મેટલ ટર્મિનેટર - ગેલિયમ

એક પ્રકારની ધાતુ છે જે ખૂબ જ જાદુઈ છે.રોજિંદા જીવનમાં, તે પારાની જેમ પ્રવાહી સ્વરૂપમાં દેખાય છે.જો તમે તેને ડબ્બા પર છોડો છો, તો તમને એ જાણીને આશ્ચર્ય થશે કે બોટલ કાગળની જેમ નાજુક બની જાય છે, અને તે માત્ર એક થૂંકથી તૂટી જશે.વધુમાં, તેને તાંબા અને આયર્ન જેવી ધાતુઓ પર છોડવાથી પણ આ સ્થિતિ સર્જાય છે, જેને "મેટલ ટર્મિનેટર" કહી શકાય.તેનામાં આવી વિશેષતાઓનું કારણ શું છે?આજે આપણે મેટલ ગેલિયમની દુનિયામાં પ્રવેશ કરીશું.

1, કયું તત્વ છેગેલિયમ મેટલ

ગેલિયમ તત્વ તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં ચોથા સમયગાળા IIIA જૂથમાં છે.શુદ્ધ ગેલિયમનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઓછું છે, માત્ર 29.78 ℃, પરંતુ ઉત્કલન બિંદુ 2204.8 ℃ જેટલું ઊંચું છે.ઉનાળામાં, તેમાંથી મોટાભાગના પ્રવાહી તરીકે અસ્તિત્વમાં છે અને જ્યારે તેને હથેળીમાં મૂકવામાં આવે છે ત્યારે તે ઓગળી શકાય છે.ઉપરોક્ત ગુણધર્મો પરથી, આપણે સમજી શકીએ છીએ કે ગેલિયમ તેના ઓછા ગલનબિંદુને કારણે અન્ય ધાતુઓને ચોક્કસ રીતે કાટ કરી શકે છે.પ્રવાહી ગેલિયમ અન્ય ધાતુઓ સાથે એલોય બનાવે છે, જે અગાઉ ઉલ્લેખિત જાદુઈ ઘટના છે.પૃથ્વીના પોપડામાં તેની સામગ્રી માત્ર 0.001% છે, અને તેનું અસ્તિત્વ 140 વર્ષ પહેલા સુધી શોધાયું ન હતું.1871 માં, રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી મેન્ડેલીવે તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનો સારાંશ આપ્યો અને આગાહી કરી કે ઝીંક પછી, એલ્યુમિનિયમની નીચે પણ એક તત્વ છે, જે એલ્યુમિનિયમ જેવા જ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને તેને "એલ્યુમિનિયમ જેવું તત્વ" કહેવામાં આવે છે.1875 માં, જ્યારે ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક બોવાબોર્ડલેન્ડ એક જ પરિવારના ધાતુ તત્વોના વર્ણપટ રેખાના નિયમોનો અભ્યાસ કરી રહ્યા હતા, ત્યારે તેમને સ્ફાલેરાઇટ (ZnS) માં એક વિચિત્ર પ્રકાશ બેન્ડ મળ્યો, તેથી તેમને આ "એલ્યુમિનિયમ જેવું તત્વ" મળ્યું, અને પછી તેનું નામ તેમની માતૃભૂમિ પર રાખવામાં આવ્યું. ફ્રાન્સ (ગૌલ, લેટિન ગેલિયા), આ તત્વનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે ગા પ્રતીક સાથે, તેથી રાસાયણિક તત્વની શોધના ઇતિહાસમાં અનુમાનિત પ્રથમ તત્વ ગેલિયમ બન્યું, અને પછી પ્રયોગોમાં પુષ્ટિ થયેલ તત્વ મળ્યું.

