◎  李海广 宋庆元

　　有一种特别神奇的金属，常以固态或液态形式存在，如果将液态的它滴在易拉罐上，你会惊奇地发现瓶身变得像纸一样脆，一捅即破；如果将其滴在铜、铁等金属上，同样如此，研究人员戏称它是“金属终结者”。

　　这种金属还特别有意思，如同巧克力一样，放在手里就会慢慢融化，被人们称之为“巧克力元素”。

　　当然，除了神奇、有意思之外，它的作用还很重要，用途也较广泛。由于它熔点低、沸点高，被誉为“电子工业的脊梁”。它就是金属“镓”。

　　“镓”的发现

　　镓是先有理论预言，后来才在自然界中被发现验证的金属元素。

　　法国化学家布瓦博德朗在用光谱分析法分析元素时，发现铝和铟等硼族元素的谱线呈现相同的排列方式，且变化具有明显的规律性，进而推测铝和铟两种元素之间可能存在一种全新的元素。1865年，布瓦博德朗开始利用光谱分析法潜心研究寻找这种未知元素。1868年，他收集到法国一矿区的锌矿石，并把锌矿石溶于过量的盐酸中，然后加入一些锌金属，结果在锌金属的表面发现了沉积物。他把这种沉积物放在氢氧焰上灼烧，找到了关于这种元素的两条稳定的紫色光谱线。1875年，他确认了这种全新的元素，并通过电解其氢氧化物得到了这种新金属。他用法国的拉丁文名称高卢一词命名这种新元素，元素符号为Ga，中文名为“镓”。

　　“镓”的属性

　　镓元素是元素周期表第四周期IIIA族金属，原子序数为31。镓金属熔点为29.76℃，沸点为2403℃，是自然界处于液态条件下温度范围最宽的金属元素。固体镓外观呈蓝灰色，液体镓呈银白色。镓在低温时硬而脆，超过室温就会熔化。镓的凝固点很低，由液态转化为固态时，膨胀率为3.2%，这一性质与水结冰体积膨胀类似。镓对其他金属具有极强的“腐蚀性”，适宜存放在塑料容器之中。

　　镓属于两性金属，既可溶于酸也可溶于碱。与铝一样，镓在干燥的空气中表面会氧化形成薄薄的一层氧化物薄膜，从而阻止内部继续氧化。但实验表明，在潮湿的空气中，镓金属会持续发生氧化反应，从而失去光泽度。

　　由于镓的原子半径小，所以更容易与其他金属形成合金。有镓的存在，合金便有了更低的熔点，这样的材料不仅易加工、稳定性强，还可降低成本。国外曾研制出了一种变形液态金属——镓铟合金，它在常温下是液体状态，可用作汞的替代品。科研人员惊奇地发现，通过改变电压，还能调整其液态金属的表面张力和金属块黏度，从而使其变成不同的形状。

　　“镓”的用途

　　金属镓的应用领域十分广泛，包括半导体材料和光学电子材料、太阳能电池、合金材料、医疗器械、磁性材料等。其中，应用最多的领域是新兴半导体行业，占到整个镓消费量的80%以上，其次为太阳能电池、医学材料、LED及光学设备等。

　　镓是半导体的材料元素之一，氮化镓、砷化镓、磷化镓都是含有镓元素的半导体，锗半导体中也掺杂镓元素。作为第二代半导体材料，砷化镓因价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。砷化镓拥有比硅更好的电子特性，例如噪音更小、电子迁移率更高等，被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明、太阳能电池等诸多光电子领域。

　　镓与铟、铊、锡、铋、锌等多种金属元素可以组成一系列的低熔点合金，这些合金可用于生产温度测控设备、仪表中的汞替代物、金属特殊涂层、电子工业及核工业中的冷却回路材料等。例如，含25%铟的铟镓合金，在16 ℃时就会熔化成液态，它可用来制作自动灭火装置的感应设备。镓与铜、镍、锡、金等可组成冷焊剂，特别适用于难以用普通材料焊接的异型薄壁材料上，尤其是金属之间以及金属与陶瓷之间的冷焊接环境。

　　砷化镓太阳能电池是一种具有高耐热、耐辐射、光电转换率高等特性的电池，常被应用到航天和军工领域。铜铟镓硒可用于制作一种薄膜太阳能电池，具有生产使用成本低、光电转换率高的优点，因而在众多太阳能电池产品中备受青睐。

　　镓金属及其化合物还广泛应用于抗菌抑菌、生物医疗成像、医用充填材料、医疗诊断、疾病治疗等生物医学领域。比如，镓能够作为新型显像剂为患者提供全新的病症信息。镓对光具有很强的反射作用，液态镓对一定波长范围的光具有高反射率，同时液态稼又能很好地粘附在玻璃的表面，这两种性质使镓能够制造特种光学镓镜。镓的合金可以应用到医疗器件和医用材料中，例如利用镓合金的理化性质和无毒性、无刺激性，可将其作为牙齿填充、修复材料。铟镓合金体温计可用于医疗诊断，例如枸橼酸镓可用于肿瘤阳性显像以及肺、肝、脾和淋巴系统肿瘤诊断。

　　相信，随着科技的进步和产业的发展，神奇又珍贵的镓一定会在未来发挥更大的作用。

　　（作者单位：中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心；本文配图由作者提供。）