منیزیم چیست و چه کاربردهایی دارد؟

فلز منیزیم چیست؟ | ویژگی های منیزیم | ترکیبات و آلیاژهای منیزیم | کاربرد منیزیم در صنایع مختلف | پزشکی و بدن انسان | وسایل الکترونیکی | تجهیزات ورزشی | کشاورزی

منیزیم از فلزهای مهم و بسیار پر کابرد است که به دلیل خواص و ویژگی های منحصر به فرد خود در زمینه های مختلف شناخته شده است.

این عنصر و آلیاژهای به دست آمده از آن بسیار سبک وزن بوده و در عین حال استحکام و دوام بالایی دارند، به همین دلیل اغلب در خودروسازی، هوا و فضا، ساخت وسایل الکترونیکی و همچنین داروسازی و پزشکی از آن ها بهره برده اند، این فلز در بدن انسان نیز نقش مهمی بر عهده دارد.

برای آشنایی با کاربردهای فلز منیزیم در ادامه مطلب کوکا را همراهی کنید.

منیزیم چیست؟

منیزیم فلزی به رنگ سفید – نقره ای (خاکستری براق) با نماد Mg و عدد اتمی ۱۲ است که به عنوان نهمین عنصر فراوان در جهان و همچنین هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین و چهارمین عنصر رایج در زمین بعد از آهن، اکسیژن و سیلیسیم شناخته شده است.

این عنصر ۱۳ درصد جرم سیاره زمین و بخش زیادی از پوشش گیاهی آن را تشکیل داده است. اگرچه معمولا به صورت ترکیب با عناصر دیگر در طبیعت یافت می شود اما می توان فرم خالص آن را به صورت مصنوعی تولید کرد که بسیار واکنش پذیر بوده، به راحتی در هوا مشتعل می شود و با نور سفید درخشان می سوزد.

منیزیم امروزه اغلب از طریق الکترولیز نمک های منیزیم حاصل از آب نمک به دست می آید و بیشتر به صورت آلیاژهای آلومینیوم – منیزیم یا مگنالیوم استفاده می شود.

منیزیم کمترن نقطه ذوب و کمترین نقطه جوش در میان تمام فلزات قلیایی زمین را دارا می باشد.

ویژگی های منیزیم

منیزیم سبک ترین فلز در میان آلیاژهای فلزی سبک است و به خصوص در مواردی که وزن عناصر مورد استفاده اهمیت زیادی دارد (از جمله کاربردهای مهندسی) انتخاب عالی محسوب می شود.

منیزیم فلزی قوی است، اتلاف حرارت خوبی دارد، از میرایی بالایی برخوردار می باشد و به راحتی در دسترس می باشد. این ویژگی ها باعث شده در جوشکاری، ریخته گری، ماشین سازی و کوره به راحتی قابل استفاده باشد.

این فلز با سایر فلزات آلیاژ شده و باعث سودمندتر شدن آن ها می شود. از آن جا که استفاده از منیزیم خالص به دلیل نوسانات آن در دمای بالا به ندرت رخ می دهد و در محیط های مرطوب بسیار خورنده می باشد، استفاده از آلیاژهای منیزیم در طراحی قطعات هوا فضا و خودرو اهمیت زیادی دارد.

ترکیبات و آلیاژهای منیزیم

منیزیم دارای ترکیبات بی شماری است که از مهم ترین آن ها در بخش تجاری می توان به سولفات ها، کربنات ها، کلریدها، هیدروکسیدها و اکسید منیزیم اشاره کرد. این ترکیبات در فراوری منسوجات، عایق بندی، کودها، مواد آرایشی و سرامیکی کاربرد دارند.

سیترات منیزیم و هیدروکسید منیزیم نیز معمولا در داروسازی استفاده می شوند.

آلیاژهای منیزیم در انواع مختلف برای کاربردهای گوناگون در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرند، به خصوص در مواردی که کاهش وزن بدون کاهش قدرت کلی فلزات و عناصر مطرح می شود گزینه های ایده آل هستند.

