銻—一個陌生的化學元素，不久前隨著中國對銻相關物項實施出口管制而引起公眾的關注。那么，銻是一種什么樣的元素？它有何獨特應用？

人們習慣把銻譽為“稀世珍寶”，這是因為銻在地殼中的含量極低，分布很不均勻，開采的成本很高。資源的稀缺性、應用的廣泛性以及在許多高科技領域和軍事應用中的不可替代性，都為其增添了神秘的色彩。

銻系阻燃，防火安全的“奇兵”

當今社會，新型材料層出不窮，并且已經(jīng)滲透到我們生活的各個方面。這些材料大多可以燃燒，以致火災隱患無時不在。消除火災隱患、賦予這些材料以阻燃性能，不失為一個“防患于未然”的聰明之舉。其實，銻系阻燃劑就是消除火災隱患的“奇兵”。

什么是阻燃劑呢？顧名思義，就是能夠阻止材料被引燃以及抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。阻燃劑也被稱為難燃劑、耐火劑或防火劑，主要用于現(xiàn)代高分子材料的阻燃處理。實踐證明，在受到外界火源的攻擊時，添加有阻燃劑的高分子材料可以達到阻燃的效果。這里所說的“阻燃”，指的是能夠有效阻止、延緩或終止火焰的傳播。阻燃劑的大家族主要有有機鹵系阻燃劑、有機磷系阻燃劑和無機阻燃劑3大類。那么，什么是銻系阻燃劑？銻系阻燃劑是一類具有顯著阻燃效果的無機化合物，主要是指三氧化二銻和五氧化二銻。

銻系阻燃劑幾乎是所有鹵系阻燃劑的重要協(xié)效劑，主要用于提高材料的阻燃性能，通過釋放水分、形成保護層等機制來阻止或延緩材料的燃燒。鹵系阻燃劑主要是在氣相中發(fā)揮阻燃作用的，因為鹵化物分解產(chǎn)生的鹵化氫氣體為不燃性氣體，通過稀釋效應而發(fā)揮作用。三氧化二銻作為最早采用的無機阻燃劑之一，主要作為阻燃協(xié)效劑與鹵系阻燃劑配合使用。

三氧化二銻或五氧化二銻等銻的化合物在高溫下能與鹵系阻燃劑反應，生成一層覆蓋于燃燒表面的保護膜，從而隔絕與氧氣的接觸，達到延緩材料燃燒的目的。銻系復合阻燃劑還能夠有效抑制燃燒過程中產(chǎn)生的自由基，從而切斷燃燒鏈的反應。

銻系阻燃劑在無機阻燃劑中占有十分重要的地位，應用領域十分廣泛：不僅可用于制造飛機、火箭或?qū)椀陌l(fā)射器，以防止發(fā)射器被火焰燒壞；還可以廣泛應用于生活中的方方面面，如家電、汽車、服裝、玩具、建材等。

銻系阻燃劑以其優(yōu)秀的阻燃效果而受到人們的青睞，但由于其對環(huán)境和人體健康具有潛在的影響，因此研發(fā)更具環(huán)保性能的新型銻系阻燃劑或其他環(huán)保型阻燃劑具有重要的意義。

光伏玻璃，“銻”換角色撥亮“眼”

在古代，銻被賦予一種神秘的色彩。在古埃及文化中，銻的含義為“美麗的眼睛”。據(jù)稱，在公元前3100年的埃及前王朝時代，三硫化二銻通常被用作眼影粉來進行美容。那么，如何理解今天的“‘銻’換角色撥亮‘眼’”呢？這還得從銻在光伏玻璃生產(chǎn)中扮演的角色說起。

什么是光伏玻璃？我們通常所說的光伏玻璃，指的是一種具有光電效應的特種玻璃。這種特種玻璃主要用于封裝光伏組件，因此是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的一個重要組成部分。光伏玻璃主要包括超白壓延玻璃、超白浮法玻璃和透明導電氧化物鍍膜玻璃等。

