മെറ്റൽ ടെർമിനേറ്റർ - ഗാലിയം

വളരെ മാന്ത്രികമായ ഒരുതരം ലോഹമുണ്ട്. ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ, ഇത് മെർക്കുറി പോലെ ദ്രാവക രൂപത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. നിങ്ങൾ അത് ഒരു ക്യാനിൽ ഇട്ടാൽ, കുപ്പി കടലാസ് പോലെ ദുർബലമാകുന്നത് കണ്ട് നിങ്ങൾ ആശ്ചര്യപ്പെടും, മാത്രമല്ല അത് ഒരു കുത്തുകൊണ്ട് പൊട്ടിപ്പോകുകയും ചെയ്യും. കൂടാതെ, ചെമ്പ്, ഇരുമ്പ് തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളിൽ ഇത് വീഴുന്നതും ഈ അവസ്ഥയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു, ഇതിനെ "മെറ്റൽ ടെർമിനേറ്റർ" എന്ന് വിളിക്കാം. എന്താണ് ഇതിന് അത്തരം സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ടാകുന്നത്? ഇന്ന് നമ്മൾ ലോഹ ഗാലിയത്തിൻ്റെ ലോകത്തേക്ക് പ്രവേശിക്കും.

1, എന്താണ് ഘടകംഗാലിയം ലോഹം

മൂലകങ്ങളുടെ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലെ നാലാമത്തെ കാലഘട്ടം IIIA ഗ്രൂപ്പിലാണ് ഗാലിയം മൂലകം. ശുദ്ധമായ ഗാലിയത്തിൻ്റെ ദ്രവണാങ്കം വളരെ കുറവാണ്, 29.78 ℃ മാത്രം, എന്നാൽ തിളനില 2204.8 ℃ വരെ ഉയർന്നതാണ്. വേനൽക്കാലത്ത്, അതിൽ ഭൂരിഭാഗവും ഒരു ദ്രാവകമായി നിലനിൽക്കുന്നു, ഈന്തപ്പനയിൽ വയ്ക്കുമ്പോൾ ഉരുകാൻ കഴിയും. മേൽപ്പറഞ്ഞ ഗുണങ്ങളിൽ നിന്ന്, ഗാലിയത്തിന് അതിൻ്റെ കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കം കാരണം മറ്റ് ലോഹങ്ങളെ കൃത്യമായി നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാം. ലിക്വിഡ് ഗാലിയം മറ്റ് ലോഹങ്ങളുമായി അലോയ് ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ച മാന്ത്രിക പ്രതിഭാസമാണ്. ഭൂമിയുടെ പുറംതോടിലെ അതിൻ്റെ ഉള്ളടക്കം ഏകദേശം 0.001% മാത്രമാണ്, 140 വർഷം മുമ്പ് വരെ അതിൻ്റെ അസ്തിത്വം കണ്ടെത്തിയിരുന്നില്ല. 1871-ൽ റഷ്യൻ രസതന്ത്രജ്ഞനായ മെൻഡലീവ് മൂലകങ്ങളുടെ ആവർത്തനപ്പട്ടിക സംഗ്രഹിക്കുകയും സിങ്കിനുശേഷം അലൂമിനിയത്തിന് താഴെയുള്ള ഒരു മൂലകവും ഉണ്ടെന്ന് പ്രവചിക്കുകയും അലൂമിനിയത്തിന് സമാനമായ ഗുണങ്ങളുള്ളതും "അലുമിനിയം പോലുള്ള മൂലകം" എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നതുമാണ്. 1875-ൽ, ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ബോവാബോർഡ്‌ലാൻഡ് ഒരേ കുടുംബത്തിലെ ലോഹ മൂലകങ്ങളുടെ സ്പെക്ട്രൽ ലൈൻ നിയമങ്ങൾ പഠിക്കുമ്പോൾ, സ്ഫാലറൈറ്റിൽ (ZnS) ഒരു വിചിത്രമായ ലൈറ്റ് ബാൻഡ് കണ്ടെത്തി, അതിനാൽ അദ്ദേഹം ഈ "അലൂമിനിയം പോലുള്ള മൂലകം" കണ്ടെത്തി, തുടർന്ന് അതിന് തൻ്റെ മാതൃരാജ്യത്തിൻ്റെ പേര് നൽകി. ഫ്രാൻസ് (Gaul, Latin Gallia), ഈ മൂലകത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കാൻ Ga എന്ന ചിഹ്നം ഉള്ളതിനാൽ, രാസ മൂലക കണ്ടെത്തലിൻ്റെ ചരിത്രത്തിൽ ആദ്യമായി പ്രവചിക്കപ്പെട്ട മൂലകമായി ഗാലിയം മാറി, തുടർന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ച മൂലകം കണ്ടെത്തി പരീക്ഷണങ്ങളിൽ.

