Галинстан
| Галинстан | |
|---|---|
 Галинстан из разбитого термометра, похоже, намочил кусок стекла. | |
| Физические свойства | |
| Плотность ( р ) | 6,44 г/см 3 (при 20 °С) |
| Термические свойства | |
| Температура плавления ( Т м ) | -19 °С |
| Удельная теплоемкость ( с ) | 296 Дж·кг −1 · К −1 |
| Источники [1] [2] [3] | |
Галинстан — это торговая марка сплава, состоящего из галлия , индия и олова , который плавится при температуре –19 °C (–2 °F) и, таким образом, является жидким при комнатной температуре. [4] [5] В научной литературе галинстан также используется для обозначения эвтектического сплава галлия, индия и олова, плавящегося при температуре около +11 °C (52 °F). [5] Коммерческий продукт Галинстан представляет собой не эвтектический, а околоэвтектический сплав. [5] Кроме того, в него, вероятно, добавлен флюс для улучшения текучести, снижения температуры плавления и уменьшения поверхностного натяжения. [5]
Эвтектический галинстан состоит из 68,5% Ga, 21,5% In и 10,0% Sn (по массе). [6]
заменил токсичную жидкую ртуть или химически активный сплав NaK. Из-за низкой токсичности и низкой реакционной способности входящих в его состав металлов галинстан во многих применениях [ который? ] .
Имя
[ редактировать ]Название «галинстан» представляет собой галлия сочетание , диия и олова ( на латыни «олово»). Торговая марка «Галинстан» является торговой маркой немецкой Geratherm компании ] .
Физические свойства
[ редактировать ]- Точка кипения: > 1300 °C. [3]
- Давление пара : < 10 −8 Торр (при 500 °С) [2]
- Растворимость: Нерастворим в воде или органических растворителях.
- Вязкость : 0,0024 Па · с (при 20 °C)
- Теплопроводность : 16,5 Вт ·м −1 · К −1
- Электропроводность : 3,46×10 6 См/м (при 20 °C) [2]
- Поверхностное натяжение : s = 0,535–0,718 Н/м (при 20 °C, в зависимости от производителя) [7] [8] [9]
В присутствии кислорода в концентрациях выше 1 ppm поверхность объемного галинстана окисляется до Ga 2 O 3 . В отличие от ртути, галинстан имеет свойство смачиваться и прилипает ко многим материалам, в том числе к стеклу, за счет своего поверхностного оксида. Это может ограничить его использование в качестве материала прямой замены в некоторых ситуациях, но также может быть использовано в некоторых ситуациях. [10] [11]
Использование
[ редактировать ]Галинстан может заменить ртуть в термометрах при умеренных температурах.
Галинстан имеет более высокую отражательную способность и меньшую плотность, чем ртуть. В астрономии он может заменить ртуть в телескопах с жидкостными зеркалами . [12]
Металлы или сплавы, такие как галинстан, которые при комнатной температуре являются жидкостью, часто используются оверклокерами и энтузиастами в качестве теплового интерфейса для охлаждения компьютерного оборудования, где их более высокая теплопроводность по сравнению с термопастами и термоэпоксидными смолами может обеспечить немного более высокие тактовые частоты и достигаемую вычислительную мощность процессора. в демонстрациях и соревновательном разгоне. Двумя примерами являются Thermal Grizzly Conductonaut и Coolaboratory Liquid Ultra с теплопроводностью 73 и 38,4 Вт/мК соответственно. [13] [14] В отличие от обычных термопаст, которые легко наносятся и представляют низкий риск повреждения оборудования, галинстан электропроводен и вызывает охрупчивание жидким металлом многих металлов, включая алюминий, который обычно используется в радиаторах. Несмотря на эти проблемы, пользователи, добившиеся успеха в своем приложении, сообщают о хороших результатах. [15] В августе 2020 года Sony Interactive Entertainment запатентовала термоинтерфейс на основе галинстана, подходящий для массового производства. [16] для использования на PlayStation 5 .
