Сплав индия и галлия
Фосфид алюминия-галлия-индия ( Al Ga In P , также AlInGaP , InGaAlP, GaInP и т. Д.) Представляет собой полупроводниковый материал, который обеспечивает платформу для разработки новых многопереходных фотоэлектрических и оптоэлектронных устройств, поскольку он охватывает прямую запрещенную зону от глубокого ультрафиолета. к инфракрасному.
AlGaInP используется в производстве светодиодов высокой яркости красного, оранжевого, зеленого и желтого цветов для формирования излучающей свет гетероструктуры . Он также используется для изготовления диодных лазеров .
Общий
В зависимости от соотношения смешивания двух исходных веществ используется обозначение формы In 1 - X Ga X As, где X обозначает соотношение смешивания, оптические свойства могут быть изменены во время производства материала путем изменения ширины запрещенной зоны. , как показано на соседнем рисунке. При значении X = 0,47 арсенид индия-галлия коммерчески доступен под номером CAS 106097-59-0 , но может быть получено любое другое соотношение смешивания. При X = 0 это чистый арсенид индия с шириной запрещенной зоны 0,34 эВ при температуре от 300 К до X.= 1 для чистого арсенида галлия с шириной запрещенной зоны 1,42 эВ.
Имеющийся в продаже арсенид галлия индия с соотношением компонентов X = 0,47 выращивают в виде монокристалла путем выращивания кристаллов на подложке из фосфида индия (InP). Это соотношение обусловлено тем, что в этом случае постоянная решетки сплава арсенида индия и галлия соответствует постоянной решетки фосфида индия. Ширина запрещенной зоны In 0,53 Ga 0,47 As составляет 0,75 эВ; сплав имеет высокую подвижность электронов, составляющую почти 10 000 см 2 · В -1 · с -1 .
Стоимость
Голубое золото - наиболее дорогая и редкая разновидность цветного золота. Один грамм голубого золота может стоить от 10000 руб.
Цена высока благодаря тому, что синее золото тяжело производить, и тяжело обрабатывать из-за его хрупкости. Кроме того, изделие с синим золотом - это всегда эксклюзивно.
Жидкий металл: подводные камни. Взгляд глазами химика
Написать эту статью меня сподвиг пост NotSlow Не так страшен жидкий металл . Там все просто: подстраховался от замыкания, нанес тонким слоем, прикрутил и радуйся низким температурам. Но так ли все хорошо на самом деле?
Для начала нужно выяснить, что это за жидкий металл такой. Среди чистых металлов единственный, который может быть жидким при комнатной температуре — это ртуть. В здравом уме никто сейчас не станет применять ртуть в качестве термоинтерфейса из-за ее крайней токсичности и испаряемости. Два других становятся жидкими уже при температуре человеческого тела — это цезий и галлий. Цезий — это «фтор наоборот» по своей химической активности, он возгорается и взрывается от малейших следов воздуха и влаги и даже разрушает стекло. Остается галлий (на КПДВ именно он). При комнатной температуре галлий все же твердый, однако с некоторыми другими легкоплавкими металлами он образует эвтектики, плавящиеся при 20,5°С (галлий-олово) и даже 15,3 °С (галлий-индий). Еще ниже — в районе 5 °С — плавится тройная эвтектика галлий-индий-олово (62, 25 и 13% соответственно). Имеющиеся в продаже термоинтерфейсы типа «жидкий металл» — это как раз и есть сплавы на основе этих трех элементов, возможно с некоторыми дополнительными присадками.
Исходя из этого, ясны и подводные камни. Первый из них — это абсолютная несовместимость галлийсодержащих сплавов с алюминием !
Во времена, когда уроки химии в школе непременно сопровождались демонстрацией опытов, был среди них и опыт по амальгамированию алюминия. Алюминий покрывали слоем ртути и он тотчас начинал бурно окисляться, рассыпаясь прямо на глазах. Ртуть защищала алюминий от образования оксидного слоя и он образовывался уже на поверхности амальгамы, но не был способен остановить окисление, так как на поверхности жидкости он не удерживался сплошным слоем, растрескивался, и в трещинах открывалась свежая, неокисленная поверхность амальгамы.
Ровно так же действует и галлиевый сплав с той только разницей, что он способен буквально пропитывать алюминий насквозь, проникая в межкристаллитные промежутки. Алюминий, пропитанный жидким галлием, не только окисляется на глазах, но еще и крошится в руках.
Так что ЖМ следует держать от алюминия подальше. И это касается не только алюминиевых радиаторов: случайная капелька «жидкого металла» может уничтожить и корпус ноутбука, если тот из алюминиевого сплава, и любую другую алюминиевую деталь. Хотя бы корпус какого-нибудь конденсатора. Причем капелька эта является классическим катализатором — делает свое черное дело, не расходуясь сама.