ഗാലിയം പ്രധാനമായും ചൈന, ജർമ്മനി, ഫ്രാൻസ്, ഓസ്‌ട്രേലിയ, കസാക്കിസ്ഥാൻ എന്നിവിടങ്ങളിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതിൽ ചൈനയുടെ ഗാലിയം റിസോഴ്‌സ് ശേഖരം ലോകത്തെ മൊത്തം 95% ത്തിലധികം വരും, പ്രധാനമായും ഷാങ്‌സി, ഗുയ്‌ഷോ, യുനാൻ, ഹെനാൻ, ഗുവാങ്‌സി എന്നിവിടങ്ങളിൽ വിതരണം ചെയ്യുന്നു. മറ്റ് സ്ഥലങ്ങളും [1]. വിതരണ തരത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, ഷാൻസി, ഷാൻഡോംഗ് എന്നിവയും മറ്റ് സ്ഥലങ്ങളും പ്രധാനമായും ബോക്‌സൈറ്റിലും യുനാനും മറ്റ് സ്ഥലങ്ങളും ടിൻ അയിരിലും ഹുനാനും മറ്റ് സ്ഥലങ്ങളും പ്രധാനമായും സ്ഫാലറൈറ്റിലാണ് നിലനിൽക്കുന്നത്. ഗാലിയം ലോഹത്തിൻ്റെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ, അതിൻ്റെ പ്രയോഗത്തെക്കുറിച്ച് അനുബന്ധ ഗവേഷണങ്ങളുടെ അഭാവം മൂലം, ആളുകൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ഇത് കുറഞ്ഞ ഉപയോഗക്ഷമതയുള്ള ലോഹമാണെന്ന് വിശ്വസിച്ചിരുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, വിവരസാങ്കേതികവിദ്യയുടെ തുടർച്ചയായ വികസനവും പുതിയ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെയും ഹൈടെക്കിൻ്റെയും കാലഘട്ടത്തിൽ, ഗാലിയം ലോഹം വിവര മേഖലയിലെ ഒരു പ്രധാന വസ്തുവായി ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്, മാത്രമല്ല അതിൻ്റെ ആവശ്യകതയും വളരെയധികം വർദ്ധിച്ചു.

2, മെറ്റൽ ഗാലിയത്തിൻ്റെ ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡുകൾ

1. അർദ്ധചാലക ഫീൽഡ്

ഗാലിയം പ്രധാനമായും അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ മേഖലയിലാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്, ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs) മെറ്റീരിയൽ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, സാങ്കേതികവിദ്യ ഏറ്റവും പക്വതയുള്ളതാണ്. വിവര വ്യാപനത്തിൻ്റെ ഒരു കാരിയർ എന്ന നിലയിൽ, ഗാലിയത്തിൻ്റെ മൊത്തം ഉപഭോഗത്തിൻ്റെ 80% മുതൽ 85% വരെ അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികൾ വഹിക്കുന്നു, പ്രധാനമായും വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് പവർ ആംപ്ലിഫയറുകൾക്ക് ആശയവിനിമയ പ്രക്ഷേപണ വേഗത 4G നെറ്റ്‌വർക്കുകളേക്കാൾ 100 മടങ്ങ് വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് 5G യുഗത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കും. മാത്രമല്ല, ഗാലിയത്തിൻ്റെ താപ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ, കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കം, ഉയർന്ന താപ ചാലകത, നല്ല ഒഴുക്ക് പ്രകടനം എന്നിവ കാരണം അർദ്ധചാലക പ്രയോഗങ്ങളിൽ താപ വിസർജ്ജന മാധ്യമമായി ഉപയോഗിക്കാം. തെർമൽ ഇൻ്റർഫേസ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഗാലിയം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അലോയ് രൂപത്തിൽ ഗാലിയം ലോഹം പ്രയോഗിക്കുന്നത് ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ താപ വിസർജ്ജന ശേഷിയും കാര്യക്ഷമതയും മെച്ചപ്പെടുത്തും.

