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        天生我材之“頑皮”的金屬

        2015-05-07 04:17:25
        少年科學(xué) 2015年4期
        關(guān)鍵詞:氯化鋰金屬鋰鹽沼

        就像人體有皮膚一樣,飛機(jī)表面也有一層薄薄的蒙皮,它要維持符合空氣動力學(xué)的曲面,要足夠強(qiáng)硬,還要耐腐蝕、柔韌、光潔、輕巧……你知道中國最研制的C919大飛機(jī)的蒙皮用了什么材料嗎?答案是:鋁鋰合金。

        關(guān)于鋁金屬,你看家里的鋁鍋,一敲一個印子,就知道它不夠強(qiáng)硬。那么,關(guān)鍵就在這個鋰金屬了。下面,讓我們來看一看這種非?!邦B皮”的鋰金屬。

        最輕金屬

        如果把一塊金屬扔進(jìn)水里,會是什么樣的結(jié)果?

        沉進(jìn)水里!絕大多數(shù)人都會不假思索地回答。但如果這塊金屬是鋰,結(jié)果就完全不一樣了。它會浮在水面上!因為它的密度大約只有水的一半,比水輕多了。是不是很奇怪?

        當(dāng)然,做這個試驗的時候需要把金屬鋰密封起來。因為鋰十分活潑,它極易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如果放置在空氣中,會被氧化,所以必須用固體石蠟或其他不與之反應(yīng)的物質(zhì)將其包裹起來。如果放置在水中,你會看到它在水里冒著氣泡來回地跑。這是因為它與水發(fā)生反應(yīng),生成氫氧化鋰,并釋放氫氣。

        在金屬大家族中,鋰就像個頑皮的孩子,但我們不能小看它的本領(lǐng)。鋰與其他弟兄的關(guān)系十分要好。除了鐵以外,它可以和其他任何一種金屬熔合,制成的合金通常具有強(qiáng)度大、重量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良特性。中國自主研發(fā)的C919大型客機(jī)的蒙皮就使用了鋁鋰合金,厚度只有薄薄幾毫米,又輕又強(qiáng)又韌。另外,中國的“天宮一號”目標(biāo)飛行器的資源艙艙段也使用了鋁鋰合金材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。

        高能金屬

        鋰電池,是目前我們最常見的一種充電電池。這種電池中含有鋰,就是利用了鋰活潑的化學(xué)性質(zhì)。其實,鋰的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于此。

        氫彈的主要原料

        氫彈的威力比原子彈更大,它利用爆炸時產(chǎn)生的巨大能量引發(fā)核聚變,將幾個原子核聚合成一個原子核。只有較輕的原子核才能發(fā)生核聚變,比如氫的同位素氘、氚等。氫有三種同位素:氕(piē)、氘(dāo)、氚(chuān)。氘和氚發(fā)生聚變后,2個原子核結(jié)合成1個氦原子核,并放出1個中子和巨大的能量。但是,自然界中氚的含量極少,大部分需要人工生成,而其主要原料就是鋰。

        高能燃料

        美國研制的MK50型先進(jìn)輕型魚雷,它的動力系統(tǒng)采用的是一種鋰-六氟硫化物閉循環(huán)系統(tǒng),通過鋰與六氟硫化物反應(yīng)釋放的熱量將水變成水蒸氣,從而推動渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn),推動魚雷前進(jìn)。

        生命金屬

        18世紀(jì),科學(xué)家在礦物中發(fā)現(xiàn)了金屬鋰。到了19世紀(jì),人們又在土壤、礦泉水、海藻以及動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有鋰元素存在,包括人體內(nèi)也有微量的鋰元素。

        治療精神疾病

        美國科學(xué)家曾調(diào)查發(fā)現(xiàn),在鋰元素濃度較高的地區(qū),當(dāng)?shù)厝嘶季癫〉谋嚷拭黠@較低。后來的研究表明,鋰對中樞神經(jīng)活動具有一定的調(diào)節(jié)作用。因此,醫(yī)生們經(jīng)常采用一種鋰鹽治療精神疾病。