Но и медь к галлию небезразлична. На рисунке выше я привел T-x диаграмму системы медь-галлий (из справочника «Диаграммы состояния двойных металлических систем» под ред. Лякишева), на которой видно бесчисленное множество интерметаллических соединений. Как только галлий вступит в контакт с медью, они тут же начинают образовываться. Жидкий галлий (к его сплавам это тоже относится) вообще очень охотно смачивает и металлы, и неметаллы, а явное химическое сродство этому крайне способствует. Так что «жидкий металл» будет просто впитываться в медь, образуя на границе между металлами корку интерметаллидов. Последние не являются металлами с физической точки зрения, они тугоплавки, хрупки и обладают плохой тепло- и электропроводностью, но главное — «жидкий металл» будет расходоваться на их образование и просто уйдет из зазора. Многие из тех, кто пробовал в деле ЖМ, сообщают, что со временем он перестает работать, и сняв радиатор, они обнаружили, что жидкий металл «испарился». Испариться он не мог — заметное давление пара у его компонентов появляется только свыше тысячи градусов — он просто впитался в медь, прореагировал с ней. Устранить это явление помогает никелевое покрытие на меди, хоть оно и является дополнительным препятствием для тепла.
Кстати, впитываемость галлия и его сплавов в металлы еще касается паяных соединений — помните про ту маленькую капельку, которая может разрушить алюминиевый корпус? Так вот, такая же капелька, попавшая на припой, сделает и его хрупкой, а пайку ненадежной. В какой-то момент это «сработает». Поэтому лично я бы держал «жидкий металл» как можно дальше от любой электроники.
И последнее, о чем следовало бы написать: «жидкий металл», увы, небезвреден. Галлий по некоторым данным сравним по токсичности с мышьяком, второй его компонент, индий — также является токсичным тяжелым металлом. В отличие от ртути сплавы на основе галлия все же абсолютно нелетучи при обычной температуре, так что отравиться их парами не получится, однако из-за своей способности легко прилипать ко всему на свете эти сплавы невероятно мазучие. Испачкать ими, к примеру, руки — легче легкого, а отмыть их до конца очень сложно. Потом это все попадет в рот. Поэтому — работаем с «жидким металлом» и всем, что с ним контактировало только в резиновых перчатках и отдельно от еды, питья и курения . И да, никогда не делайте так, как на КПДВ!
Голубое золото. Реальность или обман?
Все чаще в элитных ювелирных украшениях от модных домов встречаются элементы, сделанные из так называемого "голубого" или "синего" золота. Что оно собой представляет и почему так дорого стоит?
Приложения
АлГаИнП можно применять для:
- Светодиоды высокой яркости
- Диодные лазеры (могут снизить рабочее напряжение лазера)
- Структура квантовой ямы.
- Солнечные элементы (потенциал). Использование фосфида алюминия, галлия, индия с высоким содержанием алюминия в структуре с пятью переходами может привести к солнечным элементам с максимальной теоретической эффективностью (КПД солнечного элемента ) выше 40%.
Формирование
Слой AlGaInP часто выращивают методом гетероэпитаксии на арсениде галлия или фосфиде галлия , чтобы сформировать структуру с квантовыми ямами .
Гетероэпитаксия - это разновидность эпитаксии, проводимая с использованием материалов, которые отличаются друг от друга. При гетероэпитаксии кристаллическая пленка растет на кристаллической подложке или пленке из другого материала.
Эта технология часто используется для выращивания кристаллических пленок материалов, монокристаллы которых не могут быть видны в одномерном измерении.
Другой пример гетероэпитаксии - нитрид галлия (GaN) на сапфире.
Учёные придумали безопасную альтернативу ртути для градусников
Галинстан " Galinstan" — это торговая марка сплава, который был разработан немецкой компанией Geratherm Medical AG . В русском языке сплав наиболее известен как ингас ( InGaSn — аббревиатура из обозначений элементов периодической таблицы Индий, Галий и Олово).
Основное свойство этого сплава — жидкое агрегатное состояние при комнатной температуре. Слово galinstan это слоговая аббревиатура, образованная из латинских названий металлов, которые входят в его состав – галлия (Gallium), индия (Indium) и олова (Stannum). По данным производителя ( Geratherm Medical AG ) сплав переходит в твердое агрегатное состояние при температуре ниже −19 °C. Однако имеются скептики, которые говорят о более высоких температурах.
Имеются данные, что тройной эвтектический сплав ( имеющий наиболее низкую температуру плавления из всех сплавов, образуемых данными металлами ) следующего состава: 59,6 % галлия, 26 % индия и 14,4 % олова и имеет температуру плавления +11°C. Возможно патентообладатель что-то недоговаривает.
