概述:
自年开始,法国科学家在猪的膀胱内注入了氢气,制造了人类首个较为原始的氢气球。
此事件3年后,氢才被证实确认为属于一种化学元素,而同样来自于法国的一位物理学家借此制造了一个体积达到了立方米的氢气球,这才形成了真正意义上的第一个氢气球。
目前人类已知密度最小的气体,就是氢气了,氢气球的制造也十分的简单,就是找一个质量较小可密封的袋子,里面注入氢气,依靠氢气的浮力使它飘上天空。
现如今我们大街小巷随处可见售卖的氢气球,但氢气可不仅仅只是应用在气球和玩具等用途使用,像是气象方面以及军事领域,都会用到氢气。
但氢气本身也是比较危险的,因为当它与氧气混合之后一旦遇火,就会发生爆炸。甚至说哪怕不遇到明火,当比例达到1:1时,仅靠阳光的直射就可能会发生爆炸。
所以说相比于氢气球,氦气球的稳定性会更高,安全性更高。并且氦气的用途也远比氢气更加广泛。
01氦气
常温状态下的氦气无色无味,属于单原子惰性气体,氦气的体积在地球大气中约有1/,并且氦气极其稳定,不容易与其它物质发生不良反应。
但如果放眼宇宙,氦元素却是宇宙射线中最丰富的元素之一,氦在宇宙中的含量约有24%,在其它星系和星体中也有广泛的分布。
年,人类才首次在太阳色球光谱中发现了氦,但当时它被科学家认定为是太阳特有的金属元素。而直到年,也就是发现氦过去了27年,人类才发现地球上也是有氦的,并且这种元素还是来自于一个具有放射性的矿脉里,并非是之前认定的金属元素。
到了年,美国在一次石油钻探的过程中发现了一种不明气体,后来经过分析后发现了那种气体里竟然含有1.84%的氦。也正是这一发现,让美国在世界氦气相关方面一直到如今都还是领导地位。
氦气极难被液化,甚至可以说是在目前人类已知气体之中,氦气是最难被液化的物质。当然,科研人员表示,氦气如果出于极低温度的环境内,是可以变为液态的。
后期经过不断的科研,人类发现液态的氦气温度竟可降低至2.K的超低温,这也是目前已知沸点最低的一种气体了。并且液态的氦气表面张力极小,很容易流动。而且当它2.18K后,它的性质还会发生变化,会明显不同于液体的氦气,人们对此称之为液氦Ⅱ。
这种物质极难凝固,在标准大气压下,就算是出于绝对零度的环境中,氦依然是液态,也只有当气压上升到较高的程度后,它才能转化为固态。
02氦气的用途
上文中我们已经提到过,氦气的用途要比氢气更加广泛,并且也十分的重要。
①通讯领域;氦气球就常被用于3万米高空之上的气象观测,很多国家还会依靠这种高空氦气球传递信号。
甚至说虽然卫星通讯技术已越来越成熟,但氦气球凭借“优惠划算”的特点,依然在通讯领域占据较大的位置。
②运输方面;氦气的导热性十分优异,所以它也会被常用于燃料箱、空调组件等汽车重要零部件。像每个汽车都具有的安全气囊,里面就具有氦气。
③医疗方面;像核磁共振仪器的正常使用就十分依赖于氦气的低温超导性,并且当氦气与氧气结合后,还可以帮助哮喘等呼吸道疾病患者的治疗。
此外还有一些外科手术、弱视症状的治疗等等医疗方面,氦气都扮演者十分重要的角色。
④航天航空领域;像超音速飞机、宇宙飞船以及火箭的加压气和增压剂,都会使用到高纯氦气。并且像这种高科技设备在焊接的过程中也需要氦气充当保护作用。
⑤电子科研领域;氦气可帮助电子零部件迅速降温,可在很大程度上延缓热传递的速度,以此提高生产效率,还能保证零部件的质量。
还有像是光纤线的制造,半导体的制造以及液晶面板等方面,氦气都有着重要的作用,所以说氦气是我们高科技技术发展中最具关键性的物质之一。
03我国氦气领域被美国“卡住脖子”
我们的国家领土辽阔,地大物博,但却唯独十分缺乏氦气。因为我们所使用的氦气往往隐藏在天然气或是具有放射性的岩石中,人们通过深冷净化技术通过不同的凝固点来分离提取氦气。