ગેલિયમ મુખ્યત્વે ચીન, જર્મની, ફ્રાન્સ, ઓસ્ટ્રેલિયા, કઝાકિસ્તાન અને વિશ્વના અન્ય દેશોમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી ચીનના ગેલિયમ સંસાધન અનામતનો હિસ્સો વિશ્વના કુલ 95% કરતા વધુ છે, જે મુખ્યત્વે શાંક્સી, ગુઇઝોઉ, યુનાન, હેનાન, ગુઆંગસીમાં વિતરિત થાય છે. અને અન્ય સ્થળો [1].વિતરણના પ્રકારની દ્રષ્ટિએ, શાંક્સી, શેનડોંગ અને અન્ય સ્થાનો મુખ્યત્વે બોક્સાઈટ, યુનાન અને અન્ય સ્થાનો ટીન ઓરમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને હુનાન અને અન્ય સ્થળો મુખ્યત્વે સ્ફાલેરાઈટમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.ગેલિયમ ધાતુની શોધની શરૂઆતમાં, તેના ઉપયોગ પર અનુરૂપ સંશોધનના અભાવને કારણે, લોકો હંમેશા માને છે કે તે ઓછી ઉપયોગીતા ધરાવતી ધાતુ છે.જો કે, માહિતી ટેકનોલોજીના સતત વિકાસ અને નવી ઉર્જા અને ઉચ્ચ તકનીકના યુગ સાથે, ગેલિયમ ધાતુએ માહિતી ક્ષેત્રમાં એક મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી તરીકે ધ્યાન મેળવ્યું છે, અને તેની માંગમાં પણ ઘણો વધારો થયો છે.

2, મેટલ ગેલિયમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો

1. સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર

ગેલિયમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં થાય છે, જેમાં ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) સામગ્રીનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે અને ટેકનોલોજી સૌથી વધુ પરિપક્વ છે.માહિતીના પ્રસારના વાહક તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ગેલિયમના કુલ વપરાશમાં 80% થી 85% હિસ્સો ધરાવે છે, જે મુખ્યત્વે વાયરલેસ સંચારમાં વપરાય છે.ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પાવર એમ્પ્લીફાયર કોમ્યુનિકેશન ટ્રાન્સમિશન સ્પીડને 4G નેટવર્ક કરતા 100 ગણી વધારી શકે છે, જે 5G યુગમાં પ્રવેશવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવી શકે છે.તદુપરાંત, ગેલિયમનો ઉપયોગ તેની થર્મલ લાક્ષણિકતાઓ, નીચા ગલનબિંદુ, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને સારા પ્રવાહ પ્રદર્શનને કારણે સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સમાં ગરમીના વિસર્જન માધ્યમ તરીકે થઈ શકે છે.થર્મલ ઈન્ટરફેસ સામગ્રીમાં ગેલિયમ આધારિત એલોયના રૂપમાં ગેલિયમ ધાતુનો ઉપયોગ કરવાથી ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોની ગરમીના વિસર્જનની ક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે.

2. સૌર કોષો

સૌર કોષોનો વિકાસ પ્રારંભિક મોનોક્રિસ્ટાલિન સિલિકોન સોલર કોષોથી પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન પાતળા ફિલ્મ કોષો સુધી ગયો છે.પોલીક્રિસ્ટાલિન સિલિકોન પાતળા ફિલ્મ કોષોની ઊંચી કિંમતને કારણે, સંશોધકોએ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં કોપર ઇન્ડિયમ ગેલિયમ સેલેનિયમ થિન ફિલ્મ (CIGS) કોષો શોધી કાઢ્યા છે [3].CIGS કોષોમાં નીચા ઉત્પાદન ખર્ચ, મોટા બેચ ઉત્પાદન અને ઉચ્ચ ફોટોઈલેક્ટ્રીક રૂપાંતરણ દરના ફાયદા છે, આમ વ્યાપક વિકાસની સંભાવનાઓ છે.બીજું, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ સૌર કોષો અન્ય સામગ્રીમાંથી બનેલા પાતળા ફિલ્મ કોષોની તુલનામાં રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ફાયદા ધરાવે છે.જો કે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ સામગ્રીના ઊંચા ઉત્પાદન ખર્ચને કારણે, તેઓ હાલમાં મુખ્યત્વે એરોસ્પેસ અને લશ્કરી ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