Эвтектический сплав возможно содежит до 2% висмута и до 2% сурьмы. Сурьма увеличивает стойкость к окислению, висмут уменьшает вязкость. Какой компонент ещё был добавлен в галинстан — неизвестно. Но в результате точка затвердевания понижена до -19 °С.
Сплав галистан жидкий при комнатной температуре Сплав галистан жидкий при комнатной температуреСвойства галистана
Галинстан имеет хорошую адгезию ( прилипает ) ко многим материалам, и даже к стеклу, что сужает область его применения. Внутреннюю поверхность трубок термометров обрабатывают, так чтобы она покрывалась оксидом трехвалентного галлия.
Интересный факт: Подобно ртути, галинстан может образовывать сплавы с твердыми металлами. Например, в галистане нем растворяется алюминий, поэтому как тепловой агент сплав не может использоваться в алюминиевых радиаторах, только в медных.
Применение
В основном галистан применяют в медицинских термометрах, как безопасный заменитель ртути. Недостатком подобных термометров является тот факт, что галинстан расширяется при затвердевании и разрывает стеклянную колбу при охлаждении ниже −19 °C.
Лазер АлГаИнП
Диодный лазер состоит из полупроводникового материала, в котором pn переход образует активную среду, а оптическая обратная связь обычно обеспечивается отражениями на гранях устройства. Диодные лазеры AlGaInP излучают видимый и ближний инфракрасный свет с длиной волны 0,63-0,76 мкм. Основное применение диодных лазеров AlGaInP - это устройства чтения оптических дисков, лазерные указатели и датчики газа, а также для оптической накачки и механической обработки.
AlGaInP можно использовать как светодиод. Светодиод состоит из pn перехода, который содержит p-тип и n-тип. Материал, используемый в полупроводниковом элементе светодиода, определяет его цвет.
AlGaInP - один из двух основных типов светодиодов, используемых в настоящее время в системах освещения. Другой - нитрид индия-галлия (InGaN). Незначительные изменения в составе этих сплавов изменяют цвет излучаемого света. Сплавы AlGaInP используются для изготовления красных, оранжевых и желтых светодиодов. Сплавы InGaN используются для изготовления светодиодов зеленого, синего и белого цветов.
"Жидкий металл" как термоинтерфейс
"Жидкий металл" интересный и перспективный материал для термоинтерфейсов. Но часто его применение не дает желаемого эффекта при практическом применении. И даже при тестировании в лабораторных условиях специалистами.
В чем дело?
Здесь попробуем разобраться, что такое жидкий металл от Coollaboratory и как его применять.
Аспекты безопасности и токсичности
Токсикология AlGaInP до конца не изучена. Пыль раздражает кожу, глаза и легкие. Недавно в обзоре были опубликованы аспекты окружающей среды, здоровья и безопасности источников фосфида алюминия, индия и галлия (таких как триметилгаллий , триметилиндий и фосфин ), а также исследования промышленной гигиены стандартных источников MOVPE . Освещение лазером AlGaInP было связано в одном исследовании с более медленным заживлением кожных ран у лабораторных крыс.
Характеристики
AlGaInP - полупроводник, а это значит, что его валентная зона полностью заполнена. Ширина запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости (эВ) достаточно мала, чтобы излучать видимый свет (1,7-3,1 эВ). Ширина запрещенной зоны AlGaInP составляет от 1,81 до 2 эВ. Это соответствует красному, оранжевому или желтому свету, и именно поэтому светодиоды, сделанные из AlGaInP, имеют эти цвета.
| Оптические свойства | |
|---|---|
| Показатель преломления | 3,49 |
| Хроматическая дисперсия | -1,68 мкм -1 |
| Коэффициент поглощения | 5.0536e +4 см −1 |
Голубое золото Антониасси
Известный ювелир Антониасси из Аргентины еще в начале 20-го века открыл способ получать сплав голубого оттенка, который содержал 90% золота (в отличие от современных методов). Оттенок золото приобретало за счет микроскопических вкраплений кобальта. Для подтверждения пробы металлов, согласно международным правилам, ювелир вынужден был раскрыть и опубликовать перечень всех компонентов, входящих в сплав. Но при этом скрыл все нюансы технологического процесса производства.
Получить голубое золото методом Антониасси по его рецепту современные ювелиры не смогли до сих пор.
Галинстан
11.11.2014 18:04
Галинстан (англ.: Galinstan) – это коммерческое название серебристого эвтектического сплава галлия, индия и олова, являющееся защищенной торговой маркой. 10 декабря 1996 года компания-производитель измерительной медицинской техники Geratherm Medical AG подала в Управление по регистрации патентов и торговых марок Германии (нем.: Deutsches Patent- und Markenamt) заявку на регистрацию «сплавов, состоящих в основном из неблагородных металлов, в частности сплавов галлия».
