Il gallio è un metallo raro che ha accompagnato il progresso della civiltà umana per tutto il XX secolo.
Tra le altre cose, è essenziale per la fabbricazione di semiconduttori e transistor. In particolare, il nitruro di gallio e i relativi composti hanno permesso la scoperta del LED blu, che è stata la chiave per lo sviluppo di un sistema di illuminazione a LED a basso consumo energetico e a lunga durata. Una scoperta che ha portato all’assegnazione del Premio Nobel per la fisica del 2014.
Un metallo liquido
Il gallio è un metallo con un punto di fusione molto basso ed è liquido appena al di sopra della temperatura ambiente (30 °C). Inoltre, è in grado di formare diversi sistemi eutettici (leghe che hanno un punto di fusione inferiore a qualsiasi dei suoi costituenti) con alcuni metalli.
Sia il metallo puro che queste leghe a base di gallio hanno un’elevata tensione superficiale e sono considerati “non spalmabili” sulla maggior parte delle superfici. Ciò li rende difficili da gestire, modellare o elaborare, il che limita il loro potenziale per applicazioni nel mondo reale.
Ma una recente scoperta potrebbe aprire le porte al gallio per tutta una serie di impieghi nel campo dei materiali funzionali.
Un team di ricercatori dell’Institute for Basic Science (IBS) e dell’Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), in Corea del Sud, ha inventato un nuovo metodo per incorporare particelle di riempitivo nel gallio liquido, per creare compositi funzionali di metallo pastoso.
Plastilina con il gallio
In pratica, il gallio liquido assume una forma pastosa, simile allo stucco o alla plastilina. La miscelazione di particelle all’interno del metallo liquido a base di gallio altera le proprietà fisiche del materiale, consentendo una manipolazione molto più semplice.
La capacità dei compositi di gallio liquido di formare paste o stucchi è estremamente vantaggiosa. Rimuove la maggior parte dei problemi di manipolazione del gallio per applicazioni e apre un’ampia varietà di applicazioni mai viste prima.
Per esempio, si potrebbero usare questi compositi nell’elettronica flessibile, come nei dispositivi indossabili e negli impianti medici.
I ricercatori coreani hanno utilizzato quattro diversi materiali come riempitivi: ossido di grafene, carburo di silicio, diamante e grafite. Tra questi, due di loro in particolare hanno mostrato proprietà eccellenti quando sono stati messi nel gallio liquido: l’ossido di grafene e le particelle di diamante. Nel secondo caso, si è ottenuta una prestazione termica eccezionale, con una conducibilità termica superiore a qualsiasi altra pasta termica disponibile in commercio.
La pubblicazione dell’intero studio è disponibile su Science Advances.
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