Study of Gallium Plating of Metal Electrodes

Conditions of gallium plating of metal electrodes were studied in the paper. It was found that stability of gallium cover depends on the material and is increasing in the raw: stainless steel 08Х18Н12Т < Steel 1, Steel 2, Steel 3, Steel 45 < Ni < Cd < Cu. Phase composition of the electrode surface layer obtained after gallium plating was studied. It was found that gallium with nickel form Ga36Ni64(Ga Ni2) compound and gallium with copper form CuGa2compound. Different acids were used for electrode leaching: H2SO4;HNO3;H3PO4;HCI. It was shown that only hydrochloric acid is suit-able for gallium plating of the electrodes.

中国稀散金属矿资源概况

中国稀散金属资源丰富,在全球占有重要的战略地位。对中国542处矿产地(包括759个矿床/点)的稀散金属资源调查数据分析表明,目前中国已查明稀散金属资源储量102.82万t,其中,镓矿44.65万t,锗矿1.39万t,铟矿2.52万t,铊矿2.96万t,镉矿47.12万t,硒矿2.56万t,碲矿1.53万t,铼矿893.00 t。中国稀散金属资源具有如下特征:①分布广泛,但主要集中在西南地区、中南地区和华北地区,云南、河南、广西、内蒙古、山西、贵州、广东等是稀散金属资源较丰富的省(区);②独立矿床极少,但资源储量占到全国稀散金属资源总量的6.64%;③矿床规模以中、小型为主,但大型矿床和超大型矿床资源储量占全国稀散金属资源总量的80%以上;④主要伴生在铅锌多金属矿、铝土矿和煤矿中,3类矿床中的稀散金属资源储量占全国稀散金属资源总量的80%左右;⑤总体综合利用率较低。中国镓、锗、铊资源的储备充足,但硒、碲、铼、铟、镉资源相对缺乏。

试论稀散金属矿产与新质生产力

稀散金属(锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲)并不被社会大众所熟悉,但在我国却属于优势矿产资源。稀散金属在传统产业中的用途比较局限,用量也不大,有的金属全世界一年也就用十几吨。但是,这8种金属个个“身怀绝技”,对战略性新兴产业和未来产业至关重要。比如,镓在液态金属、锗和铟在电子工业、镉在军工领域、铼在战机发动机、碲和硒在光电产业、硒和铊在生物医学领域都具有不可限量的发展潜力。战略性新兴产业和未来产业又是国际竞争的关键环节和焦点领域,需要新质生产力来支撑。加快形成与稀散金属密切相关的新质生产力,是实现高质量发展、构建新发展格局的重要路径,也是保障国家经济安全的客观需要。稀散金属也是我国矿产资源领域安全保障体系的重要组成部分。因此,加强对稀散金属矿产资源的勘查、开发与管理,理清稀散金属与新质生产力之间的内在逻辑,探索关键矿产找矿工作部署的战略构想,通过创新引领,加快新一轮找矿突破战略行动的实施步伐,加深社会各界对于稀散金属重要性的认知程度,鼓励全社会加大地质找矿投入的力度,对于保障能源资源安全、增强发展新动能具有重要的意义。

基于大数据的中国稀散金属矿成矿规律定量研究

地质大数据推动地球科学研究逐渐从定性研究向半定量研究、定量研究迈进。稀散金属(锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲)是我国的优势矿产资源,因传统用途局限,研究相对不足。本文通过对759处稀散金属矿床(点)资料的系统梳理,定量分析了542处稀散金属矿产地(含矿点)的成矿密度、成矿强度及各成矿期稀散金属矿的成矿强度问题。研究结果表明:中国稀散金属矿床空间分布广泛但相对集中,可划分为七大主要资源集中区;广西、云南矿床(点)数量最多(61处),云南资源储量最大(24×10^(4)t),河南是稀散金属矿成矿密度最大、成矿强度最强的省份(3.4处/10^(4)km^(2)、8100 t/10^(4)km^(2))。中国稀散金属矿床时间分布不平衡,燕山期是主要成矿阶段,成矿密度最大达2.3处/Ma,而喜马拉雅期成矿强度最强,稀散金属资源储量超4000 t/Ma。划分了18个稀散金属矿集区,兰坪-普洱(DM-J13)成矿强度最大。今后应加强稀散金属综合研究,加强其地质找矿与开发利用,促进新质生产力的形成与发展。

