Галинстан

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Галинстан
Серебристый сплав с металлическим блеском.
Серебристый сплав с металлическим блеском.
Химический состав
Ga — 68.5 %
 
In — 21.5 %
 
Sn — 10 %
 
Тип сплава
Легкоплавкие сплавы
Физические свойства
Плотность 6440 кг/м3
Температура плавления −19 °C
Теплопроводность 16,5 Вт/(м·°С)
Температура кипения 2300°C[1]
Применение
Основное применение — замена ртути в некоторых областях, в первую очередь в бытовых термометрах.
Торговые марки
Galinstan
Токсичность
Сплав малотоксичен
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Галинстан (нем. Galinstan) — торговая марка сплава с заявленным составом 68,5 % галлия, 21,5 % индия и 10 % олова. Торговая марка принадлежит немецкой компании Geratherm Medical AG[2]. В русском языке подобные сплавы известны как ингас[3] (от эмпирической формулы InGaSn).

Заявленная температура плавления −19 °C[4]. Сплав малотоксичен[5]. Основное применение — замена ртути в некоторых областях, в первую очередь в бытовых термометрах. Сплав смачивает многие материалы[6], в том числе стекло, поэтому в термометрах стекло покрывают плёнкой оксида галлия. Другой недостаток подобных термометров — галинстан расширяется при затвердевании и разрывает стеклянную колбу при охлаждении ниже −19 °C.[] Производитель требует хранить приборы с применением галинстана при температурах не ниже −15 °C и не выше 39 °C[7].

На 2002 год стоимость сплава составляла от 1 до 4 долларов США за грамм[1].

Существует неоднозначность, связанная с температурами затвердевания и плавления сплавов галлия, с именованием «галинстаном» двух разных сплавов (не только фирменного сплава Geratherm, но иногда и EGaInSn[* 1]), а также с составом фирменного сплава. С учётом эффекта переохлаждения, выраженного у галлия[9], температура затвердевания может быть ниже температуры плавления[* 2] и, как утверждается в работе австралийских учёных, у EGaInSn она часто ошибочно приводится под видом последней[12]. В работе Шэньчжэньского университета отмечается, что сплав компании Geratherm отличается по свойствам от EGaInSn, а парадоксально низкая температура плавления фирменного сплава[* 3] объясняется не переохлаждением и ошибочным указанием температуры затвердевания, а наличием неких дополнительных компонентов[14]. Авторы связывают разброс научных данных с тем, что в одних работах на тему галинстана анализируется EGaInSn, а в других — сплав компании Geratherm; неточное определение эвтектики у Ga-In-Sn почти не влияло на температуру плавления[15].

Как жидкий металл — используется, взамен термопасты, при конструктивной доработке процессоров, с целью снижения теплового сопротивления между его кристаллом и радиатором (см. система охлаждения компьютера, разгон компьютеров).

Примечания

Комментарии

  1. ↑ EGaInSn — имеется в виду эвтектический (то есть с пропорциями, дающими наименьшую температуру плавления) сплав галлия, индия и олова.
    Фирменный сплав Geratherm имеет некие добавки, согласно статье[8]. По заявленному составу он в целом совпадает с EGaInSn, но утверждается, что его настоящий состав отличается.
  2. ↑ В той же работе определили температуру плавления у EGaInSn как 10,7 °C[10], а при переохлаждении добились затвердевания при −17 °C[11].
  3. ↑ Около −19 °C против +10,8 °C у EGaInSn[13].

Источники

  1. ↑ 1 2 L. C. Cadwallader. Gallium Safety in the Laboratory (англ.). Idaho National Engineering (7 мая 2003). Дата обращения: 4 августа 2020. Архивировано 11 ноября 2020 года.
  2. ↑ Liu, Jing. Ch 5 Preparations and Characterizations of Functional Liquid Metal Materials // Liquid metal biomaterials : principles and applications (каталан.). — Singapore, 2018. — С. 96. — ISBN 9789811056079.
  3. ↑ Новый справочник химика и технолога. Электродные процессы. Химическая кинетика и диффузия. Коллоидная химия — Спб.:АНО НПО Профессионал, 2004, — 838 с. ISBN 5-98371-016-8; стр 793—794 «1.4.2 Легкоплавкие припои.» «Таблица 3П1.4 Состав и температура плавления сплавов ИНГАС»
  4. ↑ Surmann, P; Zeyat, H. Voltammetric analysis using a self-renewable non-mercury electrode (англ.) // Analytical and Bioanalytical Chemistry[англ.] : journal. — 2005. — November (vol. 383, no. 6). — P. 1009—1013. — doi:10.1007/s00216-005-0069-7. — PMID 16228199.
  5. ↑ Safety Data Sheet: Galinstan (англ.). Geratherm (2009). Дата обращения: 4 августа 2020. Архивировано 1 декабря 2018 года.
  6. ↑ Reactivity of Galinstan with Specific Transition Metal Carbides Sebastian Lindersson Архивная копия от 1 декабря 2018 на Wayback Machine 1.2. Galinstan
  7. ↑ User manual Geratherm. Дата обращения: 4 августа 2020. Архивировано 26 сентября 2020 года.
  8. ↑ Handschuh-Wang et al., 2022.
  9. ↑ Borra, E. F.; Tremblay, G.; Huot, Y.; Gauvin, J. (1997). "Gallium Liquid Mirrors: Basic Technology, Optical-Shop Tests, and Observations". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 109. IOP Publishing: 322. doi:10.1086/133893. ISSN 0004-6280. Архивировано 26 августа 2023. Дата обращения: 26 августа 2023. stable supercooling of gallium and its eutectic alloys can occur considerably below the nominal melting temperatures
  10. ↑ Borra et al., 1997, p. 320: «eutectic composed of 62.5% Ga, 21.5% In, and 16% Sn having a melting temperature of 10.7 °C».
  11. ↑ Borra et al., 1997, p. 321: «Ga-In-Sn samples solidified ... at -17 °C».
  12. ↑ Daeneke, T.; Khoshmanesh, K.; Mahmood, N.; de Castro, I. A.; Esrafilzadeh, D.; Barrow, S. J.; Dickey, M. D.; Kalantar-zadeh, K. (2018). "Liquid metals: fundamentals and applications in chemistry". Chemical Society Reviews. 47 (11). Royal Society of Chemistry (RSC): 4073—4111. doi:10.1039/c7cs00043j. ISSN 0306-0012. the melting point of galinstan is often given as -19 °C which refers to the freezing temperature (which differs from the melting point due to supercooling)
  13. ↑ Handschuh-Wang et al., 2022: «ca. -19°C Galinstan (R) and 10.8°C EGaInSn».
  14. ↑ Handschuh-Wang et al., 2022: «two alloys exhibit substantially different melting temperatures ... as well as surface tension ... which is ascribed to small amounts of additives in the Galinstan (R) ... halide salts and oxides».
  15. ↑ Handschuh-Wang, Stephan; Gan, Tiansheng; Rauf, Muhammad; Yang, Weifa; Stadler, Florian J.; Zhou, Xuechang (December 2022). "The subtle difference between Galinstan (R) and eutectic GaInSn". Materialia (англ.). 26: 101642. doi:10.1016/j.mtla.2022.101642. S2CID 254003580. Архивировано 26 августа 2023. Дата обращения: 26 августа 2023. two dissimilar alloys have very different physical properties while their composition is virtually the same, which has led to some confusion in the scientific community", "composition of the eutectic Ga-In-Sn system shows some scatter ... Even though the composition varies, the melting temperature is virtually unaltered.

Ссылки