خاصیت میرایی لرزش منیزیم در کاربردهایی که باید نیروهای داخلی قطعات سرعت بالا کاهش یابد بسیار مفید است، از جمله:

• اجزای هواپیما و موشک
• پایه های موتور هواپیما، لولاهای کنترل، مخازن سوخت، بال ها
• چرخ های خودرو، محفظه ها، بلوک های سیلندر خودرو
• دوچرخه ها و سایر وسایل ورزشی
• نردبان ها
• لپ تاپ، تلویزیون و تلفن همراه
• چمدان مسافر
• اره برقی ها، دستگاه های علف هرز
• ماشین آلات چاپی و نساجی
• فرمان ماشین، قاب های صندلی

از آلیاژهای منیزیم به دلیل سختی، قابلیت بازیافت بالا و هزینه تولید پایین به عنوان جایگزینی برای برخی پلاستیک های مهندسی استفاده می شود.

کاربردهای منیزیم

۱. خودرو سازی

آلیاژهای منیزیم به دلیل ویژگی های بارز از جمله استحکام بالا و چگالی کم بسیار مورد توجه شرکت های خودروسازی قرار دارند.

در برنامه های خودرو سازی، کاهش وزن با کاهش مقاومت غلتک و انرژی استفاده شده در شتاب گیری، عملکرد وسیله نقلیه را بهبود می بخشد که نتیجه آن مصرف سوخت کمتر و همچنین کاهش دی اکسید کربن تولید شده می باشد.

منیزیم در دهه ۱۹۲۰ میلادی وارد صنعت خودروسازی شد و ابتدا در اتومبیل های مسابقه ای و بعد از یک دهه در وسایل نقلیه تجاری مورد استفاده قرار گرفت. امروزه نیز علاقه به استفاده از منیزیم در خودرو سازی برای کمک به محیط زیست افزایش پیدا کرده است به طوری که بسیاری از شرکت های بزرگ در بخش های مختلف محصولات خود از منیزیم به جای آلومینیوم و فولاد استفاده می کنند.

منیزیم در حال حاضر در گیربکس ها، فرمان اتومبیل، محفظه های کیسه هوای راننده و همچنین قاب های صندلی، پوشش مخزن سوخت و غیره استفاده می شود.

علاوه بر این استفاده از منیزیم در قسمت جلویی خودرو نه تنها جرم کلی خودرو را کاهش داده بلکه امکان تغییر مرکز ثقل به سمت عقب را فراهم کرده که قابلیت کنترل و چرخش خودرو بهبود می یابد. همچنین با تنظیم قطعات منیزیم می توان به فرکانس هایی که باعث کاهش لرزش و سر و صدای کلی اتومبیل می شوند رسید.

۲. هوا و فضا

ماشین ها، وانت ها و کامیون ها تنها وسایل نقلیه ای نیستند که از منیزیم در طراحی آن ها استفاده می شود بلکه صنعت هوا و فضا نیز سابقه طولانی استفاده از این فلز در بسیاری از کاربردها اعم از نظامی و جنگی را دارا می باشد.

منیزیم برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای و کارایی بیشتر ناشی از کاهش وزن وسایل نقلیه هوا و فضا و همچنین موشک ها مفید است و این تغییرات هزینه های عملیاتی را کاهش می دهند.

به دلیل کاهش وزن آلومینیوم، هزینه بالای ورقه های فلزی الیافی و آسیب دیدن پلاستیک های چگالی کم در دمای بالا از منیزیم به عنوان ماده ای ایده آل در این زمینه استفاده می شود.

این فلز در معکوس سازی رانش برخی بوئینگ ها و همچنین در موتورها، هواپیما و هلی کوپترها نیز کاربرد دارد.

فضاپیماها و موشک ها نیز از ویژگی های منیزیم و آلیاژهای آن بهره مند شده اند، از آن جا که کاهش وزن هنگام طراحی از اهمیت بالایی برخودار می باشد و به ماده ای نیاز است که بتواند در شرایط حاد از خود مقاومت بالایی نشان دهد از این فلز استفاده می شود که در برابر درجه حرارت بسیار بالا، قرار گرفتن در معرض ازن، تاثیر ذرات و مواد با انرژی بالا مقاومت کند.