铂镓合金板材焊接接头组织与力学性能研究

探索及分析铂镓合金板材的焊接工艺,旨在为铂镓合金催化网的焊接提供理论基础。试验制备了Pt-2Ga、Pt-3Ga-2Ru与Pt-5Ga的1 mm厚度板材,采用氩弧焊与不同功率的激光焊对合金进行焊接,对其焊接后的拉伸性能、断口形貌、热影响区宽度、焊接区域的微观组织以及焊接区域元素成分的偏析程度等进行研究。结果表明,Pt-5Ga合金脆性较大无法满足催化网制备条件,Pt-3Ga-2Ru合金的焊接性能优于Pt-2Ga合金,同时晶粒尺寸有大幅减小的趋势。激光焊焊接件的焊接性能优于氩弧焊焊接件,热影响区的宽度更窄,元素的偏析程度也有所减小。将不同功率下的激光焊接试样进行对比后发现:焊接功率设定在350 W时对Pt-3Ga-2Ru合金的拉伸性能最好。

全球金属镓、锗贸易网络格局演变与供应危机传播研究

镓和锗是广泛应用于高新技术领域的重要战略资源。为了估测原产地发生供应危机对全球各国造成的影响,选取了2002—2022年金属镓、锗的贸易数据,运用贸易网络分析方法探究全球金属镓、锗贸易网络格局演变;建立级联失效(雪崩)模型,确立参数r_(1)=r_(2)=7,模拟2022年不同爆发源供应危机传播状况。研究发现:从全球贸易格局演变来看,金属镓、锗贸易规模和贸易平均度上升,亚洲国家与美国的贸易依赖关系有所减弱,南美洲对美国消费市场的贸易依赖指数增强;从网络供应危机传播来看,中国危机传播规模最大,传播轮次最多,美国和德国次之;在未锻轧金属镓、锗产品的贸易中,美国不会受中国供应危机的直接影响,而是通过比利时和瑞士受到间接影响。

磁性镓基液态金属复合材料的研究进展

镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解决柔性电子、热调控和生物医学等各个领域的挑战性问题提供了新的思路并表现出重大潜力。磁性粒子的引入可以使镓基液态金属具有良好的磁性能。作为一种新兴的磁性功能材料或磁性智能材料,磁性镓基液态金属复合材料在柔性电子、微电机、靶向给药、热调控、屏蔽与吸波等领域已展现出初步的研究和应用价值。本文系统地总结和评述了磁性镓基液态金属复合材料的研究进展。从基础研究、磁力控制、磁热控温、屏蔽与吸波四个方面综述了磁性镓基液态金属复合材料的性能和应用,说明了这种复合策略的有效性。这可为磁性镓基液态金属复合材料的进一步研究与开发提供思路。

液态金属在二氧化碳电还原中的应用研究进展

自工业革命以来,人类对化石燃料的重度依赖导致全球大气中的CO_(2)浓度逐年上涨,已经引起了温室效应加剧、导致全球气温上升和海水酸化等问题。为了解决这一难题,降低二氧化碳排放已经成为当前科研领域的热点之一。现阶段,针对CO_(2)的减排问题有捕获封存和资源化利用两个方向,而其中CO_(2)的资源化化学利用备受关注,科研工作者开发了各种还原催化剂,其中液态合金是近几年来广泛应用于二氧化碳还原领域的新兴材料,它避免了传统固态催化剂容易产生催化点位结焦而导致失活的问题。综述了近年液态金属在二氧化碳电还原中的应用和作用机理,最后对未来发展方向进行了展望。

