中国科学家成功将廉价铜变成近似“黄金”材料

2021年07月14日 9:16 10937次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

古代炼金术士们多年来一直在努力创造传说中的魔法石,它能够将廉价金属变成贵重的黄金。如今中国科学家似乎距离创造这种神奇的魔法很近了。

来自中国科学院大连化学物理研究所的一个科学家团队本月在《科学进展》杂志上披露了一项让人好奇的研究成果,文章中描述了他们如何设法将普通铜变成一种与黄金和白银“基本性能几乎相同”的材料。

大连化学物理研究所洁净能源国家实验室碳资源小分子与氢能利用研究组组长孙剑和他的同事们,利用一股带电的热氩气对一块铜片进行轰击。快速移动的电离粒子将铜原子从目标上炸飞。然后铜原子会在收集装置的表面冷却并凝结,形成一层薄薄的砂子。每一粒砂子的直径只有几纳米,仅相当于细菌大小的千分之一。

这种金属薄砂层可以用作催化剂,将煤转化为酒精。煤转化为酒精,这个过程复杂而困难,目前科学上的认知是是只有像金银这样的贵金属才能有效处理该过程。

“铜纳米颗粒的催化性能与金或银极其相似,”孙和他的合作者在发布在科学院网站上的一份声明中说。“该研究结果证明了金属铜经过加工后可以从乌鸡变成凤凰”。

该过程使得原子充电,让它们的电子更致密、更稳定,使合成的材料在抗侵蚀、抗氧化和耐高温方面更接近黄金。该研究指出,以廉价铜为基础的新材料可以替代昂贵的金、银,用于电子器件的生产。随着现代工业发展,金银铂等材料的工业化需求量日渐增大。

几个世纪以来瞬间暴富的诱惑一直吸引着炼金术士前仆后继的研究尝试。铜的外观虽然与黄金相似,但是这种材料对于造假者来说用处不大,因为它的密度与一般的铜相同,而铜的密度要远远小于金的密度。所以同样体积,这种材料要比黄金轻许多。如果你打算用它伪造金条或金币,估计很快就露馅了。

研究人员表示,这一金属材料制成过程经济合算,可能为中国工业带来重大提振。

据估计,大约40部智能手机中的黄金使用量相当于一吨矿石中开采的黄金。在工业应用中,铜不能像黄金那样发挥作用,主要是因为在其原子核周围嗡嗡作响的电子(带负电荷的亚原子粒子)更少。这些电子也相对不稳定,所以铜与其他化学物质结合时更容易发生反应。孙剑团队开发的方法另辟蹊径,这种新材料可以抵抗高温、氧化和侵蚀。他们说,这种金属就像“战场上身披金甲的战士,能够抵御任何敌人的攻击”。

了不起的中国高级知识分子,希望他们能开发更多前沿技术造福我们的祖国,自主开发才是中国强大屹立世界的根本。

责任编辑:淮金

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