2. സോളാർ സെല്ലുകൾ

സോളാർ സെല്ലുകളുടെ വികസനം ആദ്യകാല മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകളിൽ നിന്ന് പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ നേർത്ത ഫിലിം സെല്ലുകളിലേക്ക് മാറിയിരിക്കുന്നു. പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ നേർത്ത ഫിലിം സെല്ലുകളുടെ ഉയർന്ന വില കാരണം, ഗവേഷകർ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളിൽ കോപ്പർ ഇൻഡിയം ഗാലിയം സെലിനിയം തിൻ ഫിലിം (സിഐജിഎസ്) കോശങ്ങൾ കണ്ടെത്തി [3]. CIGS സെല്ലുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ്, വലിയ ബാച്ച് ഉൽപ്പാദനം, ഉയർന്ന ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തന നിരക്ക് എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അങ്ങനെ വിശാലമായ വികസന സാധ്യതകളുണ്ട്. രണ്ടാമതായി, മറ്റ് വസ്തുക്കളാൽ നിർമ്മിച്ച നേർത്ത ഫിലിം സെല്ലുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് സോളാർ സെല്ലുകൾക്ക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയിൽ കാര്യമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് വസ്തുക്കളുടെ ഉയർന്ന ഉൽപാദനച്ചെലവ് കാരണം, അവ നിലവിൽ പ്രധാനമായും എയ്റോസ്പേസ്, സൈനിക മേഖലകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

3. ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജം

ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഊർജ്ജ പ്രതിസന്ധിയെക്കുറിച്ചുള്ള അവബോധം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജം വേറിട്ടുനിൽക്കുന്ന പുനരുപയോഗിക്കാനാവാത്ത ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ ആളുകൾ ശ്രമിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണത്തിൻ്റെയും ഗതാഗതത്തിൻ്റെയും ഉയർന്ന വിലയും കുറഞ്ഞ സുരക്ഷയും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിന് തടസ്സമാകുന്നു. പുറംതോടിലെ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ ലോഹ മൂലകമെന്ന നിലയിൽ, ചില വ്യവസ്ഥകളിൽ ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ അലൂമിനിയത്തിന് ജലവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് അനുയോജ്യമായ ഒരു ഹൈഡ്രജൻ സംഭരണ ​​വസ്തുവാണ്, എന്നിരുന്നാലും, ലോഹ അലുമിനിയം ഉപരിതലത്തിലെ എളുപ്പത്തിലുള്ള ഓക്സിഡേഷൻ കാരണം സാന്ദ്രമായ അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് ഫിലിം രൂപപ്പെടുന്നു. , പ്രതികരണത്തെ തടയുന്ന, കുറഞ്ഞ ദ്രവണാങ്കം ലോഹമായ ഗാലിയത്തിന് അലൂമിനിയവുമായി ഒരു അലോയ് ഉണ്ടാക്കാൻ കഴിയുമെന്നും ഗാലിയത്തിന് ഉപരിതലത്തെ അലിയിക്കാമെന്നും ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് കോട്ടിംഗ്, പ്രതിപ്രവർത്തനം തുടരാൻ അനുവദിക്കുന്നു [4], ലോഹ ഗാലിയം റീസൈക്കിൾ ചെയ്യാനും വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയും. അലുമിനിയം ഗാലിയം അലോയ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപയോഗം ഹൈഡ്രജൻ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള തയ്യാറാക്കലും സുരക്ഷിത സംഭരണവും ഗതാഗതവും, സുരക്ഷ, സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥ, പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള പ്രശ്നം വളരെയധികം പരിഹരിക്കുന്നു.