Галинстан сложно использовать для охлаждения ядерных реакторов деления , поскольку индий имеет высокое сечение поглощения тепловых нейтронов , эффективно поглощая их и подавляя реакцию деления. И наоборот, он исследуется как возможный теплоноситель для термоядерных реакторов. Его нереакционная способность делает его более безопасным, чем другие жидкие металлы, такие как литий и ртуть . [17]
Смачивающие свойства галинстана можно использовать для изготовления проводящих структур, что позволяет использовать его в качестве жидкого деформируемого проводника в мягкой робототехнике и растягиваемой электронике. Галинстан можно использовать для замены проводов, межсоединений и электродов, а также в качестве проводящего элемента в катушках индуктивности и диэлектрических композитах для мягких конденсаторов. [18] [11]
Рентгеновское оборудование
[ редактировать ]Источники чрезвычайно высокой интенсивности можно получить с помощью источника рентгеновского излучения, в котором используется жидкометаллический галинстановый анод для рентгеновских лучей с энергией 9,25 кэВ (линия K-альфа галлия) для рентгеновской фазовой микроскопии фиксированных тканей (например, мозга мыши). , из фокусного пятна размером около 10 мкм × 10 мкм и трехмерных вокселей размером около одного кубического микрометра. [19] Металл течет из сопла вниз с высокой скоростью, и на него фокусируется источник электронов высокой интенсивности. Быстрый поток металла несет ток, но физический поток предотвращает значительный нагрев анода (из-за принудительно-конвекционного отвода тепла), а высокая температура кипения галинстана препятствует испарению анода. [20]
См. также
[ редактировать ]- Металл Филда , есть таблица легкоплавких сплавов.
- Металл Роуз
- Металл Вуда
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ходес, Марк; Чжан, Руй; Штайгервальт Лам, Лиза; Уилкоксон, Росс; Лоуэр, Нейт (2014). «О возможностях миниканального и минизазорного охлаждения на основе галинстана». Транзакции IEEE по компонентам, упаковке и технологиям производства . 4 (1): 46–56. дои : 10.1109/tcpmt.2013.2274699 . ISSN 2156-3950 . S2CID 30876603 .
- ^ Jump up to: а б с «Экспериментальные исследования электромагнитной нестабильности свободных поверхностей в капле жидкого металла» (PDF) . Международный научный коллоквиум «Моделирование электромагнитной обработки», Ганновер . 24–26 марта 2003 г. Проверено 8 августа 2009 г.
- ^ Jump up to: а б ЧЖАН (2019). «Характеристика трибоэлектрических наногенераторов» . Гибкие и растяжимые трибоэлектрические наногенераторы – к автономным... системам . УАЙЛИ. п. 70. ИСБН 978-3527345724 . OCLC 1031449827 .
- ^ Сурманн, П; Зеят, Х. (ноябрь 2005 г.). «Вольтамперометрический анализ с использованием самовозобновляемого безртутного электрода». Аналитическая и биоаналитическая химия . 383 (6): 1009–1013. дои : 10.1007/s00216-005-0069-7 . ПМИД 16228199 . S2CID 22732411 .
- ^ Jump up to: а б с д Хандшу-Ванг, Стефан; Ган, Тяньшэн; Рауф, Мухаммед; Ян, Вейфа; Стадлер, Флориан Дж.; Чжоу, Сюэчан (декабрь 2022 г.). «Тонкая разница между Галинстаном и эвтектическим GaInSn» . Материалия . 26 : 101642. doi : 10.1016/j.mtla.2022.101642 . S2CID 254003580 .
- ^ Лю, Цзин (14 июля 2018 г.). «Глава 5. Получение и характеристика функциональных жидкометаллических материалов» . Жидкометаллические биоматериалы: принципы и применение . Йи, Литинг. Сингапур. п. 96. ИСБН 9789811056079 . OCLC 1044746336 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Лю, Тинъи; Ким, Чан-Джин «CJ» (2012). «Характеристика нетоксичного жидкометаллического сплава галинстана для применения в микроустройствах». Журнал микроэлектромеханических систем . 21 (2): 448. CiteSeerX 10.1.1.703.4444 . дои : 10.1109/JMEMS.2011.2174421 . S2CID 30200594 .
- ^ Чон, Сын Хи; Хэгман, Антон; Хьорт, Клас; Джобс, Магнус; Сундквист, Йохан; Ву, Чжиган (2012). «Печать жидким сплавом микрожидкостной растягивающейся электроники». Лаборатория на чипе . 12 (22): 4657–64. дои : 10.1039/c2lc40628d . ISSN 1473-0197 . ПМИД 23038427 . S2CID 262117748 .