        當(dāng)然,鋰元素的攝取有限度,用作治療疾病時必須遵醫(yī)囑。

        幫潛航員吸收二氧化碳

        中國的載人潛水器“蛟龍?zhí)枴痹谙聺摃r會備足潛航員所需的醫(yī)用純氧,可是呼出的二氧化碳怎么辦呢?科學(xué)家們在潛水器里放置了氫氧化鋰,它能夠大量吸收二氧化碳,從而維持潛水艙內(nèi)正常的大氣壓和氧氣,保障潛航員的生命安全。

        不吃羊的狼

        北美洲有一種被動物學(xué)家馴化出來的狼,它們不吃小羊羔,這是為什么呢?原來,動物學(xué)家在小羊羔的羊肉中加入了氯化鋰,然后喂狼。狼吃了以后會疼痛難忍,還會拉肚子。更可怕的是,吃過這種肉的母狼產(chǎn)出的奶里面也會有氯化鋰。慢慢地,狼群就都回避羊羔。長時間馴化之后,狼群就會遠(yuǎn)離羊羔了。

        鋰的來源

        地球上的鋰主要有三大來源:海水、鹽湖型鋰礦和偉晶巖鋰礦床。

        地球上的鋰大多分散在海洋中,有數(shù)據(jù)稱,海水中含有約2300億噸的鋰資源。但海水中的鋰濃度太低,提煉十分困難。

        南美洲的玻利維亞有一個面積巨大的湖泊,當(dāng)你從太空看它的時候,銀光閃閃,猶如明鏡一般。倘若你走進(jìn)這里,就會發(fā)現(xiàn)眼前既不是水,也不是冰,而是鹽。這就是烏尤尼鹽沼——地球上最大的“鏡子”。烏尤尼鹽沼里是氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰和氯化鎂的飽和溶液。據(jù)專家估算,這里含鹽量超過100億噸,其中,最為珍貴的是氯化鋰——它可以用來生產(chǎn)金屬鋰。烏尤尼鹽沼中鋰的儲量大約為900萬噸,為世界上最重要的產(chǎn)地。玻利維亞擁有全世界陸地上43%的鋰儲量,主要就歸功于烏尤尼鹽沼。

        偉晶巖鋰礦床常與花崗偉晶巖礦床在一起,包括鋰輝石、鋰云母和磷鋁鋰石等,其中最主要的是鋰輝石。

        有一種寶石,能發(fā)出類似于鉆石的光芒。從不同的角度觀看,它還有顏色的變化。乍一看,它很像紫晶,那渾身上下散發(fā)出的淡紫色如同薰衣草一般,十分美麗。1902年,美國寶石學(xué)家孔茲發(fā)現(xiàn)了這種寶石,后經(jīng)研究證明這是一種新的寶石——紫鋰輝石,屬于鋰輝石的一種。因其成分中含有錳,它具有誘人的紫紅色;如果其中混入了鉻,則會表現(xiàn)出綠色,稱為翠綠鋰輝石。畢竟能成為寶石的屬于極少數(shù),大部分鋰輝石都用來冶煉金屬鋰,在美國、巴西、巴基斯坦和中國都有重要的礦床。2014年,中國四川省阿壩州新認(rèn)定了兩處超大型鋰輝石礦床。據(jù)估算,這兩處氧化鋰資源量約100萬噸。

        1. 鋰電池:很多手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦、移動電源(充電寶)、電動車的電池都是鋰電池。

        2. 耐熱鋰瓷餐具:近幾年市場上出現(xiàn)的新型餐具——鋰瓷沙鍋,是以鋰輝石為主料經(jīng)高溫?zé)贫伞?/p>

        3. 電視機(jī)的熒光屏:含有鋰的鋰玻璃,強(qiáng)度大,韌性好,表面光滑致密,熱膨脹小,因而被廣泛用來做電視機(jī)的熒光屏。

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