एक प्रकारचा धातू आहे जो खूप जादुई आहे. दैनंदिन जीवनात तो पारा सारख्या द्रव स्वरूपात दिसतो. जर तुम्ही तो कॅनवर टाकला तर तुम्हाला आश्चर्य वाटेल की बाटली कागदासारखी नाजूक होते आणि फक्त एका धक्क्याने ती तुटते. याव्यतिरिक्त, तांबे आणि लोखंडासारख्या धातूंवर टाकल्याने देखील ही परिस्थिती उद्भवते, ज्याला "मेटल टर्मिनेटर" म्हणता येईल. त्यात अशी वैशिष्ट्ये का आहेत? आज आपण धातू गॅलियमच्या जगात प्रवेश करू.
१, कोणता घटक आहे?गॅलियम धातू
गॅलियम मूलद्रव्य हे घटकांच्या आवर्त सारणीमध्ये चौथ्या कालावधी IIIA गटात आहे. शुद्ध गॅलियमचा वितळण्याचा बिंदू खूपच कमी असतो, फक्त २९.७८ ℃, परंतु उत्कलन बिंदू २२०४.८ ℃ इतका उच्च असतो. उन्हाळ्यात, त्यातील बहुतेक भाग द्रव स्वरूपात अस्तित्वात असतो आणि तळहातावर ठेवल्यास ते वितळवता येते. वरील गुणधर्मांवरून, आपण समजू शकतो की गॅलियम त्याच्या कमी वितळण्याच्या बिंदूमुळे इतर धातूंना तंतोतंत गंजू शकतो. द्रव गॅलियम इतर धातूंसह मिश्रधातू बनवते, जी आधी उल्लेख केलेली जादुई घटना आहे. पृथ्वीच्या कवचात त्याचे प्रमाण फक्त ०.००१% आहे आणि त्याचे अस्तित्व १४० वर्षांपूर्वीपर्यंत शोधले गेले नव्हते. १८७१ मध्ये, रशियन रसायनशास्त्रज्ञ मेंडेलीव्ह यांनी घटकांच्या आवर्त सारणीचा सारांश दिला आणि भाकीत केले की जस्त नंतर, अॅल्युमिनियमच्या खाली एक घटक देखील आहे, ज्याचे गुणधर्म अॅल्युमिनियमसारखे आहेत आणि त्याला "अॅल्युमिनियमसारखे घटक" म्हणतात. १८७५ मध्ये, जेव्हा फ्रेंच शास्त्रज्ञ बोवाबॉर्डलँड त्याच कुटुंबातील धातू घटकांच्या वर्णक्रमीय रेषेच्या नियमांचा अभ्यास करत होते, तेव्हा त्यांना स्फॅलेराइट (ZnS) मध्ये एक विचित्र प्रकाश पट्टा आढळला, म्हणून त्यांना हा "अॅल्युमिनियमसारखा घटक" सापडला, आणि नंतर त्यांनी त्यांच्या मातृभूमी फ्रान्स (गॉल, लॅटिन गॅलिया) च्या नावावरून त्याचे नाव ठेवले, ज्याचे प्रतीक Ga हे घटक आहे, त्यामुळे गॅलियम रासायनिक घटक शोधाच्या इतिहासात भाकित केलेला पहिला घटक बनला आणि नंतर प्रयोगांमध्ये पुष्टी केलेला घटक सापडला.
गॅलियम प्रामुख्याने चीन, जर्मनी, फ्रान्स, ऑस्ट्रेलिया, कझाकस्तान आणि जगातील इतर देशांमध्ये वितरित केले जाते, त्यापैकी चीनच्या गॅलियम संसाधनांच्या साठ्यात जगातील एकूण साठ्याचा 95% पेक्षा जास्त वाटा आहे, जो प्रामुख्याने शांक्सी, गुईझोउ, युनान, हेनान, गुआंग्शी आणि इतर ठिकाणी वितरित केला जातो [1]. वितरण प्रकाराच्या बाबतीत, शांक्सी, शेडोंग आणि इतर ठिकाणी प्रामुख्याने बॉक्साईट, युनान आणि इतर ठिकाणी टिन अयस्क आणि हुनान आणि इतर ठिकाणी प्रामुख्याने स्फॅलेराइट आढळतात. गॅलियम धातूच्या शोधाच्या सुरुवातीला, त्याच्या वापरावर संबंधित संशोधनाच्या अभावामुळे, लोक नेहमीच असे मानत आले आहेत की ते कमी वापरण्यायोग्य धातू आहे. तथापि, माहिती तंत्रज्ञानाच्या सतत विकासासह आणि नवीन ऊर्जा आणि उच्च तंत्रज्ञानाच्या युगासह, गॅलियम धातूला माहिती क्षेत्रात एक महत्त्वाची सामग्री म्हणून लक्ष वेधले गेले आहे आणि त्याची मागणी देखील मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे.