Слово galinstan представляет собой слоговую аббревиатуру, образованную из латинских названий входящих в его состав металлов – галлия (gallium), индия (indium) и олова (stannum). Этот сплав примечателен тем, что является жидким при комнатной температуре и, по данным производителя, переходит в твердое агрегатное состояние при температуре ниже −19 °C.
Галинстан обладает свойством прилипать ко многим материалам, в том числе стеклу, что ограничивает область его применения. Так, термометр, наполненный этим жидким сплавом, может функционировать только в том случае, если внутренняя поверхность его стеклянной трубки была предварительно покрыта оксидом трехвалентного галлия. Точно так же, как и ртуть, галинстан склонен к образованию сплавов с твердыми металлами. Так, например, в нем растворяется («расплавляется») алюминий.
В то же время температура плавления подобного сплава из 62 % галлия, 22 % индия и 16 % олова составляет уже 10,7 °C. А галинстан, состоящий из 68,5 % галлия, 21,5 % индия и 10 % олова, имеет плотность 6,4 г/куб. см и температуру плавления 11 °C. Кроме того, в физико-химической специальной литературе указывается, что такой же температурой плавления (11 °C) обладает и тройной эвтектический сплав следующего состава: 59,6 % галлия, 26 % индия и 14,4 % олова.
Галинстан представляет собой серебристую жидкость без запаха, имеющую следующие свойства:
– температурный коэффициент объемного расширения: 0,000126/К;
– плотность: 6,44 г/куб. см;
– температура плавления: −19,5 °C;
– температура кипения: > 1300 °C;
– давление паров: < 10 −8 мм рт. ст. (при t = 500 °C).
Он не растворим в воде и органических растворителях.
Галинстан применяется прежде всего в качестве нетоксичного заменителя ртути или эвтектического сплава натрия и калия, например, в электроннолучевых трубках, где он выполняет роль смазки в среде глубокого вакуума.
При этом из-за содержания в нем индия этот материал не может использоваться в качестве хладагента для ядерных реакторов, так как индий имеет очень большое сечение захвата нейтронов, вследствие чего из реактора отнималось бы слишком большое число нейтронов.
В качестве металлической теплопроводящей пасты (термопасты) для радиаторов охлаждения процессоров галинстан превосходит традиционные термопасты по коэффициенту теплопроводности: 16 Вт/(м·К) против 1 . 9 Вт/(м·К).
Однако недостаток этого сплава состоит в том, что он растворяет алюминиевые радиаторы охлаждения и поэтому может применяться только в сочетании с медными радиаторами, покрытыми или не покрытыми никелем. Кроме того, в отличие от обычных термопаст он обладает электропроводностью, и поэтому при просачивании наружу его излишки могут приводить к возникновению коротких замыканий.
Приложения
Основная область применения - инфракрасные детекторы, такие как фотодиоды , с максимальной чувствительностью в зависимости от длины волны в диапазоне от 1,1 мкм до 1,7 мкм. В отличие от аналогичных полупроводниковых материалов, таких как германий , который также имеет высокую чувствительность в инфракрасном диапазоне, арсенид индия-галлия имеет меньший темновой ток и более быстрое время отклика при том же размере детектора . Первые фотодиоды на основе арсенида индия-галлия были разработаны в 1977 г. Т. П. Пирсолом и Р. У. Хопсоном в Корнельском университете , Нью-Йорк .
Из-за высокой подвижности электронов этот материал можно использовать и в так называемых транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT). Транзисторы из арсенида индия-галлия с транзисторной частотой более 600 ГГц являются одними из самых быстрых транзисторов, применяемых в области терагерцового излучения .
Теперь о "жидком металле"
Несколько слов в качестве вступления.
Разных рецептур "Жидких металлов" может быть много больше чем приведенных в таб.2.
Изменение содержания компонентов на несколько процентов не меняет существенно физические свойства сплава. Но введение нового компонента может существенно изменить его химическую активность и токсические свойства.
Поэтому состав "Жидкого металла" (можно даже без указания долевых соотношений) не является предметом коммерческой тайны производителя, но позволит принять меры безопасности при его применении. Т.е. компоненты входящие в сплав должны быть указаны на упаковке. В случае их отсутствие Вы можете получить химическое отравление!
Жидкий металл - Coollaboratory Liquid Pro и другие
Coollaboratory Liquid Pro, особенно рекомендуют для никелированной меди.
Coollaboratory Liquid Pro не содержит неметаллических добавок (как силикон, окиси и т.д.). Он также не содержит твердых частиц. Из-за этих свойств, Coollaboratory Liquid Pro многократно превосходит лучшие высокоэффективные теплопроводящие пасты.
Ни слова о теплопроводности, компонентах и других характеристиках Coollaboratory Liquid Pro.