液态金属微球的微观结构与血管栓塞性能研究

本文制备了一种液态金属微球,并对该液态金属微球的微观结构和血管内栓塞效果进行了研究。结果表明:在光学显微镜与电子显微镜下观察到液态金属微球呈球形,在对其元素分析中观察到了镓元素和氧元素;在对兔子耳中央动脉的栓塞实验中,发现液态金属微球成功地阻断了兔子耳中央动脉,导致了兔耳的坏死。当液态金属微球的直径与血管的直径相当时,便会通过物理栓塞方式阻塞血管。同时,液态金属微球因其自身的高密度具有X射线显影性。栓塞前与栓塞后的血液检查和主要器官组织病理表明,液态金属微球有着良好的生物相容性。因此,液态金属微球是一种极具潜在临床应用价值的栓塞材料。

电磁轨道发射装置材料损伤抑制方法研究现状

电磁轨道发射是利用洛伦兹力在数毫秒内将电枢和负载加速到超高速的发射技术。电枢通过紧固式或填塞式装填在轨道内,在大电流强磁场环境下进行超高速滑动,不可避免伴随有轨道刨削、轨道沟槽、电枢融化和电枢转捩损伤发生。电磁轨道发射器的损伤问题是限制其工程化的关键,针对电枢轨道材料损伤抑制问题,总结国内外电磁轨道损伤机理研究现状,分析电枢轨道4类表面材料损伤成因。针对损伤机理介绍了改进电枢轨道结构、使用新型材料及整流驱动电流3种抑制损伤方案。最后介绍了一种具有高导电性、高导热性、高沸点和低熔点特性的镓基液态金属,讨论了用该金属制备电枢涂层抑制电枢轨道间机械磨损,减轻熔蚀损伤并推迟转捩发生的可行性,并对电磁轨道发射装置损伤抑制研究进行了展望。

磷脂改性镓基金属-有机框架的制备及其抗菌性能研究

抗生素的滥用会加速细菌进化并产生超级耐药菌,因此急需开发新型高效的非抗生素基抗菌剂。以氯化镓(GaCl_(3))和四(4-羧基苯基)卟啉(Tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin,TCPP)为原料,通过自组装法制备了具有镓离子和光动力双重抗菌活性的Ga-TCPP框架(Frameworks)材料(GaTF)。利用卵磷脂(Phosphatidylcholines,PC)进行表面改性,得到良好生物相容性的GaTF@PC。GaTF@PC在655nm光源照射下可有效产生单线态氧,并在磷酸盐缓冲液中逐渐解离,从而释放出Ga^(3+)。以大肠埃希菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)为实验菌种研究了材料浓度、光照强度对抗菌性能的影响。抗菌实验结果显示,GaTF@PC的抗菌效果与材料浓度和光照强度呈正相关。当材料浓度为30μg·mL^(-1)时,经光强为100mW·cm^(-2)的655nm光源照射10min后,对E.coli和S.aureus的抗菌率均达99%以上,具有良好抗菌效果。

液态金属改性微米Al-氟聚物的3D打印及性能表征

为了研究镓基液体金属(GLM)-Al-氟聚物的能量释放性能,制备了GLM质量分数分别为1%、3%、5%、7%的GLM-Al,通过3D打印获得了GLM-Al-氟聚物复合反应性材料;采用SEM、EDS、XRD、XPS、DSC-TG、高速摄影仪和万能拉伸仪对GLM-Al及GLM-Al-氟聚物的微观结构、燃烧性能、力学性能等进行测试。结果表明,质量分数3%的GLM改性的GLM-Al放热量和氧化增重均最大,分别为6181 J/g和42.92%;改性前的Al-氟聚物不能被点燃,改性后GLM-Al-氟聚物可以点燃且可以持续稳定燃烧,在当量比为3.5时的燃速最大,为6.0 mm/s;此时GLM-Al-氟聚物的抗拉强度和断裂伸长率均最大,分别为1.73 MPa、11486%,是改性前Al-氟聚物的1.5倍和1.3倍。

