走近液態金屬|第一期:大家好,我是31號元素鎵!

2020-12-04 熱控磚稼

「氫氦鋰鈹硼,碳氮氧氟氖,鈉鎂鋁矽磷,硫氯氬鉀鈣。」這一陪伴了你3年的化學元素周期表口訣你是否還記得?而今天我們要講一講關於口訣後面的一個元素,它的誕生有著不一樣的傳奇色彩。

俄國化學家門捷列夫在發現了元素周期律後,各國科學家開始把其中的元素在自然界中一一證實,而鎵就是第一個根據化學元素周期律預言在自然界中證實的元素。

鎵的父親是法國化學家布瓦博德朗,它的出生日期是在1875年,而其名字的由來是來自於它的父親對於祖國的愛,所以用了法國在西羅馬時期的名字Gallia從而命名為Gallium(鎵)。

對於鎵來說第一次展現在眾人眼中時受限於當時的冶金技術,所以僅有3.4毫克的鎵也被人視為稀有金屬。

固態鎵質地很軟,有著淡藍色的光澤,用小刀便可輕鬆切開,不過鎵並非是為了成為固態金屬而生,它的熔點僅有29.78℃,而人體溫度在36.5℃左右,所以把鎵握在掌心中即可被體溫所融化。

融化為液態的鎵變成了銀白色,而它對於溫度的「包容性」有了非常大的「胸襟」,如果你想要讓它「生氣」的話,那麼2403℃才能讓它為之而沸騰,所以鎵也在元素大家族中變成了脾氣古怪的一員。

對於鎵的這種怪脾氣,讓它與自己的同胞金屬兄弟們就很難相處,當它與一些金屬接觸時,就會產生溶解的作用,會對其它金屬造成一定程度上的腐蝕,所以鎵也就用自己的方式來攻破了不少堅硬的金屬。

當然鎵與其它金屬元素混合時,變成了以鎵為主導的鎵基合金,所以看似神秘感十足的鎵其實早已和其它金屬形成液態金屬合金在我們生活中廣泛應用。

我們如今日常生活中的電路熔斷器與保險裝置上就是由鎵與鉛、錫等金屬合成,它可以起到安全熔斷的作用,而鎵鉑、鎵金等合金也成了良好的鑲牙材料,這也證明鎵這一元素的無毒性。

要知道鎵的應用在散熱領域是尤為突出的,作為一種液體金屬,本身就具備比空氣、水以及許多非金屬介質的導熱率,所以它可以稱為電子科技時代的材料之星,利用好鎵作為晶片散熱器,這也會科技帶來飛快的進步。

如今在市面上已經有了許多關於鎵基合金製作而成的一些熱界面材料,其中有令人熟知的液態金屬導熱膏以及相變導熱片等,它們被應用在了IGBT、計算機、大功率LED等多個需要散熱的生活場景。

當然鎵的應用展望遠不如此,它的誕生也是為了迎接新材料時代的應用擴展,憑藉於鎵自身的特性,鎵也將是液體金屬的主力代表之一。

關於鎵的介紹今天就介紹到這裡了,如果你對它有更深入的了解認識,歡迎大家留言!

