گالینستن

گالینستن یک نام تجاری برای برای یک آلیاژ همگن تشکیل شده از گالیم، ایندیوم و قلع است که در دمای ۱۹- درجه سانتی‌گراد (۲- درجه فارنهایت) ذوب می‌شود که بنابراین در دمای اتاق بصورت مایع (حالت فیزیکی) موجود است.گالینستن همچنین یک نام عمومی برای انواع آلیاژهای مشابه که معمولاً در دمای ۱۱ درجه سانتی‌گراد (۵۲ درجه فارنهایت) ذوب می‌شوند، مورد استفاده است.

ترکیب گالینستن متشکل از ۶۸.۵٪ گالیم، ۲۱.۵٪ ایندیوم، و ۱۰.۰٪ قلع (درصد جرمی) است.

بدلیل سمی نبودن (سمیت کم) و واکنش‌پذیری کم فلزات تشکیل‌دهنده اش، در بسیاری از موارد، گالینستن به جای فلز سمی مایع جیوه یا (آلیاژ) واکنش‌پذیر ان‌ا کا جایگزین شده است (آلیاژ سدیم و پتاسیم).

نام 
نام «گالینستن» یک تکواژ چندوجهی از واژه‌های گالیم، ایندیوم، و استانیوم ( لاتین «تین» (بمعنی قلع)) است.

نام تجاری «گالینستن» نشان تجاری ثبت شده شرکت آلمانی Geratherm Medical AG است.

مشخصات فیزیکی 

 نقطه جوش: >۱۳۰۰درجه سانتی گراد 
 فشار بخار : <۱۰ به قوه منفی هشت ( ۰.۰۰۰۰۰۰۰۱)تور (در ۵۰۰درجه سانتی گراد)  (فشار بخار (بخار اشباع) یا فشار بخار تعادل به عنوان فشار اعمال شده توسط بخار در تعادل ترمودینامیکی با فازهای تراکم آن (جامد یا مایع) در یک سیستم بسته تعریف می‌شود. فشار بخار تعادل نشانه ای از میزان تبخیر مایع است.)
 حلالیت: نامحلول در آب یا حلالهای آلی
 لزجت : ۰.۰۰۲۴Pa · s (پاسکال.ثانیه) (در ۲۰درجه سانتی گراد)
 هدایت حرارتی : ۱۶.۵W ·m -1 · K -1 (وات بر مترکلوین)
 هدایت الکتریکی : ۳.۴۶ × ۱۰۰۰۰۰۰ (۱۰ به قوه شش)  S / M (زیمنس بر متر) (در ۲۰درجه سانتی گراد) (یک ویژگی نهادین (ذاتی) در مواد است که میزان توانایی ایستادگی، و یا قابلیت هدایت مقدار معین‌شده‌ای از یک مادّه را در برابر گذر جریان الکتریکی از آن، اندازه‌گیری و نشان می‌دهد و بنابراین نشان‌دهندهٔ مقدار طبیعی اعمال مقاومت (ایستادگی) آن ماده و یا میزان توانایی طبیعی رسانندگی آن است که در صورت نیاز می‌تواند در بررسی‌ها با مقاومت و رسانندگی ویژهٔ مواد دیگر مقایسه شود.)
 کشش سطحی : s= ۰.۵۳۵ - ۰.۷۱۸ نیوتن بر متر (در ۲۰درجه سانتی گراد، بسته به فرد تولید کننده)     (ویژگی‌ای در مایع‌ها است که باعث می‌شود لایه بیرونی آن‌ها به صورت ورقه‌ای کشسان عمل کند. این همان ویژگی‌ای است که موجب ربایش دو سطح مایع به یکدیگر می‌شود؛ مانند دو قطرهٔ آب که همدیگر را می‌ربایند و قطرهٔ بزرگ‌تری می‌سازند. کشش سطحی کمیتی است که بعد نیرو در واحد طول یا انرژی در واحد سطح دارد و در فیزیک معمولاً با  نشان داده می‌شود. کشش سطحی را همچنین می‌توان مقدار کار لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.)

 گالینستن تمایل دارد که مرطوب شود و به بسیاری از مواد از جمله شیشه می چسبد و استفاده از آن را در مقایسه با جیوه محدود می کند.(ترشوندگی () توانایی یک مایع در برقراری تماس با سطح جامد است و نشأت‌گرفته از نیروهای بین مولکولی می‌باشد. درجه تر شوندگی از تعادل میان نیروهای پیوستگی و چسبندگی تعیین می‌شود. تر شدن، به معنای دیگر، تمایل به کسب حداکثر سطح تماس برای یک مایع با سطح جامد خود است.)

