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    科學(xué)家將氫氣壓縮制成“金屬氫”

    2017-2-15 10:47:01

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      據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,近日,美國(guó)科學(xué)家成功將氫氣壓縮制成“金屬氫”。這是一種全新的材料,可以用于制造室溫中使用的高效率電導(dǎo)體。
      這項(xiàng)成果發(fā)表在近期的《科學(xué)》(Science)雜志上,首次證實(shí)了物理學(xué)家希拉德·亨廷頓(Hillard Bell Huntington)和尤金·維格納(Eugene Wigner)在1935年提出的理論,即常溫時(shí)呈氣態(tài)的氫可以在極端高壓下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)。
      一直以來(lái),許多研究團(tuán)隊(duì)都在金屬氫的開發(fā)上展開競(jìng)爭(zhēng)。這種新材料具有作為超導(dǎo)體的潛力,因而備受關(guān)注。目前,在磁共振成像(MRI)等領(lǐng)域中使用的超導(dǎo)體需要借助液氦進(jìn)行冷卻,使其保持在極低的溫度,成本高昂?!斑@是高壓物理學(xué)的‘圣杯’,”論文作者之一、哈佛大學(xué)的物理學(xué)家伊薩克·席維拉(Isaac Silvera)說(shuō),“這是地球上首次獲得的金屬氫樣品,因此當(dāng)你看著它時(shí),你看到的是一種從未在地球上存在過(guò)的東西?!?/div>
      伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的物理學(xué)教授大衛(wèi)·塞珀利(David Ceperley)表示,這一成果如果被證實(shí),就意味著幾十年來(lái)對(duì)氫轉(zhuǎn)化為金屬的探索告一段落,也表明人類對(duì)宇宙中最常見元素的了解更進(jìn)了一步。大衛(wèi)·塞珀利并未參與這項(xiàng)研究。
      為了獲得金屬氫,席維拉教授和博士后研究人員朗加·迪亞斯(Ranga Dias)將一小份氫樣品放在相當(dāng)于490萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力(每6.5平方厘米3250萬(wàn)千克)之下,這比地球中心處的壓力還大。
      研究人員利用合成金剛石制成的高壓砧對(duì)氫氣進(jìn)行壓縮。他們對(duì)金剛石做了特殊處理,使它們?cè)趬嚎s時(shí)不會(huì)碎裂,這一問題在此前的實(shí)驗(yàn)中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)?!巴ǔ=饎偸谶@種強(qiáng)度下就會(huì)碎裂,”塞珀利教授說(shuō),“這也是該研究花費(fèi)這么多年的原因所在。席維拉想出了金剛石成形和拋光的新方法,使它們不致碎裂?!?/div>
      目前的關(guān)鍵問題是,壓縮后的氫是否能在室溫下保持金屬態(tài)?這在未來(lái)的超導(dǎo)體應(yīng)用中極為重要。塞珀利教授和席維拉教授都對(duì)此表示樂觀,但這還需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。
      我們平時(shí)聽到氫氣,一般想到的是氫氣球,拿來(lái)充氣球用,但是氫氣充氣球非常危險(xiǎn),不建議使用,氫氣還有更加廣泛的用途,今天小編給大家捋一捋:
     氫是主要的工業(yè)原料,也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體
      1.在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)有機(jī)合成、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。
      2.氫也是一種理想的二次能源(二次能源是指必須由一種初級(jí)能源如太陽(yáng)能、煤炭等來(lái)制取的能源)。
      3.在玻璃制造的高溫加工過(guò)程及電子微芯片的制造中,在氮?dú)獗Wo(hù)氣氛中加入氫以去除殘余的氧。
      4.在石化工業(yè)中,需加氫通過(guò)去硫和氫化裂解來(lái)提煉原油。
      5.氫的另一個(gè)重要的用途是對(duì)人造黃油、食用油、洗發(fā)精、潤(rùn)滑劑、家庭清潔劑及其它產(chǎn)品中的脂肪氫化。
      6.由于氫的高燃料性,航天工業(yè)使用液氫作為燃料。
      高純氫氣還用于核研究、氘核加速器的轟擊粒子、示蹤劑、可以做氣相色譜氫焰化驗(yàn)原料、密度小充探空氣球、新型的高能燃料(驅(qū)動(dòng)火箭)、冶煉金屬鎢、鉬等,還有石油精煉、浮法玻璃、電子、食品、飲水、化工生產(chǎn)、航天、汽車業(yè)等行業(yè) 
      高純氫是一種無(wú)色無(wú)臭可燃?xì)怏w。在空氣中的可燃限4.0%~75.0%(V)。自燃溫度571.2℃。相對(duì)密度ds(0℃,空氣=1)0.06960。ρg 0.08342kg/m3(21.1℃,101.3kPa);液體密度70.96kg/m3(-252.8℃,101.3kPa)。沸點(diǎn)-252.8℃。熔點(diǎn)-259.2℃。氫分子由兩種同分異構(gòu)體組成,常溫下正仲氫比例為75:25。隨著溫度降低,仲氫比例提高,伴隨著放出轉(zhuǎn)化熱。20.4K時(shí)平衡組成為0.2:99.8。氫氣無(wú)毒,但不能維持生命。
     
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