光伏玻璃貴在透明，即透光性要好。超白壓延玻璃主要用于生產(chǎn)晶體硅太陽電池，特點為表面光滑、透光率高、光電轉(zhuǎn)換效率高。超白浮法玻璃主要用于生產(chǎn)薄膜太陽能電池，其表面平整度高、透光率較高。透明導電氧化物鍍膜玻璃主要是在光伏玻璃的基礎上增加了一層透明導電氧化物膜，這樣可以進一步提高光伏電池的效率。

那么，銻在光伏玻璃中扮演什么角色呢？原來，銻在其中扮演的角色主要是“澄清劑”，其作用就是賦予光伏玻璃更高的透明度，從而使得光伏玻璃能夠最大限度地提高光能的利用率。

銻是如何讓光伏玻璃“眼睛”更亮的？在光伏玻璃的生產(chǎn)過程中，為了提高其透明度，普遍采用含銻的復合澄清劑，如焦銻酸鈉或三氧化二銻等。這些含銻化合物可以有效脫除玻璃中的雜質(zhì)并排除氣泡，從而提高光伏玻璃的澄清度和透過率，并進一步提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

原來，玻璃中的雜質(zhì)（如鐵、鈦、鉻等金屬元素）會降低玻璃的透明度，而銻能夠去除光伏玻璃中的這些雜質(zhì)。焦銻酸鈉可以在分解溫度范圍內(nèi)直接分解并放出氧氣，這有助于消除光伏玻璃中的氣泡，從而確保玻璃的高透明度和光學質(zhì)量。

銻代材料，電池創(chuàng)新的“排頭兵”

電池在當今社會的應用十分普遍，并已成為我們生活的基本配置。金屬銻在電池技術中的應用由來已久，并且有望在未來成為先進電池系統(tǒng)的重要材料。

關于金屬銻在電池技術中的應用，可以追溯到19世紀鉛酸蓄電池板柵材料的誕生。最初，鉛酸蓄電池的充放電循環(huán)依靠的是浸在硫酸溶液中的兩塊鉛板（正負極）。1881年，科學家首次提出了板柵的概念，并闡述了用板柵取代傳統(tǒng)鉛板的重要意義。

所謂板柵，指的就是鉛酸蓄電池電極的集電骨架。這種集電骨架作為鉛酸蓄電池的一個獨立部件，對提高電池性能、延長電池壽命都具有極其重要的作用。相比于鉛酸蓄電池正極的活性物質(zhì)二氧化鉛電阻率高、導電性差的劣勢，合金板柵的電阻率低，導電能力也提升了上萬倍。

作為一種板柵材料，鉛銻合金顯示出了巨大的應用優(yōu)勢。鉛酸蓄電池的正極由填滿二氧化鉛的鉛銻板柵組成。這樣的結(jié)構(gòu)設計不但可以承擔電池內(nèi)部電流的傳導作用，還可提供支撐作用。

將鉛銻合金用作鉛酸蓄電池的板柵材料，對于提高電池的容量和充電效率具有重要意義。特別是銻的加入，可以增強板柵的硬度和機械強度，這對于減少板柵的膨脹和收縮、延長電池的使用壽命意義重大。這是因為，鉛酸蓄電池在充放電時，活性物質(zhì)的密度會發(fā)生變化：放電時，活性物質(zhì)會膨脹；充電時，活性物質(zhì)會收縮。而有了板柵的支撐，就可以防止極板因膨脹和收縮而引起活性物質(zhì)脫落了。

在太陽能電池中，薄膜材料的應用不失為一大看點。特別是硒硫化銻半導體薄膜材料在太陽能電池中的應用，更是實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率10%的突破。硒硫化銻半導體薄膜材料在可再生能源領域的應用潛力巨大，并且在更廣闊的舞臺上具有很好的應用前景。

