Usos del galio y áreas de aplicación.

En el campo de los materiales semiconductores, el arseniuro de galio (GaAs) es el material más utilizado y la tecnología más madura. Los materiales semiconductores sirven como portadores de difusión de información y su uso de galio representa del 80% al 85% del consumo total de galio. Utilizados principalmente en el campo de las comunicaciones inalámbricas, los amplificadores de potencia de arseniuro de galio pueden aumentar las velocidades de transmisión de las comunicaciones hasta 100 veces la de las redes 4G, desempeñando un papel importante en la entrada a la era 5G [2]. Y debido a sus propiedades térmicas, bajo punto de fusión, alta conductividad térmica y buenas propiedades de flujo, el galio se puede utilizar como medio de disipación de calor en aplicaciones de semiconductores. El galio metálico se utiliza en materiales de interfaz térmica en forma de una aleación a base de galio. Puede mejorar la capacidad de disipación de calor y la eficiencia de los componentes electrónicos.

La experiencia en el desarrollo de células solares ha evolucionado desde las primeras células solares de silicio monocristalino hasta células de película delgada de silicio policristalino. Debido al alto costo de las células de película delgada de silicio policristalino, los investigadores descubrieron células de película delgada de seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) entre los materiales semiconductores [3]. Las baterías CIGS tienen las ventajas de bajos costos de producción, la capacidad de producirse en grandes lotes y altas tasas de conversión fotoeléctrica, por lo que tienen amplias perspectivas de desarrollo. En segundo lugar, la eficiencia de conversión de las células solares concentradoras de arseniuro de galio tiene ventajas obvias sobre las células de película delgada fabricadas con otros materiales. Sin embargo, debido al alto costo de producción de los materiales de arseniuro de galio, actualmente se utiliza principalmente en los campos aeroespacial y militar.

A medida que aumenta la conciencia sobre la crisis energética en todo el mundo, la gente busca reemplazar las fuentes de energía no renovables, entre las que destaca la energía del hidrógeno. Sin embargo, el alto coste y la baja seguridad del almacenamiento y transporte del hidrógeno obstaculizan el desarrollo de esta tecnología. El aluminio como elemento metálico más abundante en la corteza terrestre puede reaccionar con el agua para producir hidrógeno bajo ciertas condiciones. Es un material ideal para almacenar hidrógeno. Sin embargo, la superficie del aluminio metálico se oxida fácilmente para formar una película densa de óxido de aluminio que inhibe la reacción. Según los investigadores, se descubrió que el galio metálico con un punto de fusión bajo se alea con aluminio, y el galio puede disolver la capa de óxido de aluminio en la superficie, permitiendo que la reacción continúe [4], y el galio metálico se puede reciclar y usar repetidamente . El uso de materiales de aleación de aluminio y galio resuelve en gran medida el problema de la preparación rápida, el almacenamiento y el transporte seguros de la energía del hidrógeno y mejora la seguridad, la economía y la protección del medio ambiente.

El galio se utiliza principalmente en el campo médico debido a sus propiedades radiactivas únicas, que pueden usarse para obtener imágenes e inhibir tumores malignos [5]. Los compuestos de galio tienen actividades antifúngicas y antibacterianas obvias y, en última instancia, logran el propósito de esterilización al interferir con el metabolismo bacteriano. Y las aleaciones de galio se pueden usar para fabricar termómetros, como los termómetros de galio, indio y estaño, un nuevo tipo de aleación de metal líquido que es segura, no tóxica y respetuosa con el medio ambiente y que puede usarse para reemplazar los termómetros tóxicos de mercurio. Además, una cierta proporción de aleaciones a base de galio reemplazan a las amalgamas tradicionales y se utilizan como nuevos materiales de obturación dental para aplicaciones clínicas.

El galio y el indio, el talio, el estaño, el bismuto, el zinc, etc. pueden formar una serie de aleaciones de bajo punto de fusión entre 3 grados y 65 grados, que se utilizan para la medición y control de la temperatura, sustitutos del mercurio en instrumentos, soportes en operaciones de ajuste de cuentas, y revestimientos metálicos. Circuitos de refrigeración en la industria de capas, electrónica y nuclear. Por ejemplo, la aleación de galio que contiene un 25% de indio es una aleación de bajo punto de fusión que se funde a 16 grados y puede usarse en dispositivos automáticos de extinción de incendios. El galio y el cobre, el níquel, el estaño, el oro, etc. pueden formar un fundente en frío, que es adecuado para paredes delgadas de formas especiales que son difíciles de soldar, soldadura en frío y obturación de cavidades entre metales y entre metales y cerámica.

En la industria de la energía atómica, el galio se puede utilizar como material conductor térmico para sacar el calor de los reactores. Además, el galio también puede absorber neutrones, controlando así el número de neutrones y la velocidad de reacción.
El yoduro de galio se utiliza en lámparas de mercurio de alta presión y el galio también se puede utilizar para fabricar lámparas de vapor catódico. Agregar yoduro de galio a una lámpara de mercurio de alta presión puede aumentar la intensidad de la radiación de la lámpara de mercurio.
Debido a que el galio tiene la propiedad de "contracción térmica y expansión en frío", tiene buena moldeabilidad y puede usarse para fabricar aleaciones de tipo plomo para aclarar las fuentes.
El galio tiene una presión de vapor muy baja y puede usarse como fluido sellador en dispositivos de vacío.