新型磷酸二氢铝镓金属无机骨架结构的合成及其催化乙醛制备丁醇醛的研究

通过水热法制备了一种新型磷酸二氢铝镓(GAHPO)金属无机骨架结构,并通过单晶XRD、粉末XRD、红外,以及TG-DSC等分析手段对其进行充分表征。单晶XRD解析表明,该晶体属于三方晶系、Rc3空间群。Al(Ga)O_(6)八面体与PO_(4)四面体结构交替连接形成一维链状金属骨架,并由氢键堆叠成三维金属无机骨架结构。TG-DSC分析显示,GAHPO热稳定性良好,初始分解温度达到240℃。相比磷酸铝,Ga^(3+)的引入使磷酸铝晶格畸变,削弱了Al—O的强度,增大了Al—O键长,使更多酸性位点暴露,从而提高GAHPO的催化活性。实验结果表明,反应温度在60℃,催化剂用量为10%时,GAHPO催化乙醛缩合制备丁醇醛具有良好的转化率(47%)和优异的选择性(>99%)。酸/碱中和催化剂、NH_(3)-TPD,以及大位阻基团取代乙醛反应位点的实验验证了GAHPO的催化乙醛缩合的反应机理。本工作为新型铝基无机骨架结构及其催化应用提供了可行途径。

基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器

旨在设计并测试一种基于镓基液态金属的电容式柔性压力传感器。该传感器由镓基液态金属镓铟锡合金(Galinstan)、炭黑(CB)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)以牺牲模板法制作传感器介电层,同时通过丝网印刷技术将镓基液态金属共晶镓铟合金(EGaIn)印刷于普通织物上制备传感器电极。完成传感器封装后,对传感器进行各项传感性能的测试。测试结果表明,该传感器具备较高灵敏度(0.18 kPa^(-1)),低迟滞性,快速响应时间(140 ms)及恢复时间(180 ms),并展现出优良的循环耐久性和稳定性。此外,还探讨了该传感器在监测人体运动,如自行车踏频监测和步频监测等方面的潜在应用,证明其在运动分析和健康监测领域的有效性。通过这些实验和分析,证实了该传感器作为一种新型柔性压力传感器的可行性和应用潜力,为未来的研究和应用提供了有价值的参考。

磁性液态金属驱动微型轮式机器人设计与运动研究

将磁性粉末(Fe/Ni混合粉末)引入镓基液态金属中,使其具有良好的磁性,并最大程度地保留其流动性。将磁性液态金属用作轮式机器人的驱动部件,结合变重心理论,使其成为轮式机器人的动力来源,设计微小型轮式机器人结构,并通过三维软件Solidworks建立机器人模型,分析磁性液态金属和轮式机构的受力情况,只要驱动力大于摩擦阻力,可实现轮式机器人直线运动。采用仿真模拟方式,利用Adams软件对轮式机器人在驱动力F=2.1×10^(-3)N的作用下进行运动分析,此驱动力大于摩擦阻力,轮式机器人在0~10 s的运动区间内做匀加速直线运动,且平均速度为330.48 mm/s;在F=1×10^(-4)N的作用下,此驱动力等于摩擦阻力,2.65 s后轮式机器人做匀速直线运动,其速度为150 mm/s,驱动力F的大小可通过调节磁场强度进行调控,以满足各种运动速度大小的需求。

镓基液态金属颗粒的过冷和氧化行为研究进展

镓基液态金属以其流动性、高导电性、高导热性和无毒性等优点,在柔性电子领域引起广泛关注。其流动性和理论上无限的延展性是其在柔性电子中具有突出优势的核心因素。镓基液态金属展现出显著的过冷特性,可在远低于其熔点的温度下保持液态,为低温应用开辟了可能性。在含氧/含水环境中,液态金属易发生氧化反应,形成氧化物甚至完全转变为固体。在过冷状态下突然的结晶凝固和在含氧/含水环境中的氧化反应可能导致流动性和原有性能丧失,进而影响其结构和功能的稳定性。本文综述了镓基液态金属的过冷和氧化行为,详细阐述了其转变机制,并对当前面临的挑战和未来的发展方向进行了探讨。