4. മെഡിക്കൽ ഫീൽഡ്

മാരകമായ മുഴകൾ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനും തടയുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കാവുന്ന റേഡിയേഷൻ ഗുണങ്ങൾ കാരണം ഗാലിയം മെഡിക്കൽ രംഗത്ത് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗാലിയം സംയുക്തങ്ങൾക്ക് വ്യക്തമായ ആൻറി ഫംഗൽ, ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉണ്ട്, ആത്യന്തികമായി ബാക്ടീരിയൽ മെറ്റബോളിസത്തിൽ ഇടപെടുന്നതിലൂടെ വന്ധ്യംകരണം കൈവരിക്കുന്നു. ഗാലിയം ഇൻഡിയം ടിൻ തെർമോമീറ്ററുകൾ പോലെയുള്ള തെർമോമീറ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഗാലിയം അലോയ്കൾ ഉപയോഗിക്കാം, ഇത് സുരക്ഷിതവും വിഷരഹിതവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമായ ഒരു പുതിയ തരം ദ്രാവക ലോഹ അലോയ്, വിഷ മെർക്കുറി തെർമോമീറ്ററുകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. കൂടാതെ, ഗാലിയം അധിഷ്‌ഠിത അലോയ്‌യുടെ ഒരു നിശ്ചിത അനുപാതം പരമ്പരാഗത സിൽവർ അമാൽഗത്തെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു, ഇത് പുതിയ ഡെൻ്റൽ ഫില്ലിംഗ് മെറ്റീരിയലായി ക്ലിനിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

3, ഔട്ട്ലുക്ക്

ലോകത്ത് ഗാലിയം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്രധാന രാജ്യങ്ങളിലൊന്ന് ചൈനയാണെങ്കിലും ചൈനയുടെ ഗാലിയം വ്യവസായത്തിൽ ഇപ്പോഴും നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങളുണ്ട്. ഒരു കമ്പാനിയൻ മിനറൽ എന്ന നിലയിൽ ഗാലിയത്തിൻ്റെ കുറഞ്ഞ ഉള്ളടക്കം കാരണം, ഗാലിയം ഉൽപ്പാദന സംരംഭങ്ങൾ ചിതറിക്കിടക്കുന്നു, വ്യാവസായിക ശൃംഖലയിൽ ദുർബലമായ കണ്ണികളുണ്ട്. ഖനന പ്രക്രിയയിൽ ഗുരുതരമായ പരിസ്ഥിതി മലിനീകരണമുണ്ട്, ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള ഗാലിയത്തിൻ്റെ ഉൽപാദന ശേഷി താരതമ്യേന ദുർബലമാണ്, പ്രധാനമായും കുറഞ്ഞ വിലയ്ക്ക് നാടൻ ഗാലിയം കയറ്റുമതി ചെയ്യുന്നതും ഉയർന്ന വിലയ്ക്ക് ശുദ്ധീകരിച്ച ഗാലിയം ഇറക്കുമതി ചെയ്യുന്നതും ആണ്. എന്നിരുന്നാലും, ശാസ്ത്രത്തിൻ്റെയും സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികസനം, ജനങ്ങളുടെ ജീവിതനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തൽ, വിവര-ഊർജ്ജ മേഖലകളിൽ ഗാലിയത്തിൻ്റെ വ്യാപകമായ പ്രയോഗം എന്നിവയ്ക്കൊപ്പം ഗാലിയത്തിൻ്റെ ആവശ്യകതയും അതിവേഗം വർദ്ധിക്കും. ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള ഗാലിയത്തിൻ്റെ താരതമ്യേന പിന്നോക്കം നിൽക്കുന്ന ഉൽപ്പാദന സാങ്കേതികവിദ്യ ചൈനയുടെ വ്യാവസായിക വികസനത്തിൽ അനിവാര്യമായും തടസ്സങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കും. ചൈനയിൽ ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള വികസനം കൈവരിക്കുന്നതിന് പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്.