После подавляющего успеха Liquid Pro был создан новый состав Coollaboratory Liquid Ultra . Liquid Ultra также содержит 100% металла, но имеет выдающиеся характеристики и простоту и удобство использования. Из-за структуры подобной пасте ее применение теперь облегчено. Coollaboratory Liquid Ultra была оптимизирована для наивысших характеристик и оптимального удобства и простоты использования. Тепловой состав состоит к 100 % металла, но может быть легко нанесен кисточкой. Процессор (теплораспределительная крышка) должен быть очищен полностью, перед применением Liquid Ultra, чтобы устранить грязь, старый теплопроводящий состав или жир.
И опять ни слова о теплопроводности, компонентах и других характеристиках Coollaboratory Liquid Ultra.
Новшество в охлаждении процессоров для PC систем Высокого уровня и игровых консолей с помощью прокладки с высокой теплопроводностью!
Coollaboratory Liquid MetalPad первая прокладка с высокой теплопроводностью, которая содержит 100% металла и плавится только при нагреве процессора, это дает превосходную теплопроводность. Это снижает температуру быстро и эффективно и не должно скрыться от лучшей пасты проводимости высокой температуры. Простая, чистая и быстрая установка превращает Liquid MetalPad лучшую теплопроводящую среду PC HighEnd и игровых консолей.
Liquid MetalPad может использоваться со всеми применяемыми для охлаждающемся материалы, например алюминий или медь! Он не теряет свойств со временем его нет необходимости регулярно менять. Coollaboratory Liquid MetalPad соответствует требованиям RoHS и абсолютный нетоксичный.
Coollaboratory Liquid MetalPad поставлена в прозрачной блистерной упаковке и содержится в зависимости от назначения несколько Liquid MetalPad .
И опять ни слова о теплопроводности, компонентах и других характеристиках Coollaboratory Liquid MetalPad.
Применение всех Coollaboratory Liquid не допускается при непосредственном контакте с алюминиевыми деталями!
Для примера в табл.3 приведены характеристики термоинтерфейсов обычно сравниваемых при тестировании Liquid Pro. Обратите внимание на отсутствие данных о рабочих температурах и составе для Liquid Pro. Следует обратить внимание и на величину теплопроводности которую мы обсудим позже.
Как Вы видите для КПТ-8 и Arctic Silver 5 указан используемый наполнитель, что позволяет грамотно их использовать, не боясь отравления и нежелательных химических реакций с контактирующими поверхностями и средствами для очистки. Причем это указания состава не раскрывает технологических секретов производителя, поскольку на характеристики термоинтерфейса существенное влияние оказывает множество других параметров. Например: размеры частиц, состав связующего вещества и применяемые пропорции. Думаю есть еще достаточно много тонкостей, не позволяющих украсть технологию производства составов.
К сайту обращаться бесполезно, там только самые общие слова, непонятно откуда появились в таб.4 и в Интернете данные о величине теплопроводности - 82 Вт/м*К
Внешний вид образцов Liquid Pro, которые я видел,
существенно отличается. В одном случае это была капля металла, а в другом достаточно вязкий комочек. это говорит о разном составе термоинтерфейса.
Возможно повышение температуры плавления при растворение "жидким металлом" припоя покрывающего тепло распределительную крышку процессора. Но только в случае если масса припоя соизмерима с массой "жидкого металла". А это в принципе не должно быть при качественном покрытии и может быть только при нарушениях технологии производства процессоров.
Теплопроводность сплавов представляемых как Liquid Pro тоже существенно зависит от его состава.
Не совсем понятно откуда взялась теплопроводность указанная на некоторых сайтах Интернет. Ее величина указывается как 82 Вт/м*К, а это теплопроводность Индия [ см. таб. 4 ] .
Свойства Индия и Галлия
Данная таблица позволяет оценить, пользуясь принципом аддитивности, теплопроводность сплавов. Но только оценить!
В таблице приведены только пять металлов, но это металлы. Обратите внимание их теплопроводность отличается более чем в десять раз. Металлы бывают разные, а используемые в "Жидких металлах" еще не идеал теплопроводности.
И любое введение в сплав металла с меньшей теплопроводностью [ таких как галлий, ртуть ] только снижает теплопроводность сплава.
Посмотрим табл. 2.
Сплавы находящиеся в жидком состоянии при комнатной температуре (не токсичные и не химически активные) построены на основе Галлия, Индия, Олова и Цинка. И все они имеют теплопроводность от 29,2 до 37 Вт/(м·К). Это совсем не 82 Вт/(м·К)! К этой величине могут приблизиться (только приблизиться!) сплавы на основе Индия.
Сплав под №1 используется в качестве легкоплавкого припоя и используется в виде прокладки - фольги устанавливаемой между тепло распределительной крышкой процессора и кулером. Его применение проще, меньше вероятность попадания капель металла на электронные компоненты компьютера.