而且我们上文中已经讲过,氦气是极其稳定的,所以说目前除了矿藏,还没有其它的办法可以制取。并且大部分的氦气还都被储存在地壳中,每年都会因地震等原因被释放出来,从而使地球上氦气的储量越来越少。
但我们也讲了氦气的各种用途,人们对于氦的需要还是比较高的,而它的储量却又很少,所以就显得氦极其的重要。
而美国的国土之下,却储藏着全世界氦气资源的2/5,所以说美国也是世界上最大的氦气出口国,他们之所以氦气储量很高,这还是要归功于北美洲板块的稳定,满足了氦气的储存条件,氦气不会随着地壳的运动流失掉。
而占据了全世界氦气存量2/5的美国,储备量约有10亿平方米,虽然这个储量虽然看似很大,但殊不知全球范围内每年就会消耗掉2亿平方米的氦。按照现如今各国家的科技发展趋势而言,这些氦气还不足以维持5年的使用时间。
但话说回来,现如今每个国家都是大力发展科技,所谓“落后就要挨打”,谁也不可能停止科技的发展。所以说哪怕全世界的氦气全部加起来,也都难以维持10年。
而我国对于这方面更是具有很大的劣势,因为我国的氦气储量仅占全球氦气资源的2.4%,不要说是出口了,就连自己使用都是完全不够的。所以说我们中国每年都会进口大量的氦气,最高时我们使用的氦气95%都要依赖于从国外进口,这其中最多的就是从美国进口。
美国不仅仅只是因为氦气的储量最大,因为他们是最早开发利用氦气的国家,并且美国的科技水平也十分的高,所以他在氦气的制造上也是其它国家难以匹敌的。可以说美国直接垄断了全球氦气的市场,全球任何一个国家对于氦气的使用,其实都是美国说了算的。
虽然我国已经把依赖于进口美国的氦气逐渐改变成依靠全球氦气储量第二的卡塔尔,但因为卡塔尔的经济和科技水平并不算发达,他们还需要从美国进口氦气的采集和制造相关设备,所以说我们依然还是逃不开美国的制约。
但氦气的重要作用又是其它物质无法取代的,一旦我们缺少了氦气的储备,那我过的科技发展甚至是经济发展都会受到很大的影响。对此我们在没有找到氦气的替代品之前,我们毫无其它办法,只能任由美国宰割。
04中国的努力
现如今氦气的价格可谓是一路飙升,这与中美关系的转变有关,两国现在甚至在贸易上也时有摩擦,其实我们应该做到未雨绸缪,要有所准备,防备美国突然有一天会切断我们的氦气来源。因为我们在氦气这一方面是完全被动的。
对此,我国当然也有所察觉,像是中国在高端技术制造领域为了减少对于国外的依赖性,我们投入了大量的资金,建立氦气厂,并且钻研创新新型技术,寻找其它提取氦气的方法,为的就是防止像美国等国家再次卡住我们的“脖子”。
功夫不负有心人,就在年,北京一家公司就在国家的大力支持下,成功的从天然气废料中提取出了氦气。随后像宁夏也开设了大型的氦气厂,虽然现如今年产量并不算高,但这可是一个完美的开局,试想一下,以后国家肯定会鼓励越来越多的开设氦气工厂,现如今一家年产量无法满足我们,但一千家一万家呢?
并且相关科研学者还表示,我国氦气厂地建立,不仅仅只是标志着我国自产氦气的决心,这还预示着在未来像芯片和火箭燃料领域,我们也都将会慢慢挣脱依赖于国外的束缚。
还有像我国成功从天然气废料中提取出了氦气,虽然产量并不算高,但这也为我国节省了很大一笔成本资金。对于我们而言,这是我们在氦气领域的一大跨步,是未来发展的美好起点。
总结:
我们中国人具有中华民族的优良品德,但这并不是代表着我们软弱可欺。我们身上具有强大的坚韧和拼搏精神,才得以保证我们在短短的几十年内就走过了发达国家百年的路程,让我们祖国走向繁荣昌盛。
国外别有用心的打压,只能激起我们不断奋斗的意志,让我们的科研人员更具战胜困难的决心。打压只会起到反作用,限制我们,我们就自己摸索制造,总有一天我们会突破那些受到限制的技术,那时美国等国家也会彻底失去我们中国市场。