मेटल टर्मिनेटर - गॅलियम

एक प्रकारचा धातू आहे जो खूप जादुई आहे. दैनंदिन जीवनात, ते पारासारख्या द्रव स्वरूपात दिसून येते. जर तुम्ही ती कॅनवर टाकली तर तुम्हाला हे पाहून आश्चर्य वाटेल की बाटली कागदासारखी नाजूक होते आणि ती फक्त एका पोकने तुटते. याव्यतिरिक्त, तांबे आणि लोखंडासारख्या धातूंवर ते सोडल्याने देखील ही परिस्थिती उद्भवते, ज्याला "मेटल टर्मिनेटर" म्हटले जाऊ शकते. अशी वैशिष्ट्ये कशामुळे उद्भवतात? आज आपण धातूच्या गॅलियमच्या जगात प्रवेश करणार आहोत.

1, कोणता घटक आहेगॅलियम धातू

गॅलियम घटक घटकांच्या नियतकालिक सारणीतील चौथ्या कालावधी IIIA गटात आहे. शुद्ध गॅलियमचा वितळण्याचा बिंदू खूप कमी आहे, फक्त 29.78 ℃, परंतु उत्कलन बिंदू 2204.8 ℃ इतका जास्त आहे. उन्हाळ्यात, त्यातील बहुतेक द्रव म्हणून अस्तित्वात असतात आणि तळहातावर ठेवल्यास वितळले जाऊ शकतात. वरील गुणधर्मांवरून, आपण समजू शकतो की गॅलियम त्याच्या कमी वितळण्याच्या बिंदूमुळे इतर धातूंना तंतोतंत गंजू शकतो. द्रव गॅलियम इतर धातूंसह मिश्रधातू बनवते, जी आधी नमूद केलेली जादूची घटना आहे. पृथ्वीच्या कवचामध्ये त्याची सामग्री फक्त 0.001% आहे आणि त्याचे अस्तित्व 140 वर्षांपूर्वीपर्यंत सापडले नव्हते. 1871 मध्ये, रशियन रसायनशास्त्रज्ञ मेंडेलीव्ह यांनी घटकांच्या नियतकालिक सारणीचा सारांश दिला आणि असे भाकीत केले की जस्त नंतर, ॲल्युमिनियमच्या खाली एक घटक देखील आहे, ज्याचे गुणधर्म ॲल्युमिनियमसारखे आहेत आणि त्याला "ॲल्युमिनियम सारखे घटक" म्हणतात. 1875 मध्ये, फ्रेंच शास्त्रज्ञ बोवाबॉर्डलँड जेव्हा त्याच कुटुंबातील धातूच्या घटकांच्या वर्णक्रमीय रेषा नियमांचा अभ्यास करत होते, तेव्हा त्यांना स्फॅलेराइट (ZnS) मध्ये एक विचित्र प्रकाश बँड सापडला, म्हणून त्यांना हा "ॲल्युमिनियम सारखा घटक" सापडला आणि नंतर त्याचे नाव त्याच्या मातृभूमीवरून ठेवले. फ्रान्स (गॉल, लॅटिन गॅलिया), या घटकाचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी Ga चिन्हासह, म्हणून गॅलियम रासायनिक घटकाच्या इतिहासात अंदाज लावलेला पहिला घटक बनला. शोध, आणि नंतर प्रयोगांमध्ये पुष्टी केलेले घटक सापडले.

गॅलियम मुख्यत्वे चीन, जर्मनी, फ्रान्स, ऑस्ट्रेलिया, कझाकस्तान आणि जगातील इतर देशांमध्ये वितरीत केले जाते, ज्यापैकी चीनच्या गॅलियम संसाधनाचा साठा जगातील एकूण 95% पेक्षा जास्त आहे, मुख्यतः शांक्सी, गुइझो, युनान, हेनान, गुआंगक्सी येथे वितरीत केला जातो. आणि इतर ठिकाणे [१]. वितरणाच्या प्रकारानुसार, शांक्सी, शेंडोंग आणि इतर ठिकाणे प्रामुख्याने बॉक्साईट, युनान आणि इतर ठिकाणी कथील धातूमध्ये अस्तित्वात आहेत आणि हुनान आणि इतर ठिकाणे प्रामुख्याने स्फेलेराइटमध्ये अस्तित्वात आहेत. गॅलियम धातूच्या शोधाच्या सुरूवातीस, त्याच्या अनुप्रयोगावर संबंधित संशोधनाच्या अभावामुळे, लोकांचा नेहमीच असा विश्वास आहे की तो कमी उपयोगिता असलेला धातू आहे. तथापि, माहिती तंत्रज्ञानाच्या निरंतर विकासासह आणि नवीन ऊर्जा आणि उच्च-तंत्रज्ञानाच्या युगासह, गॅलियम धातूला माहिती क्षेत्रातील एक महत्त्वाची सामग्री म्हणून लक्ष वेधले गेले आहे आणि त्याची मागणी देखील मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे.