本文特別感謝劉靜教授團隊提供的相關參考資料。

相關焦點

  • 中國青年化學家元素周期表專輯:鎵/鍺/砷
    當二維材料與液態金屬材料相遇時,神奇的火花就迸發了。科學家驚喜地發現,在液態金屬這樣一個無定形的超平滑表面上石墨烯能「非常自由地生長」,很容易就能獲得均勻的單層,而且對生長參數毫不挑剔。而這僅僅只是一個美妙的開始,液態金屬的流動性使得科學家可以操縱在其表面生長的二維材料單晶的組裝行為,獲得各種有趣的陣列結構。
  • 化學教育-元素周期表-鎵
    鎵(Gallium)是灰藍色或銀白色的金屬,元素符號Ga,原子量69.723。鎵的熔點很低,但沸點很高。
  • 金屬「鎵」的傳奇故事,它曾讓兩大科學家針鋒相對
    其中需要用到一種金屬——鎵,就是它讓異乎尋常的事情發生了。鎵在室溫下是固態,但它的熔點只有22.9攝氏度,這意味著如果你把它握在手心,它就會融化成厚厚的糊狀液體,就像水銀一樣。像這樣能讓你摸到卻不會把你燒傷的液態金屬可不多,而且它還無毒,這讓它成為了化學屆惡作劇的重要道具。
  • 神奇的「終結者」元素
    鎵是第一個先經理論預言,後在自然界中提取到的化學元素。它的發現對元素周期表的重要性起到了關鍵的證實作用,也把門捷列夫的聲望推到新的高度。鎵的化合物不僅在現實生活中有著廣泛的應用,以鎵合金為代表的液態金屬還經常作為一種神奇元素出現在科幻創作中。
  • 液態金屬真的存在?
    還記得Arnold Schwarzenegger電影裡面的液態金屬結束符嗎?如果我告訴你這種材料並不是某人幻想出來的而是真實存在的呢?它是鎵,一種性能很強的金屬。可是為什麼這種鎵會如此特別呢?首先,這種易碎金屬的熔點為29.76°C(85.57°F),所以如果你把它握在手裡的時間足夠長,它就會變成液體了。它的這個特點確實很酷,但其實它還有更酷的屬性呢。比如說,它會「攻擊」其它金屬,例如鋁。稍後你就會看到下面相關的視頻了,你會看到只需一滴鎵,就足以熔化可樂罐的結構了,之後只要你用拇指輕輕一碰可樂罐,罐就會破出一個洞了。這是鎵滲入到鋁裡面去了的緣故。
  • 傳說中的液態金屬鎵,和鋁製品放到一塊有神奇反應!
    這種神奇的材料名為金屬稼,鎵是灰藍色或銀白色的金屬,熔點很低,沸點很高。純液態鎵有顯著的過冷的趨勢,在空氣中很穩定。鎵是閃鋅礦、黃鐵礦、礬土、鍺石工業處理過程中的副產品。由於鎵具有「熱縮冷脹」性質,所以具有較好的鑄造性,可以用來製造鉛字合金,使字體清晰。我們在視頻中可以看到,稼在人的手中會慢慢融化成液體,它可以被輕鬆倒進任何形狀的模具裡,可塑性比我們經常玩的橡皮泥還要強很多倍。
  • 能「腐蝕萬物」的液態金屬,現實中真的存在?
    提到液態金屬,大家往往會想到《終結者2》裡面不苟言笑的T-1000。能聚能散,能屈能伸。上一秒它是一灘鐵水,下一秒就給你變個猛男。能隱形,攔不住,甩不掉,「液態金屬」似乎和陰魂不散畫上了等號。如果,我是說如果你不慎把金屬鎵倒在了自己的iPhone上,恭喜,你現在有一個完美的理由可以換新機了。不過,用這種神秘金屬溶解其他金屬(例如圖中的鈉)的過程中,最好不要加水,不然他倆會讓你見識一下什麼叫藝術:這個現實中的破壞王,就是液態金屬——鎵。
  • 從液態金屬溶劑中提取合成納米金屬材料
    一切都將由金屬元素製成,甚至包括生命形式。這聽起來像是科幻電影中直接提出的概念,但是這種奇幻願景的一些基本元素仍然可以在我們的星球上輕鬆實現。我們都熟悉在水中生長晶體的過程。最明顯的例子是我們許多人在學校期間所做的糖晶體的生長。在此,在水溶劑中的糖溶質可以作為晶體從溶液中沉澱出來。
  • 《終結者》中的液態金屬機器人要成為現實了嗎?
    大家應該依舊對科幻電影《終結者2》中的反派機器人T-1000印象深刻,液態機器人殺手T-1000實在太過驚豔,它可以隨意變形,受傷或中彈後傷口會自動閉合,如同不死之身。2017年液態金屬材料被收錄進工信部、財政部和保監會共同組織編制的《重點新材料首批次應用示範指導目錄(2017年版)》,被列為重點新材料。而對於液態金屬,大多數人第一反應就會想到水銀,其實,液態金屬可不是只有水銀。液態金屬不止水銀液態金屬是指熔點在室溫附近的一大類金屬或合金,水銀、銫、鎵、銦、銣等都算是液態金屬。
  • 遲來的巨人 液態金屬如何改變散熱行業?
    部分比特幣礦機在使用鉍基合金導熱液態金屬導熱劑一般分為兩種,鎵基合金與鉍基合金,鎵基合金製作的液態金屬導熱劑一般都是常溫液態,比如開蓋常客酷冷博。鉍基合金一般為常溫固態,應用在導熱劑的產品裡就是液態金屬導熱片。
