Galinstan

Galinstan es el nombre comercial de una aleación compuesta de galio, indio y estaño que se funde a -19 °C (-2 °F) y, por tanto, es líquida a temperatura ambiente. En la literatura científica, galinstan también se utiliza para denotar la aleación eutéctica de galio, indio y estaño, que se funde alrededor de +11 °C (52 °F). El producto comercial Galinstan no es una aleación eutéctica, sino una aleación casi eutéctica. Además, es probable que haya agregado fundente para mejorar la fluidez, reducir la temperatura de fusión y reducir la tensión superficial.

El galinstan eutéctico está compuesto de 68,5% Ga, 21,5% In y 10,0% Sn (en peso).

Debido a la baja toxicidad y la baja reactividad de sus metales componentes, el galinstan ha reemplazado el mercurio líquido tóxico o la aleación reactiva NaK en muchas aplicaciones.

Nombre

El nombre "galinstan" es un acrónimo de gallio, indio y stannum (en latín, "estaño"). La marca "Gainstan" es una marca registrada de la empresa alemana Geratherm [de].

Propiedades físicas

• Punto de boiling: √ 1300 °C
• Presión de vapor: c) 10⁻⁸ Torr (a 500 °C)
• Solubilidad: Insoluble en agua o solventes orgánicos
• Viscosidad: 0.0024 Pa·s (a 20 °C)
• Conductividad térmica: 16.5 W·m⁻¹·K⁻¹
• Conductividad eléctrica: 3.46×10⁶ S/m (a las 20 °C)
• Tensión superficial: s = 0,35–0,718 N/m (a 20 °C, dependiente del productor)

En presencia de oxígeno en concentraciones superiores a 1 ppm, la superficie del galinstan a granel se oxida a Ga2O3. A diferencia del mercurio, el galinstan tiende a humedecerse y se adhiere a muchos materiales, incluido el vidrio, debido al óxido de su superficie. Esto puede limitar su uso como material de reemplazo directo en algunas situaciones, pero también puede utilizarse en algunas situaciones.

Usos

Galinstan puede reemplazar el mercurio en los termómetros a temperaturas moderadas.

El Galileo tiene mayor reflectividad y menor densidad que el mercurio. En la astronomía, puede sustituir el mercurio en telescopios de espejo líquido.

Los entusiastas y overclockers suelen utilizar metales o aleaciones como galinstan, que son líquidos a temperatura ambiente, como interfaz térmica para enfriar el hardware de la computadora, donde su mayor conductividad térmica en comparación con las pastas térmicas y los epoxis térmicos puede permitir velocidades de reloj y CPU ligeramente más altas. potencia de procesamiento lograda en demostraciones y overclocking competitivo. Dos ejemplos son Thermal Grizzly Conductonaut y Coolaboratory Liquid Ultra, con conductividades térmicas de 73 y 38,4 W/mK respectivamente. A diferencia de los compuestos térmicos comunes que son fáciles de aplicar y presentan un bajo riesgo de dañar el hardware, galinstan es conductor de electricidad y causa fragilidad del metal líquido en muchos metales, incluido el aluminio, que se usa comúnmente en disipadores de calor. A pesar de estos desafíos, los usuarios que tienen éxito con su aplicación reportan buenos resultados. En agosto de 2020, Sony Interactive Entertainment patentó una solución de interfaz térmica basada en galinstan adecuada para la producción en masa, para su uso en PlayStation 5.

Galinstan es difícil de usar para enfriar reactores nucleares basados en fisión, porque el indio tiene una sección transversal de alta absorción de neutrones térmicos, absorbiéndolos eficientemente e inhibiendo la reacción de fisión. Por el contrario, se está investigando como posible refrigerante para reactores de fusión. Su no reactividad lo hace más seguro que otros metales líquidos, como el litio y el mercurio.

Las características de humectación del galinstan se pueden utilizar para fabricar patrones conductores, lo que permite su uso como conductor líquido y deformable en robótica blanda y electrónica estirable. Galinstan se puede utilizar para reemplazar cables, interconexiones y electrodos, así como el elemento conductor en bobinas inductoras y compuestos dieléctricos para condensadores blandos.

Equipo de rayos X

Se pueden obtener fuentes de intensidad extremadamente alta con una fuente de rayos X que utiliza un ánodo de galinstan de metal líquido de rayos X de 9,25 keV (línea K-alfa de galio) para microscopía de fase de rayos X de tejido fijo (como cerebro de ratón), desde un punto focal de aproximadamente 10 μm × 10 μm, y vóxeles tridimensionales de aproximadamente un micrómetro cúbico. El metal fluye desde una boquilla hacia abajo a gran velocidad y la fuente de electrones de alta intensidad se enfoca sobre él. El rápido flujo de metal transporta corriente, pero el flujo físico evita una gran cantidad de calentamiento del ánodo (debido a la eliminación de calor por convección forzada) y el alto punto de ebullición del galinstan inhibe la vaporización del ánodo.