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科學(xué)家將氫氣壓縮制成“金屬氫”
2017-2-15 10:47:01
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(kāi)發(fā)上展開(kāi)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(lèi)對(duì)宇宙中最常見(jiàn)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(wèn)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(wèn)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(lè)觀，但這還需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。
我們平時(shí)聽(tīng)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。
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(chē)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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