3. હાઇડ્રોજન ઊર્જા

સમગ્ર વિશ્વમાં ઉર્જા કટોકટીની વધતી જતી જાગૃતિ સાથે, લોકો બિન-નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોને બદલવાની કોશિશ કરી રહ્યા છે, જેમાંથી હાઇડ્રોજન ઉર્જા અલગ છે.જો કે, હાઇડ્રોજન સંગ્રહ અને પરિવહનની ઊંચી કિંમત અને ઓછી સલામતી આ ટેક્નોલોજીના વિકાસને અવરોધે છે.પોપડામાં સૌથી વધુ વિપુલ ધાતુના તત્વ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, જે એક આદર્શ હાઇડ્રોજન સંગ્રહ સામગ્રી છે, જો કે, ધાતુના એલ્યુમિનિયમની સપાટીના સરળ ઓક્સિડેશનને કારણે એક ગાઢ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ બનાવવામાં આવે છે. , જે પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે, સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે નીચા ગલનબિંદુ મેટલ ગેલિયમ એલ્યુમિનિયમ સાથે એલોય બનાવી શકે છે, અને ગેલિયમ સપાટીના એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ કોટિંગને ઓગાળી શકે છે, જે પ્રતિક્રિયાને આગળ વધવા દે છે [4], અને મેટલ ગેલિયમને રિસાયકલ કરી શકાય છે અને ફરીથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. .એલ્યુમિનિયમ ગેલિયમ એલોય સામગ્રીનો ઉપયોગ હાઇડ્રોજન ઊર્જાના ઝડપી તૈયારી અને સુરક્ષિત સંગ્રહ અને પરિવહન, સલામતી, અર્થતંત્ર અને પર્યાવરણીય સંરક્ષણમાં સુધારો કરવાની સમસ્યાને મોટા પ્રમાણમાં હલ કરે છે.

4. તબીબી ક્ષેત્ર

ગેલિયમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે તબીબી ક્ષેત્રમાં તેના અનન્ય કિરણોત્સર્ગ ગુણધર્મોને કારણે થાય છે, જેનો ઉપયોગ ઇમેજિંગ અને જીવલેણ ગાંઠોને અટકાવવા માટે થઈ શકે છે.ગેલિયમ સંયોજનોમાં સ્પષ્ટ ફૂગપ્રતિરોધી અને એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિઓ હોય છે, અને આખરે બેક્ટેરિયલ ચયાપચયમાં દખલ કરીને વંધ્યીકરણ પ્રાપ્ત કરે છે.અને ગેલિયમ એલોયનો ઉપયોગ થર્મોમીટર્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે, જેમ કે ગેલિયમ ઈન્ડિયમ ટીન થર્મોમીટર, એક નવો પ્રકારનો પ્રવાહી ધાતુનો એલોય જે સલામત, બિન-ઝેરી અને પર્યાવરણને અનુકૂળ છે, અને ઝેરી પારાના થર્મોમીટરને બદલવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે.વધુમાં, ગેલિયમ આધારિત એલોયનો ચોક્કસ પ્રમાણ પરંપરાગત ચાંદીના મિશ્રણને બદલે છે અને તેનો ઉપયોગ ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન્સમાં ડેન્ટલ ફિલિંગ સામગ્રી તરીકે થાય છે.

3, આઉટલુક

ચીન વિશ્વમાં ગેલિયમના મુખ્ય ઉત્પાદકોમાંનું એક હોવા છતાં, ચીનના ગેલિયમ ઉદ્યોગમાં હજુ પણ ઘણી સમસ્યાઓ છે.સાથી ખનિજ તરીકે ગેલિયમની ઓછી સામગ્રીને લીધે, ગેલિયમ ઉત્પાદન સાહસો વિખેરાઈ ગયા છે, અને ઔદ્યોગિક સાંકળમાં નબળી કડીઓ છે.ખાણકામની પ્રક્રિયામાં ગંભીર પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ છે, અને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા ગેલિયમની ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રમાણમાં નબળી છે, મુખ્યત્વે નીચા ભાવે બરછટ ગેલિયમની નિકાસ અને ઊંચા ભાવે શુદ્ધ ગેલિયમની આયાત પર આધાર રાખે છે.જો કે, વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજીના વિકાસ સાથે, લોકોના જીવનધોરણમાં સુધારણા અને માહિતી અને ઊર્જાના ક્ષેત્રોમાં ગેલિયમના વ્યાપક ઉપયોગને કારણે, ગેલિયમની માંગ પણ ઝડપથી વધશે.ઉચ્ચ શુદ્ધતા ગેલિયમની પ્રમાણમાં પછાત ઉત્પાદન ટેકનોલોજી અનિવાર્યપણે ચીનના ઔદ્યોગિક વિકાસ પર અવરોધો હશે.ચીનમાં વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજીના ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વિકાસને હાંસલ કરવા માટે નવી ટેક્નોલોજીનો વિકાસ ખૂબ જ મહત્ત્વપૂર્ણ છે.