体温计等。

  玻璃制造

  镓能增强玻璃折射率,可以用来制造特种光学玻璃。例如,镓对光的反射能力特别强,可以把70%以上折射来的光反射出去,同时又能很好地附着在玻璃上,承受较高的温度,因而被应用到反光镜中。

  化工行业

  三氯化镓镓的卤化物具有较高的活性,可以用于聚合和脱水等工艺,例如使用三氯化镓(GaCl3)作催化剂生产乙基苯、丙基苯和酮。而来自美国和丹麦科研人员开发的一种新的镍-镓催化剂,可以用来转化氢和二氧化碳为甲醇。此外,为了提高石油开采的经济效益,包括中国在内的一些国家都在研究使用硝酸镓的新型石油催化剂。

  其他用途

  在原子能工业中,镓可以作为热传导物质,将反应堆中的热量传导出来。此外,镓还可以吸收中子,从而达到控制中子数目和反应速度的效果。

  碘化镓应用到高压水银灯镓还可以用来制造阴极蒸汽灯。将碘化镓加入到高压水银灯中,可以增大水银灯的辐射强度。

  由于镓具有“热缩冷胀”性质,所以具有较好的铸造性,可以用来制造铅字合金,使字体清晰。

  镓蒸汽压很低,可以在真空装置中做密封液。
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