Он имеет один существенный недостаток, для снятия кулера после его применения требует прогрева процессора до 60-70 °С. Только после этого припой становится пластичным и появляется возможность без повреждения снять кулер. Часто снимать кулер приходится на включенном компьютере, потому что при эффективном кулере припой охлаждается через несколько секунд. Но это можно делать только на материнских платах имеющих защиту от перегрева процессора.
Заключение
Так что же такое продукция Coollaboratory?
Похоже компания вполне сознательно не приводятся состав и теплопроводность ее теплопроводящих материалов.
По имеющимся признакам ее теплопроводящие составы имеют не самую высокую теплопроводность (реально это от 29,2 до 37 Вт/(м·К)), если они действительно безопасны в применении. А тогда мы должны выбирать использовать их "Жидкий металл" или другие составы с аналогичной теплопроводностью но менее опасные в применении (не электропроводящие и не содержащие вредных компонентов) например "Arctic Silver C e ramique".
С другой стороны если теплопроводность действительно приближается к Индию [ 82Вт/(м·К) ] , то такой теплопроводящий материал должен содержать небольшое количество Ртути, чтобы металл стал "Жидким" при комнатной температуре. А это опасно не только для того кто ставит эти термоинтерфейсы, но и для окружающих, а особенно детей.
Прояснить ситуацию может только производитель, сказав четко и определенно о составе и характеристиках своей продукции. И совсем не обязательно указывать соотношение компонентов (чтобы не раскрывать рецептуру).
А пока я бы не рекомендовал без особой нужды работать с их термоинтерфейсами!
Производители термоинтерфейса ЖМ-6 оказались более щедрыми на информацию:
Комментарии
Забавно, что покупал сплавы
minatko - 09.02.2019 - 00:00Забавно, что покупал сплавы Вуда и Розе, когда в школе учился. Писал по ним работу. Потом сплавил в неудобные куски и выбросил, что с ними делать тогда было неясно. Спустя уже несколько лет оказалось, что они применяются в пайке. С их помощью можно выпаивать микросхемы простым паяльником. Без них не получается расплавить припой сразу на всех выводах. Также используется при лужении платы, гранула сплава кладется на плату под раствором лимонной кислоты и ставится на водяную баню, затем кисточкой размазывается по дорожкам. Как раз когда нужны были сплавов не оказалось уже, в радиомагазине при этом была куплена подделка, лол. В итоге сплавил из двух разных ПОС и металлического висмута.
Состав цинковой обманки
Структура AlGaInP относится к определенной элементарной ячейке, называемой структурой цинковой обманки . Цинковая обманка / сфалерит основана на решетке анионов ГЦК. Он имеет 4 асимметричных элемента в элементарной ячейке. Его лучше всего рассматривать как гранецентрированный кубический массив анионов и катионов, занимающих половину тетраэдрических дырок. Каждый ион четырехкоординатный и имеет локальную тетраэдрическую геометрию. Цинковая обманка сама по себе является прообразом: вы можете менять положение анионов и катионов в клетке, и это не имеет значения (как в случае NaCl). Фактически, замена цинка и серы углеродом дает структуру алмаза.
Легкоплавкие сплавы
Цель: приготовить 5 эвтектических сплавов на основе галлия, индия и олова; измерить их температуру плавления и сравнить её с температурой, указанной в литературе.
Составы сплавов:
1) галлий 76 %, индий 24 %
2) галлий 67 %, индий 29 %, цинк 4 %
3) галлий 67 %, индий 20,5 %, олово 12,5 %
4) галлий 62 %, индий 25 %, олово 13 %
5) галлий 61 %, индий 25 %, олово 13 %, цинк 1 %
Фото особо ценных составляющих ниже.
Как вы можете видеть, индий, хотя и засвечен вспышкой, имеет серый цвет. Галлий сильно блестит на солнце и имеет голубой оттенок.
Итак, теперь к сплавам. Температуру плавления мерили следующим образом: т.к сплавы при комнатной температуре находились в жидком состоянии, мы просто брали ёмкость со сплавом, засовывали в неё термометр, а всю эту конструкцию в морозилку/холодильник. Потом вытаскивали и наблюдали: как только небольшое кол-во сплава начинало плавиться, температура на термометре на какое-то время переставала меняться; её мы и фиксировали.
Небольшой технологический момент: галлий и его сплавы, как указано во многих лит.источниках, прилипает ко стеклу. Т.к кол-ва сплавов были небольшими (10г), мы не могли допустить, чтобы половина сплава осталась на стенках стеклянных сосудов, а также нам не совсем подходили пластиковые стаканчики (термометр просто напросто не полностью входил в сплав, да и фиксировать всё это было жутко неудобно, в чём мы убедились, когда делали пятый сплав (у нас по счёту он был первым)), поэтому придумали небольшую хитрость: в качестве сосуда для сплавов использовали шрицы, заткнутые с конца.
