金屬鎵的用途及應用領域

來源：發(fā)布時間：2025-05-24

應用簡介

目前，我國金屬鎵的消費領域包括半導體和光電材料、太陽能電池、合金、醫(yī)療器械、磁性材料等，其中半導體行業(yè)已成為鎵比較大的消費領域，約占總消費量的80%。隨著鎵下游應用行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是半導體行業(yè)和太陽能電池行業(yè)，未來金屬鎵需求也將穩(wěn)步增長。

半導體材料

鎵是一種低熔點高沸點的稀散金屬，有“電子工業(yè)脊梁”的美譽，鎵的化合物是很好的半導體材料，被普遍應用到光電子工業(yè)和微波通信工業(yè)，用于制造微波通訊與微波集成、紅外光學與紅外探測器件、集成電路、發(fā)光二極管等。例如我們在電腦上看到的紅光和綠光就是由磷化鎵二極管發(fā)出的。目前，半導體行業(yè)金屬鎵消費量約占總消費量的80%-85%。

太陽能電池

鎵也被應行業(yè)用到太陽能電池的制造中，如砷化鎵三五族太陽能電池，該電池具有良好的耐熱、耐輻射等特性，其光電轉(zhuǎn)化率非常高。一開始因為生產(chǎn)、使用成本都非常高，常常被應用在航天領域。但近幾年隨著科技的發(fā)展，砷化鎵太陽能電池的生產(chǎn)和使用成本都在降低，搭配上聚光光學組件從而使其應用領域開始擴大，并且正在以較快的速度普及。CIGS薄膜太陽能電池是第三代太陽能電池，具有生產(chǎn)、安裝、使用成本低，光電轉(zhuǎn)換率高的優(yōu)勢，因而在眾多太陽能電池產(chǎn)品中成為發(fā)展比較快的一族。雖然世界上已投產(chǎn)或在建的CIGS工廠已超過40多家，但金屬鎵在CIGS的原材料中所占比重只有5%-10%。隨著CIGS生產(chǎn)規(guī)模的擴大，該行業(yè)對金屬鎵的需求有明顯增長。

合金領域

鎵與銦、鉈、錫、鉍、鋅等可在3°C-65°C之間組成一系列低熔合金，用于溫度測控、儀表中的代汞物、珠定業(yè)作中支撐物、金屬涂層、電子工業(yè)及核工業(yè)的冷卻回路。例如，含25%銦的鎵合金為低熔點合金，在16°C時便熔化，可用于自動滅火裝置中。鎵與銅、鎳、錫、金等可組成冷焊劑，適于難焊接的異型薄壁，金屬間及其與陶瓷間的冷焊接與空洞堵塞。

醫(yī)學應用

鎵可用于醫(yī)療診斷，例如使用枸櫞酸鎵（67Ga）來診斷肺AI和肝AI等。鎵的合金還可以應用于醫(yī)療器件和醫(yī)用材料中，例如使用鎵合金作為牙齒填充材料，使用“銦鎵合金”制作體溫計等。

玻璃制造

鎵能增強玻璃折射率，可以用來制造特種光學玻璃。例如，鎵對光的反射能力特別強，可以把70%以上折射來的光反射出去，同時又能很好的附著在玻璃上，承受較高的溫度，因而被應用到反光鏡中。

化工行業(yè)

鎵的鹵化物具有較高的活性，可以用于聚合和脫水等工藝，例如使用三氯化鎵（GaCL3）作為催化劑生產(chǎn)乙基苯、丙基苯和酮。而來自美國和丹麥科研人員開發(fā)的一種新的鎳-鎵催化劑，可以用來轉(zhuǎn)化氫和二氧化碳為甲醇。此外，為了提高石油開采的經(jīng)濟效益，包括中國在內(nèi)的一些國家都在研究使用硝酸鎵的新型石油催化劑。

其他用途

在原子能工業(yè)中，鎵可以作為熱傳導物質(zhì)，將反應堆中的熱量傳導出來。此外，鎵還可以吸收中子，從而達到控制中子數(shù)目和反應速度的效果。鎵還可以用來制造陰極蒸汽燈。將碘化鎵加入到高壓汞燈中，可以增大汞燈的輻射強度。由于鎵具有“熱脹冷縮”性質(zhì)，所以具有較好的鑄造性，可以用來制造鉛字合金，使字體清晰。鎵蒸汽軋很低，可以在真空裝置中做密封液。