Çok büyülü bir metal türü var. Günlük hayatta cıva gibi sıvı halde karşımıza çıkıyor. Bir teneke kutunun üzerine düşürdüğünüzde şişenin kağıt kadar kırılgan hale geldiğini ve sadece bir dürtmeyle kırılacağını görünce şaşıracaksınız. Ayrıca bakır ve demir gibi metallerin üzerine düşürülmesi de "metal terminatör" olarak adlandırılabilecek bu duruma neden olur. Bu özelliklere sahip olmasına ne sebep olur? Bugün metal galyumun dünyasına gireceğiz.
1、Hangi elementtir?galyum metali
Galyum elementi periyodik element tablosunda IIIA grubunun dördüncü periyodundadır. Saf galyumun erime noktası çok düşüktür, sadece 29.78 ℃'dir, ancak kaynama noktası 2204.8 ℃ kadar yüksektir. Yazın, çoğu sıvı halde bulunur ve avuç içine konulduğunda eritilebilir. Yukarıdaki özelliklerden, galyumun düşük erime noktası nedeniyle diğer metalleri aşındırabileceğini anlayabiliriz. Sıvı galyum, daha önce bahsedilen büyülü olay olan diğer metallerle alaşımlar oluşturur. Dünya kabuğundaki içeriği sadece yaklaşık %0,001'dir ve varlığı 140 yıl öncesine kadar keşfedilmemiştir. Rus kimyager Mendeleyev, 1871'de periyodik element tablosunu özetledi ve çinkodan sonra alüminyumun altında alüminyuma benzer özelliklere sahip ve "alüminyum benzeri element" adı verilen bir elementin daha olduğunu öngördü. 1875 yılında Fransız bilim adamı Bowabordland aynı aileden metal elementlerin spektral çizgi yasalarını incelerken sfalerit (ZnS) içinde garip bir ışık bandı buldu, bu yüzden bu “alüminyum benzeri elementi” buldu ve daha sonra anavatanı Fransa'nın adını verdi (Galya, Latince Gallia), bu elementi temsil eden Ga sembolüyle, böylece galyum kimyasal element keşfi tarihinde öngörülen ilk element oldu ve ardından deneylerle doğrulanan elementi buldu.
Galyum esas olarak Çin, Almanya, Fransa, Avustralya, Kazakistan ve dünyadaki diğer ülkelerde dağıtılmaktadır ve bunların arasında Çin'in galyum kaynak rezervleri dünya toplamının %95'inden fazlasını oluşturmaktadır ve esas olarak Shanxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Guangxi ve diğer yerlerde dağıtılmaktadır [1]. Dağıtım türü açısından, Shanxi, Shandong ve diğer yerler esas olarak boksitte, Yunnan ve diğer yerlerde kalay cevherinde ve Hunan ve diğer yerlerde esas olarak sfaleritte bulunmaktadır. Galyum metalinin keşfinin başlangıcında, uygulamasına ilişkin ilgili araştırmaların eksikliği nedeniyle, insanlar her zaman bunun düşük kullanılabilirliğe sahip bir metal olduğuna inanmışlardır. Ancak, bilgi teknolojisinin sürekli gelişmesi ve yeni enerji ve yüksek teknoloji çağıyla birlikte, galyum metali bilgi alanında önemli bir malzeme olarak dikkat çekmiş ve talebi de büyük ölçüde artmıştır.
2、 Metal Galyumun Uygulama Alanları
1. Yarı iletken alanı
Galyum esas olarak yarı iletken malzemeler alanında kullanılır, galyum arsenit (GaAs) malzemesi en yaygın kullanılan ve teknolojisi en olgun olanıdır. Bilgi yayılımının bir taşıyıcısı olarak, yarı iletken malzemeler galyumun toplam tüketiminin %80 ila %85'ini oluşturur ve esas olarak kablosuz iletişimde kullanılır. Galyum arsenit güç amplifikatörleri, iletişim iletim hızını 4G ağlarının 100 katına çıkarabilir ve bu da 5G çağına girilmesinde önemli bir rol oynayabilir. Dahası, galyum termal özellikleri, düşük erime noktası, yüksek termal iletkenliği ve iyi akış performansı nedeniyle yarı iletken uygulamalarında bir ısı dağıtma ortamı olarak kullanılabilir. Galyum metalini galyum bazlı bir alaşım formunda termal arayüz malzemelerine uygulamak, elektronik bileşenlerin ısı dağıtma yeteneğini ve verimliliğini artırabilir.