  • 液態金屬熱點前瞻 非晶合金時代液態金屬迎爆發契機
    在通常的印象中,金屬多為固體,而液態金屬則是指熔點低於200攝氏度的低熔點合金,在室溫下呈液態。液態金屬也稱金屬玻璃或非晶合金。這個名字看起來是一個矛盾集合體:液態與金屬。液態金屬的正式名稱為「非晶合金」,是通過人為幹預金屬從高溫液態到固態的凝固過程,打破金屬的結晶,形成非晶體合金,從而獲得高硬度、高韌性、高強度的優越性能。
  • 用液態金屬提取矽
    現代半導體工藝的基礎是矽元素,而矽都是通過極其複雜的工藝過程從沙子從提煉出來的,耗費異常昂貴,而且容易汙染環境。Maldonado教授說:「我們用的不是水而是液態金屬,我們用的不是糖而是矽。」他們首先製作了一種包含四氯化矽的溶液,然後讓如液態鎵電極。金屬裡的電子於是將四氯化矽轉化成純淨的矽,並從液態金屬中分離出來。Maldonado教授說:「液態金屬是我們這種工藝的關鍵。
  • 「液態金屬」修復神經,高位截癱有望治癒
    > 鎵銦錫合金常溫下是水銀一樣的液態,被稱為液態金屬。       該論文顯示,鎵銦錫合金被注射在連接斷裂神經的小管中,神經修復完整後,鎵銦錫合金可以被完整抽出。
  • 能「腐蝕萬物」的液態金屬,現實中真的存在?
    陪你邊玩邊學,每天漲點新知識提到液態金屬,大家往往會想到《終結者2》裡面不苟言笑的T-1000。鎵在降溫之後會發生過冷卻,並且固化時體積變大,之前手裡的液態鎵,直到0℃也能保持液態。金屬鎵表示:我憑本事變的液態金屬,憑什麼讓我變回去!
  • 液態金屬拯救了半導體
    液態金屬拯救了半導體?!摩爾定律是一個經驗性建議,描述了集成電路(IC)中電晶體的數量每幾年翻一番。但是,由於電晶體太小,以至於當前的基於矽的技術無法提供進一步縮小的機會,因此摩爾定律已開始失效。但是,現在,新南威爾斯大學化學工程學院(UNSW)的研究人員已經開發了一種基於新沉積方法(先進功能材料,"液態金屬上2D硫化鉬的自沉積")消除這種晶界的方法。
  • 混入填料,鎵複合材料「捏」出新用途
    圖片來自pixabay.com以適當方式在液態鎵中混入填料,可製造出各種功能性複合材料。 鎵(Gallium)是一種關鍵元素,因為它是製造半導體和電晶體必需的材料。據估計,半導體和電子工業對鎵的需求量高達98%。除電子學應用,鎵獨特的物理特性還讓它有望在其它領域大展拳腳。鎵是一種熔點很低的金屬,在略高於室溫時,鎵是液體。此外,鎵能夠與其他金屬形成幾種共晶體系統(熔點比其任何成分都低的合金)。純鎵和鎵基液態金屬合金均具有很高的表面張力,在大多數表面上是「不可展開的」。因此,這類材料的加工處理難度非常高,導致它們無法充分發揮自身潛力。
  • [視頻]當iPhone 6遇上金屬的噩夢 - 鎵
    在 TechRax 提供的視頻中可以看到,一臺 iPhone 6 在劃花了背後之後被淋上了一種不不同尋常的神秘液態金屬,沒過多久這臺手機的後蓋輕輕一碰邊框就脆弱地掉了下來,其它部分也是輕易就能揭下。 顯然答案就是這瓶類似水銀的液體——融化後的液態鎵(Ga),這是一種熔點僅 29.76 攝氏度的稀有金屬,它能入侵其它金屬並破壞其化學結構的完整性
  • 鎵產業鏈簡介__上海有色網
    SMM網訊:鎵產業情況概述:一、基礎知識1、定義鎵是銀白色金屬。元素英文名稱:Gallium元素原子量:69.72元素類型:金屬原子序數:31元素符號:Ga氫化物氧化物:Ga2O3最高價氧化物化學式:Ga2O32
  • 《AFM》水一樣輕的室溫液態金屬!
    論文連結:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201910709室溫液態金屬是一種低熔點金屬,具有良好的導電性、導熱性和流動性,是將傳統電子產品從剛性材料中解放出來的有效選擇。與汞相比,低蒸氣壓的鎵基合金具有很大的生物安全性優勢。並且得益於其熔點,該合金還可以在室溫範圍內方便地實現固液相變。
  • 全球首款20℃室溫全液態金屬電池誕生:集固態液態電池優勢於...
    德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院的研究人員開發了一種室溫全液態金屬電池,創下了目前液態金屬電池的最低工作溫度記錄。該電池結合了現有固態液態電池的許多優點,同時消除了它們的主要缺點並節省了能源,擁有廣闊的應用前景。