Composites de type mastic de gallium métal avec un potentiel d'application dans le monde réel
(a) Le gallium liquide est versé dans un récipient. (b) Mastic de gallium moulé en boule. (c) Diverses figurines en mastic de gallium. (d) Mastic de gallium coupé par une lame. (e) Le mécanisme de formation du mastic de gallium implique que des particules de charge soient encapsulées par une couche d'oxyde de gallium et incorporées dans le gallium. Crédit : Institut des sciences fondamentales (IBS)
Le gallium est un élément très utile qui a accompagné l'avancement de la civilisation humaine tout au long du 20e siècle. Le gallium est désigné comme élément technologiquement critique, car il est essentiel pour la fabrication de semi-conducteurs et de transistors. Notamment, le nitrure de gallium et les composés apparentés ont permis la découverte de la LED bleue, qui était la clé finale dans le développement d'un système d'éclairage LED blanc économe en énergie et durable. Cette découverte a conduit à l'attribution du prix Nobel de physique 2014. On estime que jusqu'à 98 % de la demande de gallium provient de l'industrie des semi-conducteurs et de l'électronique.
En plus de son utilisation en électronique, les propriétés physiques uniques du gallium ont conduit à son utilisation dans d'autres domaines. Le gallium lui-même est un métal avec un point de fusion très bas et est un liquide juste au-dessus de la température ambiante (30 °C). Aussi, le gallium est capable de former plusieurs systèmes eutectiques (alliages qui ont un point de fusion inférieur à n'importe lequel de ses constituants, y compris le gallium) avec un certain nombre d'autres métaux. Le gallium pur et ces alliages de métaux liquides à base de gallium ont une tension superficielle élevée et sont considérés comme "non étalables" sur la plupart des surfaces. Cela les rend difficiles à manipuler, forme, ou processus, ce qui limite leur potentiel d'application dans le monde réel. Cependant, une découverte récente a peut-être ouvert la possibilité d'une utilisation plus large du gallium dans le domaine des matériaux fonctionnels.
Une équipe de recherche du Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM) au sein de l'Institute for Basic Science (IBS) d'Ulsan, La Corée du Sud et l'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan (UNIST) ont inventé une nouvelle méthode pour incorporer des particules de charge dans du gallium liquide pour créer des composites fonctionnels de métal liquide. L'incorporation de charges transforme le matériau d'un état liquide en une forme de pâte ou de mastic (avec une consistance et une "sensation" similaires au produit commercial "Plasticine") en fonction de la quantité de particules ajoutées. Dans le cas où l'oxyde de graphène (G-O) a été utilisé comme matériau de remplissage, Une teneur en G-O de 1,6 ~ 1,8 % a donné une forme pâteuse, tandis que 3,6% était optimal pour la formation de mastic. Une variété de nouveaux composites de gallium et le mécanisme de leur formation sont décrits dans un article récent publié dans la revue Avancées scientifiques .