۳. پزشکی، دارو سازی و بدن انسان

منیزیم یازدهمین عنصر فراوان در بدن انسان است و برای همه سلول ها و حدود ۳۰۰ آنزیم ضروری می باشد. مقدار منیزیم در بدن حدود یک مول در یک شخص ۷۰ کیلوگرمی می باشد که نیمی از آن در بافت های استخوانی ذخیره شده است.

منیزیم به واکنش های متابولیکی بدن کمک کرده، سازگاری بیولوژیکی خوبی دارد و غیر سمی می باشد.

این عنصر اولین بار در نیمه اول قرن گذشته به عنوان یک ماده بیولوژیکی ارتوپدی در صنعت پزشکی مورد استفاده قرار گرفت.

ویژگی های بسیاری وجود دارد که منیزیم را به یک گزینه بسیار جذاب برای استفاده در ایمپلنت و موارد مشابه تبدیل می کند، به عنوان مثال تراکم آلیاژهای این عنصر به تراکم استخوان طبیعی بسیار نزدیک تر هستند، همچنین منیزیم نسبت به مواد دیگر از نظر مقاومت در برابر شکستگی، مدول الاستیک و مقاومت در برابر فشار بیشتر شبیه استخوان های طبیعی است.

به علاوه ایمپلنت های منیزیم بدون پوشش از طریق خوردگی در مایعات بدن قابل تجزیه زیستی بوده و به همین دلیل نیاز به عمل جراحی برای برداشتن ایمپلنت ها نمی باشد. استفاده از پوشش های محافظ می تواند از بروز مشکلات خوردگی در شرایطی که به راه حل دائمی تر نیاز است جلوگیری کند.

از ترکیبات منیزیم به طور گسترده در دارو سازی و در ساخت داروهای ملین، ضد اسیدها، داروهای تثبیت تحریک عصبی غیر طبیعی یا اسپاسم رگ های خونی در شرایطی مثل اکلامپسی استفاده می شود.

۴.  وسایل الکترونیکی

امروزه استفاده از دستگاه های الکترونیکی جمع و جور که قابلیت حمل راحتی داشته باشند در حال گسترش است و منیزیم یکی از عناصر مهم برای پاسخ به این تقاضا می باشد.

بسیاری از آلیاژهای منیزیم که برای جایگزینی پلاستیک ها استفاده می شوند به اندازه پلاستیک ها سبک و در عین حال بسیار مقاوم تر و با دوام تر هستند. منیزیم از نظر انتقال و اتلاف حرارت و همچنین توانایی محافظت از تداخل الکترومغناطیسی و فرکانس رادیویی نیز بهتر عمل می کند.

از سوی دیگر بسیاری از وسایل الکترونیکی به قطعات یا پوشش هایی با اشکال پیچیده نیاز دارند که با منیزیم امکان پذیر می باشد. دوربین ها، تلفن های همراه، لپ تاپ ها و محفظه های دستگاه های رسانه ای قابل حمل همگی از کاربردهای منیزیم در این زمینه محسوب می شوند.

۵. تجهیزات ورزشی

منیزیم به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر ضربه در ساخت وسایل و تجهیزات ورزشی استفاده می شود، همچنین قابلیت شکل دادن به اشکال پیچیده دارد و می توان از آن در ساخت چوب گلف، راکت تنیس، دسته کمان و غیره استفاده کرد.

خاصیت میرایی آلیاژهای منیزیم برای ساخت فریم های دوچرخه و شاسی های اسکیت این لاین اهمیت زیادی دارد زیرا منیزیم می تواند شوک و لرزش را بگیرد، در نتیجه دوچرخه سواران انرژی کمتری صرف کرده و سواری بهتری خواهند داشت.

۶. کشاورزی

نمک های منیزیم در مواد غذایی مختلف و همچنین کودهای شیمیایی (منیزیم از ترکیبات موجود در کلروفیل می باشد) استفاده می شود.

منیزیم از مواد مغذی ضروری برای گیاهان است که نقش مهمی در عملکرد گیاهان دارد. یکی از مهم ترین نقش های منیزیم در فرایند فتوسنتز گیاهان است زیرا این عنصر از ترکیبات سازنده کلروفیل است که باعث سبز شدن برگ ها می شود.

منابع: metalpedia – wikipedia