喷印金属双液滴撞击固体形成气泡的模拟研究

喷墨打印镓金属液滴撞击固体表面时会产生空气夹带,造成气泡沉积出现喷墨打印导线不互联现象,深入理解气泡形成的影响因素是解决此问题的关键。为消除气泡,提高打印导线互联性,本研究使用Ansys Fluent软件,采用VOF耦合水平集方法,建立了二维镓金属双液滴撞击固体铜基板过程的仿真模型,研究了水平壁面温度、双液滴间距、倾斜壁面角度、倾斜壁面温度等参数对金属双液滴撞击固体壁面形成气泡过程的影响规律。研究结果表明,对于水平基板,在不同基板温度下气泡的大小呈现双向变化,金属双液滴间距的增加更有利于液滴铺展。当金属双液滴间距S=D_(0)-2.38D_(0)时,有气泡形成;当S=2.38D_(0)-2.5 D_(0)时,液滴铺展出现断裂,且气泡随温度的增加没有明显变化;当金属双液滴间距S=2.6 D_(0)时,随着温度的增加不再产生气泡,此时喷墨打印液滴表现出最佳精度,提高了打印导线的互联性。对于倾斜基板,使用参数韦伯数(We⊥)和参数(K⊥)表征金属双液滴形成的气泡,当撞击倾斜壁面韦伯数We⊥>15、K⊥>0.035时,液滴会在固体表面上形成气泡;当We⊥>16、K⊥>0.04时,形成的气泡直径随壁面温度的增加而减小;当15<We⊥<16、0.035<K⊥<0.04时,液滴出现铺展断裂,并且气泡直径随着壁面温度的增加而减小;当5<We⊥<15、0.015<K⊥<0.035时,液滴铺展断裂且气泡直径变大;当We⊥<5、K⊥<0.01时,液滴在基板形成的气泡消失,此时为喷墨打印液滴的最佳精度,可提高打印导线的互联性。该研究为优化喷墨打印金属液滴的工艺提供了重要理论依据,有望在实际应用中消除气泡,进一步提高喷墨打印导线的互联性。

拜耳法生产氧化铝种分母液提取金属镓的吸附塔装置设计及优化

本文对利用树脂吸附法离子交换技术从拜耳法生产氧化铝种分母液提取金属镓的工艺技术进行介绍,阐述了提取金属镓的核心装备-吸附塔装置的工艺计算、结构设计分析,并结合生产应用提出吸附塔装置的优化改进措施,为该装备的设计提供了重要的参考,同时也为湿法冶金行业大型离子交换装置的设计提供借鉴。

镓基液态金属基柔性传感材料的制备研究进展

随着人工智能可穿戴技术的快速发展,带动了具备可拉伸、可压缩和可扭曲特性的柔性传感材料的蓬勃兴起。镓基液态金属(LM),由于其卓越的导电性、导热性、流动性、高表面张力和可塑性等特点,已被广泛应用于制备柔性传感材料。然而,有关镓基液态金属用于制备柔性传感材料的方法,特别是与柔性基体材料复合,迄今缺乏全面的综述。着重介绍了镓基液态金属用于柔性传感材料的制备方法,包括直接结合法、液滴法和液态金属作为引发剂法。其次,对镓基液态金属柔性传感材料应用的最新进展进行探讨。讨论了镓基液态金属柔性传感材料在可回收利用方面取得的进展。最后,就目前研究中仍存在的问题提出建议,并对未来进行展望。

镓基液态金属在医学领域中的应用综述

简述了镓基液态金属应用于医学领域的优势,综述了镓基液态金属在医学成像、药物传送、抗菌和肿瘤治疗领域的应用现状,介绍了镓基液态金属在柔性电子皮肤、可穿戴传感器、柔性医疗设备中的前沿应用,分析了镓基液态金属应用于医学领域存在耐久性差、具有潜在毒性、制备成本高、工艺控制难度大等不足,并展望了未来的发展方向。