Плюс ко всему, только два сплава потребовали сплавления в тигле при высокой температуре (те, что содержали цинк). Мы же просто напросто оставляли компоненты сплава в сосуде, и через некоторое время они прекрасно сплавлялись самостоятельно.
(не скажу точно, сколько прошло времени, но не более часа после смешивания).
Теперь к температурам.
Первый сплав, состав: галлий 76 %, индий 24 %. Температура плавления по данным AntrazoXrom - 16 градусов Цельсия. У нас получилось аналогично 16 градусов.
Второй сплав, состав: галлий 67 %, индий 29 %, цинк 4 %. Температура плавления по данным AX - 13 градусов. У нас получилась равна около 12-12.5 градусов.
Третий сплав, состав: галлий 67 %, индий 20,5 %, олово 12,5 %. Температура плавления по данным AX - 10.6 градусов, у нас получилась равна 12.
Четвёртый сплав, состав: галлий 62 %, индий 25 %, олово 13 %. Температура плавления по данным AX - 4.85 градуса. У нас получилась на 1.5 градус больше - 6.5.
Пятый сплав, состав: галлий 61 %, индий 25 %, олово 13 %, цинк 1%. Температура плавления по данным AX - 3 градуса. У нас получилась 4.
Причин расхождения с данными AX может быть несколько, но я выделяю одну, как главную. С поверхности сплавы достаточно быстро окислялись на воздухе, покрываясь плёнкой оксида. Металлы окисляются - процентное соотношение меняется, а значит, меняется и температура плавления.
Теперь немного о свойствах. Во-первых, если поверхность сплава очистить от оксидной плёнки, они просто великолепно отражают свет, как жидкое зеркало.
Во-вторых, цвет сплавов отличался в зависимости от их агрегатного состояния. На фото - пятый сплав.
На этом исследование легкоплавких сплавов окончено. Как мы может заметить, не только одна ртуть может быть "жидким металлом" при комнатной температуре. На основе сплавов галлия в настоящее время делают т.н. "безруттные термометры", достоиноством которых является отсутствие токсичных компонентов, но в то же время недостаток их - меньшая точность.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
Арсенид галлия индия
Арсенид индия-галлия (InGaAs), также известный как арсенид галлия- индия , представляет собой полупроводниковый материал и название группы сплавов, состоящих из двух основных материалов: арсенида индия (InAs) и арсенида галлия (GaAs). Сплав является одним из полупроводников соединения III-V и используется в качестве прямого полупроводника в области оптоэлектроники .
Как получают?
Основной способ получения золота такого необычного цвета - это сплав золота с индием (приблизительно 46% золота и 54% индия) или с галлием (56% золота и 44% галлия). Строго говоря, полученный материал сплавом не является: золото вступает в химическую реакцию с этими металлами и образует новое химическое соединение.
При этом меняются его физические свойства - синее золото гораздо более хрупкое, поэтому используется только для декоративных элементов изделия. С ним тяжело работать - это требует опыта и особого мастерства, поэтому далеко не каждый ювелир берется его использовать.
Соединение золота с индием дает более насыщенный и глубокий синий цвет, а с галлием - нежный, небесно-голубой.
Галлий, индий и таллий. Свойства
Галлий Gа, индий In и таллий Тl входят в одну группу таблицы Менделеева вместе с бором и алюминием.
Все три элемента были открыты во второй половине XIX века: индий в 1853-м году в Германии, таллий в 1861-м в Великобритании, галлий в 1875-м во Франции. Интересно, что свойства галлия были очень точно предсказаны Д. И. Менделеевым за четыре года до открытия.
Галлий, таллий и индий относятся к редкоземельным металлам и рассеянным элементам. При этом галлия на земле довольно много, среди редких элементов его больше всех. Как правило, он встречается в качестве сопутствующего элемента в месторождениях алюминия (в бокситах), а алюминий — один из самых распространенных на земле металлов. Добывают Ga из бокситов, нефелиновых и некоторых цинковых сульфидных руд, из вторичного сырья.
 |  |
| Йод кристаллический ЧДА, фасовка 100 гр | Сера молотая |
Индий — очень рассеянный элемент, изредка встречается в минералах, использовать которые для промышленного производства не рентабельно. Индий часто встречается в качестве сопутствующего элемента в свинцово-цинковых, медно-цинковых, оловянных, сульфидных и других рудах гидротермального происхождения. Добывают In из отходов цинкового, свинцового и оловянного производств.
Таллий — распространенный рассеянный элемент, входит в состав более 30-ти минералов, которые не подходят для массовой добычи. Встречается как примесь в сульфидных минералах свинца, цинка, меди и железа. В процессе переработки этих руд и получают Tl.