- ^ Хандшу-Ванг, Стефан; Чен, Южен; Чжу, Лифэй; Чжоу, Сюэчан (20 июня 2018 г.). «Анализ и трансформация границ раздела жидкостей с металлами при комнатной температуре - более пристальный взгляд на межфазное натяжение» . ХимияФизХим . 19 (13): 1584–1592. дои : 10.1002/cphc.201800559 . ISSN 1439-4235 . ПМИД 29539243 .
- ^ Додрик, Кайл; Лю, Шаньлянцзы; Мутунга, Ева М.; Кляйн, Кейт Л.; Дамле, Вирадж; Варанаси, Крипа К.; Рыкачевский, Конрад (17 июня 2014 г.). «Различные оттенки оксида: от наномасштабных механизмов смачивания до контактной печати жидкими металлами на основе галлия» . Ленгмюр . 30 (23): 6867–6877. дои : 10.1021/la5012023 . ISSN 0743-7463 . ПМИД 24846542 .
- ^ Jump up to: а б Нойманн, Тейлор В.; Дики, Майкл Д. (сентябрь 2020 г.). «Прямая запись жидким металлом и 3D-печать: обзор» . Передовые технологии материалов . 5 (9): 2000070. doi : 10.1002/admt.202000070 . ISSN 2365-709X . S2CID 221203410 .
- ^ Ежегодник полезных ископаемых Металлы и полезные ископаемые 2010 Том I. Государственная типография. 2010. с. 48.4. Выдержка со страницы 48.4
- ^ «Высокоэффективные решения для охлаждения Thermal Grizzly – Conductonaut» . Термальный Гризли . Проверено 18 декабря 2019 г.
- ^ Валлоссек 2013-10-21T06:00:01Z, Игорь (21 октября 2013 г.). «Сравнение термопаст, часть вторая: тестирование 39 продуктов» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 18 декабря 2019 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Жидкометаллическое охлаждение ноутбука» . Ютуб . Архивировано из оригинала 22 декабря 2021 г. Проверено 05 марта 2021 г.
- ^ «Патентный объем ВОИС: «WO2020162417 — Электронное устройство, полупроводниковое устройство, изоляционный лист и способ производства полупроводникового устройства» . Проверено 24 октября 2020 г. .
- ^ Ли К. Кадуолладер (2003). Безопасность галлия в лаборатории (препринт) .
- ^ Бери, Элизабет; Чун, Сет; Ко, Аманда С. (2021). «Последние достижения в области деформируемых компонентов цепей из жидкого металла» . Передовые электронные материалы . 7 (4): 2001006. doi : 10.1002/aelm.202001006 . ISSN 2199-160X . S2CID 234217238 .
- ^ Хемберг, О.; Отендаль, М.; Герц, ХМ (2003). «Источник электронного ударного рентгеновского излучения с жидкометаллическим струйным анодом». Прил. Физ. Летт . 83 (7): 1483. Бибкод : 2003ApPhL..83.1483H . дои : 10.1063/1.1602157 .
- ^ Тёппервин, М.; и др. (2017). «Трехмерная цитоархитектура мозга мыши, выявленная с помощью лабораторной рентгеновской фазово-контрастной томографии» . наук. Представитель . 7 : 42847. Бибкод : 2017NatSR...742847T . дои : 10.1038/srep42847 . ПМЦ 5327439 . ПМИД 28240235 .
Источники
[ редактировать ]- Шарманн, Ф.; Черкашинин Г.; Бретерниц, В.; Кнедлик, Ч.; Хартунг, Г.; Вебер, Т.; Шефер, Дж. А. (2004). «Влияние вязкости на GaInSn, изученное методом РФЭС». Анализ поверхности и интерфейса . 36 (8): 981. doi : 10.1002/sia.1817 . S2CID 97592885 .
- Дики, Майкл Д.; Кьечи, Райан С.; Ларсен, Райан Дж.; Вайс, Эмили А.; Вайц, Дэвид А.; Уайтсайдс, Джордж М. (2008). «Эвтектический галлий-индий (EGaIn): жидкометаллический сплав для формирования стабильных структур в микроканалах при комнатной температуре». Передовые функциональные материалы . 18 (7): 1097. doi : 10.1002/adfm.200701216 . S2CID 538906 .