استفاده‌ها 
گالینستن غیر سمی جایگزین جیوه در دماسنج ها می‌شود. قسمت داخلی تیوب (لوله) باید با اکسید گالیوم پوشانده شود تا از خیس شدن شیشه جلوگیری شود.

گالینستن بازتابش بالاتر و چگالی کمتری نسبت به جیوه دارد که در نجوم، می تواند جایگزین جیوه در تلسکوپ‌های عدسی مایع بشود.

فلزات یا آلیاژهایی مانند گالینستن که در دمای اتاق مایع هستند اغلب توسط اورکلاکرها به عنوان رابط حرارتی برای خنک کردن سخت افزار کامپیوتر استفاده می شود، جایی که رسانایی حرارتی بالاتر آنها در مقایسه با خمیرهای حرارتی و اپوکسی های حرارتی می تواند «clock speeds» کمی بالاتر و قدرت پردازش بهتر CPU را فراهم کند تا جایی که باعث پیشرفت عرصه رقابتی «overclocking» و ثبات بیشتر آن می‌شود. دو نمونه عبارتند از هدایت کننده حرارتی گریزلی (Thermal Grizzly Conductonaut) و مایع مشارکتی فوق‌‌العاده (Coolaboratory Liquid Ultra)، با رسانایی حرارتی به ترتیب ۷۳ و ۳۸.۴ W/m.K (وات بر مترکلوین).   برخلاف ترکیبات حرارتی معمولی که کاربرد آسانی دارند و خطر آسیب کمتری به سخت‌افزار دارند، گالینستن رسانای الکتریکی است و باعث تردی فلز مایع در بسیاری از فلزات از جمله آلومینیوم می‌شود که معمولاً در هیت سینک‌‌ها استفاده می‌شود. با وجود این چالش ها، افرادی که در کاربرد خود با موفقیت رو به رو می‌شوند، نتایج خوبی را گزارش می کنند.  در آگوست 2020، Sony Interactive Entertainment یک راه حل برای ساخت یک رابط حرارتی مبتنی بر گالینستن را که برای تولید انبوه مناسب است،  برای استفاده در PlayStation 5 به ثبت رساند .

استفاده از گالینستان برای خنک کردن راکتورهای هسته‌ای مبتنی بر شکافت (هسته‌ای) دشوار است، زیرا ایندیم دارای  سطح مقطع جذب بالایی برای نوترون‌های حرارتی است و به طور موثر آنها را جذب می‌کند و واکنش شکافت (هسته‌ای) را مهار می‌کند؛ متقابلاً، (گالینستن) به عنوان یک خنک کننده احتمالی برای راکتورهای همجوشی(هسته‌‌‌‌‌ای) در حال بررسی است. عدم واکنش آن باعث می شود که نسبت به سایر فلزات مایع مانند لیتیوم و جیوه ایمن تر باشد. 

گالینستن به عنوان یک هادی تغییر شکل پذیر مایع در رباتیک نرم (soft robotics) و قطعات الکترونیکی قابل کشش (stretchable electronics) استفاده می شود. گالینستن را می توان برای جایگزینی سیم ها، اتصالات داخلی و الکترودها و همچنین عنصر رسانا در سیم پیچ های سلف و کامپوزیت های دی الکتریک برای خازن های نرم استفاده کرد.

تجهیزات اشعه ایکس 
منابع بسیار پر شدت پرتوهای ایکس ۹.۲۵ ke.V (کیلوالکترون ولت) (خط K-alpha گالیم) برای ذره‌بینی بافت ثابت (مانند مغز موش) با استفاده از اشعه ایکس، از یک نقطه کانونی در حدود 10 میکرومتر × 10 میکرومتر، و وکسل های 3بعدی حدود یک میکرومتر مکعب را می توان با یک منبع اشعه ایکس که از آند فلز گالینستن مایع استفاده می کند، به دست آورد.  این فلز با سرعت زیاد از یک نازل به سمت پایین جریان می یابد و منبع الکترونی با شدت بالا روی آن متمرکز می شود. جریان سریع فلز جریان را حمل می کند، اما جریان فیزیکی تا حد زیادی از گرمایش آند جلوگیری می کند (به دلیل حذف حرارت همرفتی اجباری)، و نقطه جوش بالای گالینستن از تبخیر آند جلوگیری می کند.

همچنین ببینید 

 فلز فیلد دارای جدولی از آلیاژهای با نقطه ذوب پایین است
 ان‌ا کا ( با فرمول شیمیایی Na + K یک ترکیب شیمیایی است. شکل ظاهری این ترکیب، مایع فلزی است.)
 فلز رز ( یک آلیاژ قابل ذوب با دمای ذوب پایین است.)
 فلز چوب

مراجع

منابع 

 
 

آلیاژهای گالیم
آلیاژهای قلع