שימושים ואזורי יישום של גליום

בתחום החומרים המוליכים למחצה, גליום ארסניד (GaAs) הוא החומר הנפוץ ביותר והטכנולוגיה היא הבוגרת ביותר. חומרים מוליכים למחצה משמשים כנשאי הפצת מידע, והשימוש בהם בגליום מהווה 80% עד 85% מכלל צריכת הגליום. משמשים בעיקר בתחום התקשורת האלחוטית, מגברי הכוח של גליום ארסניד יכולים להגביר את מהירות שידור התקשורת פי 100 מזו של רשתות 4G, ומשחקים תפקיד חשוב בכניסה לעידן ה-5G [2]. ובגלל תכונותיו התרמיות, נקודת התכה נמוכה, מוליכות תרמית גבוהה ותכונות זרימה טובות, גליום יכול לשמש כמדיום לפיזור חום ביישומי מוליכים למחצה. מתכת גליום משמשת בחומרי ממשק תרמי בצורה של סגסוגת על בסיס גליום. זה יכול לשפר את יכולת פיזור החום ואת היעילות של רכיבים אלקטרוניים.

חוויית הפיתוח של תאים סולאריים התפתחה מתאי שמש חד-גבישיים מוקדמים לתאי סיליקון דק-פולי-גבישיים. בשל העלות הגבוהה של תאי סרט דק סיליקון פולי-גבישי, חוקרים גילו תאי סרט דק נחושת אינדיום גליום סלניד (CIGS) בין חומרים מוליכים למחצה [3]. לסוללות CIGS יש את היתרונות של עלויות ייצור נמוכות, יכולת לייצר בקבוצות גדולות ושיעורי המרה פוטו-אלקטריים גבוהים, כך שיש להן סיכויי פיתוח רחבים. שנית, ליעילות ההמרה של תאים סולאריים בריכוז גליום ארסניד יש יתרונות ברורים על פני תאי סרט דק העשויים מחומרים אחרים. עם זאת, בשל עלות הייצור הגבוהה של חומרי גליום ארסניד, הוא משמש כיום בעיקר בתחום התעופה והחלל והצבא.

ככל שהמודעות למשבר האנרגיה גוברת ברחבי העולם, אנשים מבקשים להחליף מקורות אנרגיה לא מתחדשים, ביניהם בולטת אנרגיית המימן. עם זאת, העלות הגבוהה והבטיחות הנמוכה של אחסון ותחבורה מימן מעכבות את התפתחותה של טכנולוגיה זו. אלומיניום כאלמנט המתכת הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ יכול להגיב עם מים כדי לייצר מימן בתנאים מסוימים. זהו חומר אידיאלי לאחסון מימן. עם זאת, פני השטח של אלומיניום מתכתי מתחמצנים בקלות ליצירת סרט תחמוצת אלומיניום צפוף, אשר מעכב את התגובה. על פי חוקרים נמצא שגליום מתכת עם נקודת התכה נמוכה מסוגגת עם אלומיניום, וגאליום יכול להמיס את ציפוי תחמוצת האלומיניום על פני השטח, ולאפשר לתגובה להתקדם [4], וניתן למחזר את גליום המתכת ולהשתמש בו שוב ושוב . השימוש בחומרי סגסוגת גליום אלומיניום פותר רבות את בעיית ההכנה המהירה, אחסון ושינוע בטוחים של אנרגיית מימן, ומשפר את הבטיחות, הכלכלה והגנת הסביבה.

גליום משמש בעיקר בתחום הרפואי בגלל תכונותיו הרדיואקטיביות הייחודיות, שניתן להשתמש בהן כדי לדמיין ולעכב גידולים ממאירים [5]. לתרכובות גליום יש פעילות אנטי-פטרייתית ואנטי-בקטריאלית ברורה, ובסופו של דבר משיגות את מטרת העיקור על-ידי הפרעה לחילוף החומרים של החיידקים. וסגסוגות גליום יכולות לשמש לייצור מדי חום, כגון מדחום גליום אינדיום בדיל, סוג חדש של סגסוגת מתכת נוזלית בטוחה, לא רעילה וידידותית לסביבה וניתן להשתמש בה כדי להחליף מדי חום כספית רעילים. בנוסף, חלק מסוים של סגסוגות על בסיס גליום מחליפות את האמלגם המסורתי ומשמשות כחומרי מילוי שיניים חדשים ליישומים קליניים.

גליום ואינדיום, תליום, בדיל, ביסמוט, אבץ וכו' יכולים ליצור סדרה של סגסוגות נמסות בין 3 מעלות ל-65 מעלות, המשמשות למדידת טמפרטורה ובקרה, תחליפי כספית במכשירים, תומכים בפעולות קביעת חרוזים, וציפוי מתכת. מעגלי קירור בתעשיות השכבות, האלקטרוניקה והגרעין. לדוגמה, סגסוגת גליום המכילה 25% אינדיום היא סגסוגת נקודת התכה נמוכה הנמסה ב-16 מעלות וניתן להשתמש בה במכשירי כיבוי אש אוטומטיים. גליום ונחושת, ניקל, פח, זהב וכו' יכולים ליצור שטף קר, המתאים לקירות דקים בעלי צורה מיוחדת וקשה לריתוך, ריתוך קר וסתימת חללים בין מתכות ובין מתכות לקרמיקה.

בתעשיית האנרגיה האטומית, גליום יכול לשמש כחומר מוליך תרמי להובלת חום מהכורים. בנוסף, גליום יכול גם לספוג נויטרונים, ובכך לשלוט על מספר הנייטרונים ועל מהירות התגובה.
גאליום יודיד משמש במנורות כספית בלחץ גבוה וניתן להשתמש בגליום גם לייצור מנורות אדי קתודה. הוספת גליום יודיד למנורת כספית בלחץ גבוה יכולה להגביר את עוצמת הקרינה של מנורת הכספית.
מכיוון שלגליום יש תכונה של "התכווצות תרמית והתפשטות קרה", יש לו יכולת יציקה טובה וניתן להשתמש בו לייצור סגסוגות מסוג עופרת כדי להבהיר את הגופנים.
לגליום לחץ אדים נמוך מאוד והוא יכול לשמש כנוזל איטום במכשירי ואקום.