2. Güneş hücreleri
Güneş hücrelerinin geliştirilmesi, erken monokristalin silikon güneş hücrelerinden polikristalin silikon ince film hücrelerine doğru ilerlemiştir. Polikristalin silikon ince film hücrelerinin yüksek maliyeti nedeniyle, araştırmacılar yarı iletken malzemelerde bakır indiyum galyum selenyum ince film (CIGS) hücrelerini keşfetmişlerdir [3]. CIGS hücreleri düşük üretim maliyetleri, büyük parti üretimi ve yüksek fotoelektrik dönüşüm oranı avantajlarına sahiptir ve bu nedenle geniş geliştirme beklentilerine sahiptir. İkinci olarak, galyum arsenit güneş hücreleri, diğer malzemelerden yapılmış ince film hücrelerine kıyasla dönüşüm verimliliğinde önemli avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, galyum arsenit malzemelerinin yüksek üretim maliyeti nedeniyle, şu anda esas olarak havacılık ve askeri alanlarda kullanılmaktadırlar.
3. Hidrojen enerjisi
Dünya çapında enerji krizine ilişkin farkındalığın artmasıyla birlikte, insanlar hidrojen enerjisinin öne çıktığı yenilenemeyen enerji kaynaklarının yerini almaya çalışmaktadır. Ancak, hidrojen depolama ve taşımacılığının yüksek maliyeti ve düşük güvenliği bu teknolojinin gelişimini engellemektedir. Kabuktaki en bol bulunan metal element olan alüminyum, belirli koşullar altında suyla reaksiyona girerek hidrojen üretebilir ve bu da ideal bir hidrojen depolama malzemesidir. Ancak, metal alüminyumun yüzeyinin reaksiyonu engelleyen yoğun bir alüminyum oksit filmi oluşturmak için kolayca oksitlenmesi nedeniyle, araştırmacılar düşük erime noktalı metal galyumun alüminyumla bir alaşım oluşturabileceğini ve galyumun yüzey alüminyum oksit kaplamasını çözebileceğini, reaksiyonun devam etmesini sağlayabileceğini [4] ve metal galyumun geri dönüştürülebileceğini ve yeniden kullanılabileceğini bulmuşlardır. Alüminyum galyum alaşımlı malzemelerin kullanımı, hidrojen enerjisinin hızlı hazırlanması, güvenli depolanması ve taşınması sorununu büyük ölçüde çözerek güvenliği, ekonomiyi ve çevre korumasını iyileştirir.
4. Tıp alanı
Galyum, kötü huylu tümörleri görüntüleme ve engellemede kullanılabilen benzersiz radyasyon özellikleri nedeniyle tıbbi alanda yaygın olarak kullanılır. Galyum bileşikleri belirgin antifungal ve antibakteriyel aktivitelere sahiptir ve nihayetinde bakteriyel metabolizmaya müdahale ederek sterilizasyon sağlar. Ve galyum alaşımları, güvenli, toksik olmayan ve çevre dostu olan ve toksik cıva termometrelerinin yerini alabilecek yeni bir sıvı metal alaşımı türü olan galyum indiyum kalay termometreleri gibi termometreler yapmak için kullanılabilir. Ek olarak, galyum bazlı alaşımın belirli bir oranı geleneksel gümüş amalgamı değiştirir ve klinik uygulamalarda yeni bir diş dolgu malzemesi olarak kullanılır.
3、 Görünüm
Çin, dünyadaki galyumun başlıca üreticilerinden biri olmasına rağmen, Çin'in galyum endüstrisinde hala birçok sorun bulunmaktadır. Eşlik eden mineral olarak galyumun düşük içeriği nedeniyle, galyum üretim işletmeleri dağınıktır ve endüstriyel zincirde zayıf halkalar vardır. Madencilik süreci ciddi çevre kirliliğine neden olur ve yüksek saflıkta galyum üretim kapasitesi nispeten zayıftır, esas olarak düşük fiyatlarla kaba galyum ihracatına ve yüksek fiyatlarla rafine galyum ithalatına dayanmaktadır. Ancak, bilim ve teknolojinin gelişmesi, insanların yaşam standartlarının iyileştirilmesi ve galyumun bilgi ve enerji alanlarında yaygın olarak uygulanmasıyla, galyuma olan talep de hızla artacaktır. Yüksek saflıkta galyumun nispeten geri kalmış üretim teknolojisi, kaçınılmaz olarak Çin'in endüstriyel gelişimi üzerinde kısıtlamalara neden olacaktır. Çin'de bilim ve teknolojinin yüksek kaliteli gelişimini sağlamak için yeni teknolojiler geliştirmek büyük önem taşımaktadır.
Yayınlanma zamanı: 17-Mayıs-2023