Температура плавления галлия
При запайке пришлось охлаждать нижнюю часть ампулы жидким азотом, чтобы избежать плавления кристаллов. Снять с контроля. Применение Соединения галлия, обладающие полупроводниковыми свойствами например, GaP, GaAs, GaSb , находят применение в электронике изготовление полупроводников и лазерной техники. На фотографии — затвердевающий слиток галлия. В нефелинах, образовавшихся намного позже, это соотношение уже , а в еще более "молодой" окаменевшей древесине - всего
Расплавленный галлий можно охладить примерно на градусов ниже точки плавления, и он останется жидким, но если бросить в такой расплав кусочек твердого галлия или сухого льда, из него мгновенно начнут расти крупные кристаллы.
На фотографии — затвердевающий слиток галлия. Температура в помещении была лишь немного ниже температуры плавления галлия, и металл затвердевал больше десяти часов мне не хотелось охлаждать форму водой. Зато на фото хорошо видно, что кристаллизация началась в трех местах, и одновременно начали расти три больших монокристалла, которые затем встретились и образовали слиток это произошло примерно через два часа после съемки. Самодельная ложка из галлия.
Видео с плавлением этой ложки, можно посмотреть в разделе опыты кнопка вверху страницы. А вот еще одно применение галлия.
Правда, в таком виде оно для меня было довольно неожиданным. Галлий находится в жидком состоянии в очень большом интервале температур, и, по идее, галлиевыми термометрами можно было бы измерять температуру аж до градусов. Впервые применять галлий в качестве термометрической жидкости предложили довольно давно. Я, например, читал об этом в справочнике шестидесятых годов, а также много раз видел соответствующие упоминания в научно-популярных книгах по химии в частности, в «Популярной библиотеке химических элементов».
Там говорилось, что галлиевыми термометрами уже измеряют температуру до градусов, но обычному человеку, увидеть в лаборатории эти термометры в живую удается не часто. Я думаю, что такие термометры слабо распространены по нескольким причинам.
Во-первых, при высоких температурах галлий является очень агрессивным веществом. То есть, галлий просто налипнет на стенки термометра изнутри, и узнать температуру будет невозможно. Еще одна проблема может возникнуть при охлаждении термометра ниже 28 градусов. При затвердевании галлий ведет себя подобно воде — он расширяется и может просто разорвать термомер изнутри. Ну и последняя причина, по которой сейчас высокотемпературный галлиевый термометр можно встретить очень редко, это развитие техники и электроники.
Не секрет, что цифровым термометром пользоваться гораздо удобнее, чем жидкостным. К тому же, термопара может находиться на значительном расстоянии от контроллера. Термометр на фото я нашел на немецком аукционе ebay после примерно полутора лет поисков.
В общем, наверное мне пришлось бы долго искать термометр с галлием, если бы не ужесточение экологических требований в Европе.
С недавнего времени, экологические организации стараются ограничить применение токсичных металлов в быту. Например, при изготовлении электроники вовсю применяют бессвинцовые припои, ну а при производстве термометров стараются избежать употребления ртути. Честно говоря, не знаю, чем не устраивали людей электронные медицинские термометры, но фирма « Geratherm » выпустила термометр, по виду практически не отличающийся от обычного ртутного, за исключением того, что вместо ртути у него внутри находится галлиевый сплав на обратной стороне шкалы даже написано «Quecksilberfrei», то есть «без ртути».
Этот сплав состоит из Хотя сплав галлий-индий остается жидким при комнатной температуре, его наночастицы за счет поверхностного натяжения стабильны. Производят их при помощи ультразвуковой установки.
При этом размер частиц можно регулировать. Впоследствии как и в ИТМО, так и в целом по миру был проведен большой пул исследований, связанных с использованием наночастиц галлий-индия для биовизуализации при КТ, МРТ и других исследованиях. Сейчас эта сфера продолжает активно развиваться. Наночастицы галлий-индия можно имплантировать практически в любой полимер. Такая имплантация немного ухудшает механические свойства полимера, зато придает ему электропроводящие свойства.
Для подключения такой структуры в электрическую цепь достаточно смонтировать выводы для источника тока. Исследователи ИТМО пытались повторить эти результаты, но выявили, что такое высокое содержание наночастиц усложняет размешивание смеси перед полимеризацией.
Возможно, зарубежные коллеги используют для смешивания специальные миксеры. Подобные композитные полимеры можно использовать для нательной электроники. Например, можно реализовать сенсор, который фиксирует движения конечности. При растяжении полимера его сопротивление будет меняться.
Измеряя его с определенными интервалами, с помощью NFC или Bluetooth-чипов можно получить график на компьютере. Сейчас в качестве основы для таких устройств также рассматривают проводящие полимеры. Но жидкие металлы обеспечивают более высокую эффективность переноса заряда, они также более стабильны в эксплуатации. На данный момент группа ИТМО исследует зависимость проводимости итогового композита от процентного соотношения полимера и наночастиц. Наночастицы галлий-индия сравнительно легко производить, поэтому они используются в качестве переходного материала для производства наночастиц других материалов.
Впоследствии галлий и индий замещается в растворе химическим способом, а в результате получаются наночастицы из соединений, которые сложно получить напрямую. Например, химическим способом можно заместить галий на германий и сурьму. У этих веществ очень высокие значения теоретической емкости, поэтому их исследуют с прицелом на то, чтобы использовать в аккумуляторах в качестве анодов. Использование галлий-индия в качестве посредника намного проще, чем классическое восстановление металлоидов из оксидов солей, поскольку все происходит в растворах такие синтезы всегда проще, чем использование лазера, осаждение из пара.
Аналогично можно получать наночастицы никеля. Как жидкие металлы в объеме, так и их наночастицы потенциально применимы для создания гибких аккумуляторов. Правда, здесь по большей части используется не галлий-индий, а натрий-калий.
Сами по себе калий и натрий уже активно применяются в аккумуляторах. Сплав натрий-калий пока рассматривается как перспективный и в то же время очень дешевый материал. Потенциально это дает возможность исключить вероятность возникновения дендритных отростков, из-за которых деградирует емкость литиевых аккумуляторов из-за них же литиевые аккумуляторы вздуваются и в целом небезопасны. Также известно, что жидкие металлы более стабильны при повышенных и пониженных температурах, то есть потенциально аккумуляторы на их основе будут лучше работать вне нормальных условий.
Как и в случае с галлий-индием, на основе калий-натрия можно создавать гибкие структуры, внедряя наночастицы металла в полимер. А вот схемы на матрице для применения в той же одежде с ним создавать опасно. Этот сплав очень бурно реагирует с водой. С учетом этих нюансов безопасности, в ИТМО калий-натрий применяется только в аккумуляторных разработках и в производстве наноструктур из других материалов, которые нельзя получить иным способом.
Эти металлы можно заместить почти на все, что угодно, поэтому с их помощью можно создавать сложные кремниевые или углеродные структуры. Существуют и другие сплавы, температура плавления которых близка к комнатной. Однако на новые направления переключаться рано: для отработки применения того же галлий-индия в быту нужно провести еще массу исследований. Они осложнены тем, что этот сплав очень быстро окисляется в атмосфере, при этом оксид обладает отличной от GaIn проводимостью.
Поэтому работать с ним удобнее в боксе с инертной атмосферой. Поиск Написать публикацию. Время на прочтение 8 мин. Жидкие металлы. Источник: ITMO. Александра исследует жидкие металлы.
Нанесенный на схему в полимере жидкий металл с помощью аэрографа.