作為一種新興的電池技術，鈉離子電池正在逐漸成為能源存儲領域的新熱點。作為一種具有較好應用前景的負極材料，金屬銻有望成為鈉離子電池負極材料的候選材料。這是因為金屬銻具有獨特的電化學性能，具有高理論比容量和高電導率的優(yōu)勢。高理論比容量意味著在相同重量下，銻基電池可以存儲更多的電能；高電導率則意味著可以提高銻基電池的充放電效率。

作為一種新興的電池技術，銻-鈣液態(tài)金屬電池有望成為未來能源存儲領域的“潛力股”。銻-鈣液態(tài)金屬電池以熔化的銻作為負極活性物質(zhì)，熔化的鈣作為正極活性物質(zhì)。這兩種金屬材料在常溫下為固態(tài)，但在較高溫度下可熔化成液態(tài)，可以流動并參與電化學反應。該電池具有很高的能量密度和很長的循環(huán)壽命，并能在700℃高溫下穩(wěn)定運行，在電網(wǎng)級儲能應用中具有巨大的應用潛力。

關鍵角色，從煙花到火藥的跨越

作為一種重要的銻化合物，三硫化二銻在許多領域都扮演著十分關鍵的角色。從火柴到煙花，從火藥到彈藥……三硫化二銻都發(fā)揮了極其重要的作用。

作為一種取火方式，火柴在人類的文明史中留下了濃墨重彩的一筆?；鸩竦陌l(fā)明是在摩擦起火的啟發(fā)下萌發(fā)的，而化工技術的進步促進了其成熟水平，并誕生了高度自動化的生產(chǎn)流水線。

在火柴的構(gòu)成中，火柴頭和摩擦面缺一不可。早期的火柴頭主要由氯酸鉀、二氧化錳和三硫化二銻等化學物質(zhì)組成。三硫化二銻的燃燒點相對較低，可以迅速從摩擦產(chǎn)生的熱中吸收能量并開始燃燒，并引燃氯酸鉀釋放出氧氣，來維持火柴梗的持續(xù)燃燒。早期的火柴頭逐漸被硫化磷火柴頭所取代。硫化磷火柴頭的主要成分為氯酸鉀和三硫化四磷。

火柴摩擦面上通常涂有一層易燃物質(zhì)，如紅磷和摩擦劑等。而三硫化二銻的加入則極大地改善了火柴的點火效率，并提高了火柴的使用便利性與安全性。

作為節(jié)日慶典的一大亮點，煙花無疑是我國傳統(tǒng)文化的一個重要組成部分。我國的煙花種類繁多，包括噴花類、旋轉(zhuǎn)類、升空類、旋轉(zhuǎn)升空類、吐珠類、小禮花類、禮花彈類、架子煙花等。不同的煙花在結(jié)構(gòu)和效果上有所不同，如升空類煙花可以在高空中綻放，形成各種圖案和顏色，而噴花類煙花則通過噴射作用產(chǎn)生美麗的火花效果。

燃放的煙花為什么會產(chǎn)生絢麗多彩的煙花效果呢？原來，煙花產(chǎn)生的焰火和顏色來源于其中的氧化劑和可燃物之間的化學反應以及某些金屬鹽的呈色效應。不同的金屬元素會在燃燒時發(fā)出不同顏色的光芒，如鋇鹽產(chǎn)生綠色，鍶鹽產(chǎn)生紅色，鈉鹽產(chǎn)生黃色。

銻在煙花中的角色不容忽視。在煙花中，銻主要存在于火焰著色劑和增強發(fā)光劑中。作為一種金屬元素，在與氧化劑發(fā)生反應時，銻能夠迅速燃燒，并釋放出大量的熱量和光芒。

作為一種火焰著色劑，銻可以在燃燒時發(fā)出深藍色或紫色的光芒；作為一種增強發(fā)光劑，銻可以增強煙花的發(fā)光效果。銻與其他金屬元素發(fā)出的豐富色光一起綻放在夜空，往往會提高煙花的整體亮度以及視覺沖擊力。