2, मेटल गॅलियमचे ऍप्लिकेशन फील्ड

1. सेमीकंडक्टर फील्ड

गॅलियमचा वापर प्रामुख्याने अर्धसंवाहक साहित्याच्या क्षेत्रात केला जातो, ज्यामध्ये गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) मटेरियल सर्वात जास्त वापरले जाते आणि तंत्रज्ञान सर्वात परिपक्व आहे. माहिती प्रसाराचे वाहक म्हणून, मुख्यतः वायरलेस संप्रेषणामध्ये वापरल्या जाणाऱ्या गॅलियमच्या एकूण वापरापैकी 80% ते 85% सेमीकंडक्टर सामग्रीचा वाटा आहे. गॅलियम आर्सेनाइड पॉवर ॲम्प्लिफायर 4G नेटवर्कच्या तुलनेत 100 पटीने संप्रेषण गती वाढवू शकतात, जे 5G युगात प्रवेश करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावू शकतात. शिवाय, गॅलियमची थर्मल वैशिष्ट्ये, कमी हळुवार बिंदू, उच्च थर्मल चालकता आणि चांगल्या प्रवाह कार्यक्षमतेमुळे सेमीकंडक्टर ऍप्लिकेशन्समध्ये उष्णता नष्ट करण्याचे माध्यम म्हणून वापरले जाऊ शकते. थर्मल इंटरफेस सामग्रीमध्ये गॅलियम आधारित मिश्रधातूच्या स्वरूपात गॅलियम धातूचा वापर केल्यास इलेक्ट्रॉनिक घटकांची उष्णता नष्ट करण्याची क्षमता आणि कार्यक्षमता सुधारू शकते.

2. सौर पेशी

सौर पेशींचा विकास सुरुवातीच्या मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर पेशींपासून पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पातळ फिल्म पेशींपर्यंत झाला आहे. पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पातळ फिल्म पेशींच्या उच्च किमतीमुळे, संशोधकांनी अर्धसंवाहक पदार्थांमध्ये कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनियम थिन फिल्म (CIGS) पेशी शोधल्या आहेत [3]. CIGS सेलमध्ये कमी उत्पादन खर्च, मोठ्या बॅचचे उत्पादन आणि उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दर असे फायदे आहेत, अशा प्रकारे व्यापक विकासाच्या शक्यता आहेत. दुसरे म्हणजे, गॅलियम आर्सेनाइड सौर पेशींचे इतर पदार्थांपासून बनवलेल्या पातळ फिल्म पेशींच्या तुलनेत रूपांतरण कार्यक्षमतेमध्ये महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. तथापि, गॅलियम आर्सेनाइड सामग्रीच्या उच्च उत्पादन खर्चामुळे, ते सध्या प्रामुख्याने एरोस्पेस आणि लष्करी क्षेत्रात वापरले जातात.