Свойства
Все три элемента являются металлами, причем, у таллия и индия металлические свойства более выражены, чем, у галлия. Tl, In и Ga — светло-серебристые мягкие и пластичные металлы, индий даже режется ножом. У них довольно низкая температура плавления, причем у галлия она самая низкая из металлов, исключая ртуть и цезий. А вот температуры кипения у этих веществ высокие. У галлия температурный промежуток жидкого состояния составляет целых 2200 градусов. Все три металла обладают свойством сверхпроводимости.
Индий, галлий, таллий и все их соединения токсичны.
Галлий обладает уникальной кристаллической структурой. В кристаллическом виде он намного менее плотен, чем в расплавленном. Поэтому при кристаллизации его кристаллы плавают на поверхности расплава, что сильно осложняет процесс выращивания крупных кристаллов.
Ga в жидком состоянии (в отличие от ртути) смачивает стекло. In легко прилипает к стеклу, слюде, кварцу, керамике, припаивается к большинству металлов.
Все три элемента химически активны, хотя на воздухе почти не окисляются из-за быстро образующейся на поверхности защитной оксидной пленки. Реагируют с некислородосодержащими кислотами с выделением водорода. Образуют плохо растворимые в воде гидроксиды. Галлий легко растворяется в щелочах, индий растворяется только в концентрированных щелочах, таллий со щелочами не взаимодействует.
Ga вступает в реакции с фтором, хлором, бромом, йодом.
In реагирует с кислородом при нагревании выше +800 °С (горит ярко-фиолетовым пламенем). Взаимодействует с кислотами, хлором, бромом, йодом, фосфором, мышьяком, сурьмой, серой, селеном, теллуром.
Tl на воздухе при комнатной температуре медленно окисляется, на его поверхности образуется черная корка оксида, замедляющая дальнейшее окисление. В связи с этим таллий хранят или в слитках, покрытых лаком, или под слоем дистиллированной воды. (Металл не реагирует с водой, лишенной растворенного кислорода. В обычной воде постепенно растворяется.) Таллий взаимодействует с сильными кислотами, галогенами, серой. Tl и его соединения окрашивают пламя в зеленый цвет.
СОДЕРЖАНИЕ
Сначала о жидких металлах
Говоря о жидких металлах мы имеем в виду что это металлы находящиеся в жидком состоянии при привычных нам температурах (18 - 25°С). Если не считать ртуть, то обычно жидкие металлы это сплавы.
Таких сплавов много.
Ниже приведены характеристики легкоплавких сплавов, температура плавления которых ниже 70°С. Это часть таблицы приведенной в Википедии.
Цитата из Википедии.
Легкоплавкие сплавы — это, как правило, эвтектические металлические сплавы, имеющие низкую температуру плавления, не превышающую температуру плавления олова. Для получения легкоплавких сплавов используются:
свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк.
Сплавы содержащие ртуть имеют другое название - амальгама.
Не будем рассматривать сплавы имеющие температуру плавления выше 70°С, а выше 40°С рассмотри только для знакомства с их свойствами.
Легкоплавкие сплавы применяемые в современной мировой промышленности:
- Т — теплоноситель
- П — припой
- М — модельный литейный сплав
- Ж — для датчиков пожарной сигнализации
Если из таблицы выбрать только химически не активные и не токсичные сплавы с температурой плавления более 41°С, то остаются:
* Расчет, в соответствии с принципом аддитивности.
Это совсем немного, но это действительно жидкий металл.
Галлий - металл, подобно алюминию образует на поверхности окисную пленку, защищающую его от дальнейшего окисления.
Галлий реагирует с горячей водой, с перегретым паром, с минеральными кислотами, галогенами, щелочами и карбонатами калия и натрия ( это ограничивает его применение ) .
Галлий при контакте с кожей оставляет на ней серый след, для человека опасен в больших концентрациях. Ингаляционное воздействие галлий - содержащего аэрозоля в концентрации 50 мг/м³ вызывает поражение почек , равно как и внутривенное введение 10-25 мг/кг солей галлия. Клиническая картина острого отравления: кратковременное возбуждение, затем заторможенность, нарушение координации движений, адинамия, арефлексия, замедление дыхания, нарушение его ритма. На этом фоне наблюдается паралич нижних конечностей, далее — кома, смерть. Опасен галлий и его соли.
Опасности и каких то особых правил при использования Индия не отмечено.
Галлий - индиевые сплавы не токсичны, но при работе с ним следует соблюдать осторожность. Работать в хлопчатобумажных или резиновых перчатках.
Этого требует и работа с обезжиренными и очищенными поверхностями, которыми являются подошва кулера и крышка процессора.
Читайте также: