Галинстан: жидкий сплав для современных технологий

Введение

Сплав, находящийся в жидком состоянии при комнатной температуре. Благодаря низкой токсичности и низкой реакционной способности составляющих его металлов, галинстан заменил токсичную жидкую ртуть или реакционноспособный сплав NaK во многих областях применения.

Имя

Название "галинстан" образовано путем слияния названий галлия, индия и станнума (латинское название олова). Торговая марка "Galinstan" является зарегистрированным товарным знаком немецкой компании de.

Применение

Галинстан может заменить ртуть в термометрах при умеренных температурах. Галинстан обладает более высокой отражающей способностью и меньшей плотностью, чем ртуть. В астрономии он может заменить ртуть в жидкозеркальных телескопах. Металлы или сплавы, такие как галинстан, которые находятся в жидком состоянии при комнатной температуре, часто используются оверклокерами и энтузиастами в качестве теплового интерфейса для охлаждения компьютерного оборудования, поскольку их более высокая теплопроводность по сравнению с тепловыми пастами и эпоксидными компаундами позволяет добиться немного более высоких тактовых частот и вычислительной мощности процессора, что демонстрируется в соревнованиях по разгону. Два примера – Thermal Grizzly Conductonaut и Coolaboratory Liquid Ultra, с теплопроводностью 73 и 38,4 Вт/(м·К) соответственно. В отличие от обычных термопаст, которые легко наносятся и представляют низкий риск повреждения оборудования, галинстан электропроводен и вызывает жидкое хрупкое разрушение многих металлов, включая алюминий, который часто используется в радиаторах. Несмотря на эти сложности, пользователи, которым удается успешно его применять, сообщают о хороших результатах. В августе 2020 года Sony Interactive Entertainment запатентовала термоинтерфейсное решение на основе галинстана, пригодное для массового производства и предназначенное для использования в PlayStation 5. Галинстан сложно использовать для охлаждения ядерных реакторов на основе деления, поскольку индий обладает высоким сечением поглощения тепловых нейтронов, эффективно поглощая их и подавляя реакцию деления. Однако его исследуют как возможный теплоноситель для термоядерных реакторов. Его нереактивность делает его более безопасным, чем другие жидкие металлы, такие как литий и ртуть. Смачивающие свойства галинстана могут быть использованы для создания проводящих рисунков, что позволяет использовать его в качестве жидкого, деформируемого проводника в гибкой робототехнике и растяжимой электронике. Галинстан может заменить провода, межсоединения и электроды, а также проводящий элемент в катушках индуктивности и диэлектрических композитах для гибких конденсаторов. Металл вытекает из сопла вниз с высокой скоростью, и на него фокусируется источник электронов высокой интенсивности. Быстрый поток металла проводит ток, но физический поток предотвращает сильный нагрев анода (за счет принудительного конвективного отвода тепла), а высокая температура кипения галинстана препятствует его испарению.

Galinstan can replace mercury in thermometers at moderate temperatures. Galinstan has higher reflectivity and lower density than mercury. In astronomy, it can replace mercury in liquid mirror telescopes. Metals or alloys like galinstan that are liquids at room temperature are often used by overclockers and enthusiasts as a thermal interface for computer hardware cooling, where their higher thermal conductivity compared to thermal pastes and thermal epoxies can allow slightly higher clock speeds and CPU processing power achieved in demonstrations and competitive overclocking. Two examples are Thermal Grizzly Conductonaut and Coolaboratory Liquid Ultra, with thermal conductivities of 73 and 38.4 W/mK respectively. Unlike ordinary thermal compounds which are easy to apply and present a low risk of damaging hardware, galinstan is electrically conductive and causes liquid metal embrittlement in many metals including aluminum which is commonly used in heatsinks. Despite these challenges the users who are successful with their application do report good results. In August 2020, Sony Interactive Entertainment patented a galinstan based thermal interface solution suitable for mass production, for use on the PlayStation 5. Galinstan is difficult to use for cooling fission based nuclear reactors, because indium has a high absorption cross section for thermal neutrons, efficiently absorbing them and inhibiting the fission reaction. Conversely, it is being investigated as a possible coolant for fusion reactors. Its nonreactivity makes it safer than other liquid metals, such as lithium and mercury. The wetting characteristics of galinstan can be utilized to fabricate conductive patterns, allowing it to be used as a liquid, deformable conductor in soft robotics and stretchable electronics. Galinstan can be used to replace wires, interconnects, and electrodes as well as the conductive element in inductor coils and dielectric composites for soft capacitors. The metal flows from a nozzle downward at a high speed, and the high intensity electron source is focused upon it. The rapid flow of metal carries current, but the physical flow prevents a great deal of anode heating (due to forced convective heat removal), and the high boiling point of galinstan inhibits vaporization of the anode.