२, धातू गॅलियमचे अनुप्रयोग क्षेत्र
१. सेमीकंडक्टर फील्ड
गॅलियमचा वापर प्रामुख्याने अर्धवाहक पदार्थांच्या क्षेत्रात केला जातो, ज्यामध्ये गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) पदार्थ सर्वात जास्त वापरला जातो आणि तंत्रज्ञान सर्वात परिपक्व आहे. माहिती प्रसाराचे वाहक म्हणून, गॅलियमच्या एकूण वापराच्या 80% ते 85% अर्धवाहक पदार्थ असतात, जे प्रामुख्याने वायरलेस कम्युनिकेशनमध्ये वापरले जातात. गॅलियम आर्सेनाइड पॉवर अॅम्प्लिफायर्स संप्रेषण प्रसार गती 4G नेटवर्कच्या 100 पट वाढवू शकतात, जे 5G युगात प्रवेश करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावू शकतात. शिवाय, गॅलियमचा वापर त्याच्या थर्मल वैशिष्ट्यांमुळे, कमी वितळण्याचा बिंदू, उच्च थर्मल चालकता आणि चांगल्या प्रवाह कार्यक्षमतेमुळे अर्धवाहक अनुप्रयोगांमध्ये उष्णता नष्ट करण्याचे माध्यम म्हणून केला जाऊ शकतो. थर्मल इंटरफेस पदार्थांमध्ये गॅलियम आधारित मिश्रधातूच्या स्वरूपात गॅलियम धातू वापरल्याने इलेक्ट्रॉनिक घटकांची उष्णता नष्ट करण्याची क्षमता आणि कार्यक्षमता सुधारू शकते.
२. 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 अर्धवाहक पदार्थांमध्ये कॉपर इंडियम गॅलियम सेलेनियम पातळ फिल्म (CIGS) पेशी शोधल्या आहेत [3]. CIGS पेशींमध्ये कमी उत्पादन खर्च, मोठ्या बॅच उत्पादन आणि उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दराचे फायदे आहेत, त्यामुळे विकासाच्या विस्तृत शक्यता आहेत. दुसरे म्हणजे, गॅलियम आर्सेनाइड सौर पेशींमध्ये इतर पदार्थांपासून बनवलेल्या पातळ फिल्म पेशींच्या तुलनेत रूपांतरण कार्यक्षमतेत लक्षणीय फायदे आहेत. तथापि, गॅलियम आर्सेनाइड सामग्रीच्या उच्च उत्पादन खर्चामुळे, ते सध्या प्रामुख्याने अवकाश आणि लष्करी क्षेत्रात वापरले जातात.