3. हायड्रोजन ऊर्जा

जगभरातील ऊर्जेच्या संकटाबाबत वाढत्या जागरूकतामुळे, लोक नूतनीकरण न करता येण्याजोग्या उर्जा स्त्रोतांना पुनर्स्थित करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत, ज्यापैकी हायड्रोजन ऊर्जा वेगळी आहे. तथापि, हायड्रोजन स्टोरेज आणि वाहतुकीची उच्च किंमत आणि कमी सुरक्षितता या तंत्रज्ञानाच्या विकासात अडथळा आणतात. कवचातील सर्वात मुबलक धातू घटक म्हणून, ॲल्युमिनियम विशिष्ट परिस्थितीत हायड्रोजन तयार करण्यासाठी पाण्याशी प्रतिक्रिया देऊ शकतो, जे एक आदर्श हायड्रोजन साठवण सामग्री आहे, तथापि, धातूच्या ॲल्युमिनियमच्या पृष्ठभागाच्या सहज ऑक्सिडेशनमुळे दाट ॲल्युमिनियम ऑक्साईड फिल्म तयार होते. , जी प्रतिक्रिया रोखते, संशोधकांना असे आढळून आले आहे की कमी वितळणारा बिंदू धातू गॅलियम ॲल्युमिनियमसह मिश्र धातु बनवू शकतो आणि गॅलियम पृष्ठभागावरील ॲल्युमिनियम ऑक्साईड कोटिंग विरघळते, ज्यामुळे प्रतिक्रिया पुढे जाऊ शकते [४] आणि मेटल गॅलियमचा पुनर्वापर आणि पुनर्वापर केला जाऊ शकतो. ॲल्युमिनियम गॅलियम मिश्र धातु सामग्रीचा वापर जलद तयारी आणि सुरक्षित साठवण आणि हायड्रोजन उर्जेची वाहतूक, सुरक्षा, अर्थव्यवस्था आणि पर्यावरण संरक्षण सुधारण्याच्या समस्येचे मोठ्या प्रमाणात निराकरण करते.

4. वैद्यकीय क्षेत्र

गॅलियमचा वापर त्याच्या अद्वितीय रेडिएशन गुणधर्मांमुळे वैद्यकीय क्षेत्रात सामान्यतः केला जातो, ज्याचा उपयोग घातक ट्यूमरच्या इमेजिंगसाठी आणि प्रतिबंध करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. गॅलियम यौगिकांमध्ये स्पष्ट अँटीफंगल आणि बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ क्रियाकलाप असतो आणि शेवटी जिवाणू चयापचय मध्ये हस्तक्षेप करून निर्जंतुकीकरण प्राप्त करतात. आणि गॅलियम मिश्र धातुंचा वापर थर्मामीटर बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जसे की गॅलियम इंडियम टिन थर्मामीटर, एक नवीन प्रकारचा द्रव धातू मिश्र धातु जो सुरक्षित, गैर-विषारी आणि पर्यावरणास अनुकूल आहे आणि विषारी पारा थर्मामीटर बदलण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, गॅलियम आधारित मिश्रधातूचे विशिष्ट प्रमाण पारंपारिक चांदीच्या मिश्रणाची जागा घेते आणि नवीन डेंटल फिलिंग सामग्री म्हणून क्लिनिकल ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते.

3, आउटलुक

जरी चीन हा जगातील मुख्य गॅलियम उत्पादक देशांपैकी एक असला तरी चीनच्या गॅलियम उद्योगात अजूनही अनेक समस्या आहेत. सहचर खनिज म्हणून गॅलियमची सामग्री कमी असल्यामुळे, गॅलियम उत्पादन उपक्रम विखुरलेले आहेत आणि औद्योगिक साखळीत कमकुवत दुवे आहेत. खाण प्रक्रियेत गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण होते, आणि उच्च-शुद्धता गॅलियमची उत्पादन क्षमता तुलनेने कमकुवत आहे, मुख्यत्वे कमी किमतीत खडबडीत गॅलियम निर्यात करणे आणि उच्च किमतीत परिष्कृत गॅलियम आयात करणे यावर अवलंबून आहे. तथापि, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, लोकांच्या राहणीमानात सुधारणा आणि माहिती आणि उर्जेच्या क्षेत्रात गॅलियमचा व्यापक वापर, गॅलियमची मागणी देखील वेगाने वाढेल. उच्च-शुद्धता गॅलियमच्या तुलनेने मागास उत्पादन तंत्रज्ञानामुळे चीनच्या औद्योगिक विकासावर अपरिहार्यपणे अडथळे येतील. चीनमध्ये विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा उच्च दर्जाचा विकास साधण्यासाठी नवीन तंत्रज्ञान विकसित करणे खूप महत्त्वाचे आहे.