三硫化二銻在早期的黑火藥中占有一席之地，并且起到了關鍵性作用，主要是改善火藥的燃燒特性和穩(wěn)定性能。黑火藥是由硝酸鉀、木炭和硫黃按一定比例混合而成的一種火藥，不僅可應用于煙花制造，還是彈藥的重要成分。

隨著軍事技術的發(fā)展，銻在新型彈藥和武器系統(tǒng)中的應用也在不斷擴展。作為彈藥中的關鍵部分，擊發(fā)藥主要是通過底火被撞擊產(chǎn)生火花而點燃發(fā)射藥的，撞擊產(chǎn)生的大量氣體會迅速膨脹將彈頭推出藥筒。三硫化二銻在子彈的擊發(fā)藥部分占有一定的份額，足見其在軍事上的戰(zhàn)略價值。

銻的化合物在特殊彈藥中也有重要的應用，如曳光彈中的曳光劑就需要銻化合物的參與。曳光劑是一種在彈藥或煙火中經(jīng)常使用的化學物質(zhì)，它能讓發(fā)射出的彈頭或煙花在飛行過程中產(chǎn)生明亮的軌跡。

曳光劑主要由氧化劑、金屬可燃劑和有機黏合劑組成。常見的氧化劑有硝酸鋇、硝酸鍶等；金屬可燃劑有鎂粉、鎂鋁合金粉等；有機黏合劑有蟲膠、干性油和松香等。銻在曳光劑中的作用主要是增強發(fā)光效果和調(diào)節(jié)火焰顏色。

未來可期，前景看好的銻基材料

銻在傳統(tǒng)行業(yè)中的應用凸顯了其獨特的應用價值，而在半導體等行業(yè)的應用前景則彰顯了其非凡的戰(zhàn)略價值。展望未來，銻的高端應用前景十分看好。

作為一個重要的電子供體元素，銻應用于半導體材料，可以顯著影響材料的電學性能。比如，在傳統(tǒng)的硅和鍺等半導體材料中，通過摻雜銻可以形成具有所需電子特性的新型半導體，有望在電子器件和太陽能電池等領域獲得廣泛應用。

銻化合物半導體屬于重要的第四代半導體材料，在開發(fā)下一代器件方面具有很大的優(yōu)勢。比如，銻化銦和銻化鎵都屬于直接帶隙半導體材料，具有禁帶寬度較窄、電子遷移率高、量子效率高、響應速度快等特點，可廣泛應用于制造紅外傳感器、紅外探測器、紅外發(fā)光二極管、激光器、恒溫光電系統(tǒng)等。

近年來，銻基量子點和納米結(jié)構(gòu)受到了人們的普遍關注。人們希望這些獨特的銻結(jié)構(gòu)所擁有的量子效應和尺寸效應能給開發(fā)新型半導體器件帶來新驚喜。銻也可用于制備二維半導體材料，有望在未來的微電子器件和光電子器件中發(fā)揮重要作用。

銻化鉛和銻化鉍等銻基化合物是一類高效的熱電材料。這些熱電材料既可以把熱能轉(zhuǎn)換為電能，也可以把電能轉(zhuǎn)換為熱能。利用這一特性，銻基熱電材料可以在發(fā)電、制冷和溫度控制等方面大有作為。銻合金材料有望用于制造具有特殊電學和熱學性能的半導體材料，如銻與汞形成的合金可用于制造紅外探測器以及光電池等。

銻的稀缺性使其比稀土還要珍貴。作為一種自然形成的銀白色稀有金屬，銻通常在自然界中以單質(zhì)或化合物的形態(tài)存在。在全球范圍內(nèi)，銻的資源儲量主要集中在中國、俄羅斯和塔吉克斯坦等少數(shù)幾個國家。

位于湖南省冷水江市的“錫礦山”，因源于歷史上的誤解而得名?，F(xiàn)在，“錫礦山”因其含有豐富的銻礦資源而聞名于世。銻的獨特性質(zhì)使其在多個領域扮演著極其重要的角色。隨著科技的發(fā)展，銻的戰(zhàn)略價值也會日益凸顯。

【責任編輯】蒲？暉