३. हायड्रोजन ऊर्जा
जगभरातील ऊर्जा संकटाची वाढती जाणीव असल्याने, लोक नॉन-नूतनीकरणीय ऊर्जा स्रोत बदलण्याचा प्रयत्न करीत आहेत, ज्यामध्ये हायड्रोजन ऊर्जा वेगळी दिसते. तथापि, हायड्रोजन साठवणूक आणि वाहतुकीची उच्च किंमत आणि कमी सुरक्षितता या तंत्रज्ञानाच्या विकासात अडथळा आणते. कवचातील सर्वात मुबलक धातू घटक म्हणून, अॅल्युमिनियम विशिष्ट परिस्थितीत पाण्याशी प्रतिक्रिया देऊन हायड्रोजन तयार करू शकते, जे एक आदर्श हायड्रोजन साठवणूक सामग्री आहे. तथापि, धातूच्या अॅल्युमिनियमच्या पृष्ठभागावर सहज ऑक्सिडेशन झाल्यामुळे दाट अॅल्युमिनियम ऑक्साईड फिल्म तयार होते, जी प्रतिक्रिया रोखते, संशोधकांना असे आढळून आले आहे की कमी वितळण्याच्या बिंदूवर धातू गॅलियम अॅल्युमिनियमसह मिश्रधातू तयार करू शकते आणि गॅलियम पृष्ठभागावरील अॅल्युमिनियम ऑक्साईड कोटिंग विरघळवू शकते, ज्यामुळे प्रतिक्रिया पुढे जाऊ शकते [4], आणि धातू गॅलियमचा पुनर्वापर आणि पुनर्वापर केला जाऊ शकतो. अॅल्युमिनियम गॅलियम मिश्रधातूच्या सामग्रीचा वापर जलद तयारी आणि हायड्रोजन ऊर्जेची सुरक्षित साठवणूक आणि वाहतूक, सुरक्षितता, अर्थव्यवस्था आणि पर्यावरण संरक्षण सुधारण्याची समस्या मोठ्या प्रमाणात सोडवतो.
४. वैद्यकीय क्षेत्र
गॅलियमचा वापर त्याच्या अद्वितीय रेडिएशन गुणधर्मांमुळे वैद्यकीय क्षेत्रात सामान्यतः केला जातो, जो घातक ट्यूमरचे इमेजिंग आणि प्रतिबंध करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. गॅलियम संयुगांमध्ये स्पष्ट अँटीफंगल आणि अँटीबॅक्टेरियल क्रिया असतात आणि शेवटी ते बॅक्टेरियाच्या चयापचयात व्यत्यय आणून निर्जंतुकीकरण साध्य करतात. आणि गॅलियम मिश्रधातूंचा वापर थर्मामीटर बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जसे की गॅलियम इंडियम टिन थर्मामीटर, एक नवीन प्रकारचा द्रव धातू मिश्रधातू जो सुरक्षित, विषारी नसलेला आणि पर्यावरणास अनुकूल आहे आणि विषारी पारा थर्मामीटर बदलण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. याव्यतिरिक्त, गॅलियम आधारित मिश्रधातूचा एक विशिष्ट प्रमाणात पारंपारिक चांदीच्या मिश्रणाची जागा घेतो आणि क्लिनिकल अनुप्रयोगांमध्ये नवीन दंत भरण्याचे साहित्य म्हणून वापरला जातो.
३, आउटलुक
जरी चीन जगातील गॅलियमच्या प्रमुख उत्पादकांपैकी एक असला तरी, चीनच्या गॅलियम उद्योगात अजूनही अनेक समस्या आहेत. सहचर खनिज म्हणून गॅलियमचे प्रमाण कमी असल्याने, गॅलियम उत्पादन उद्योग विखुरलेले आहेत आणि औद्योगिक साखळीत कमकुवत दुवे आहेत. खाण प्रक्रियेत गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण होते आणि उच्च-शुद्धता असलेल्या गॅलियमची उत्पादन क्षमता तुलनेने कमकुवत आहे, प्रामुख्याने कमी किमतीत खडबडीत गॅलियम निर्यात करण्यावर आणि उच्च किमतीत परिष्कृत गॅलियम आयात करण्यावर अवलंबून आहे. तथापि, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, लोकांच्या राहणीमानात सुधारणा आणि माहिती आणि ऊर्जा क्षेत्रात गॅलियमचा व्यापक वापर, गॅलियमची मागणी देखील वेगाने वाढेल. उच्च-शुद्धता असलेल्या गॅलियमच्या तुलनेने मागासलेल्या उत्पादन तंत्रज्ञानामुळे चीनच्या औद्योगिक विकासावर अपरिहार्यपणे अडचणी येतील. चीनमध्ये विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा उच्च-गुणवत्तेचा विकास साध्य करण्यासाठी नवीन तंत्रज्ञान विकसित करणे खूप महत्वाचे आहे.
पोस्ट वेळ: मे-१७-२०२३