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    2. 從平板電視到智能手機——元素硼值得關注

      發布日期:2017-09-15 瀏覽次數:11931次

      每次在平板電視上觀看體育運動,或者通過觸摸智能手機屏幕發送消息時,請感謝周期表中的一個無名英雄:硼。


      硼經常被錯誤地標記為“無聊”的元素,但它多才多藝、在我們的生活中起著重要的作用。


      它是硼硅酸鹽玻璃的關鍵成分,以其耐熱變化和化學性能的出色表現以及抵抗沖擊的能力而聞名。這意味著玻璃炊具可以直接從冷凍室進入熱風爐,實驗室設備如燒杯和試管可以承受腐蝕。


      釹磁體是市場在售的最強的永磁體之一,硼在其晶體結構的形成和保持磁化中起作用。硼還用于制備洗滌劑、緩沖溶液、殺蟲劑、絕緣和半導體。


      澳大利亞的土壤可能缺硼,含硼肥料可用于幫助根系生長和開花。


      盡管我研究硼化學于能量轉換和儲存應用,該元素有著實踐應用的豐富歷史。


      什么使硼如此特別?


      由于其反應性,硼自然地僅與其它元素組合存在,形成硼酸和稱為硼酸鹽的無機鹽。


      為什么硼有如此多的用途,一個主要原因是其電子缺乏的性質,這意味著它非常傾向于接受來自其他元素的電子,并且容易與金屬和非金屬形成許多有趣的化合物。


      例如,金屬硼化物、金屬(M)和硼(B)形成的化合物如二硼化錸由于廣泛的B-B和M-B鍵而具有高硬度。還有碳化硼,它是用于防彈背心和坦克裝甲的非常硬和輕的陶瓷。


      Boron-10(10B)是可以通過大量蒸餾揮發性硼化合物分離的穩定同位素,形成硼中子俘獲治療(BNCT)法治療局部浸潤性惡性腫瘤,如復發性頭頸癌。


      值得注意的是,諾貝爾化學獎至少三次被授予在硼化學領域工作的科學家。


      最近的一個貢獻是2010年的“鈴木耦合”反應,它徹底改變了化學合成技術,并支持有機發光顯示(OLED)等產品開發,可用于薄型彩色電視機。


      硼與碳


      硼和碳是周期表中的相鄰元素,并且在許多方面是相似的。不過,碳可以說是享有了更廣泛的宣傳。就在最近,石墨烯(碳原子的一個原子層)已經有了很多的關注,它具有許多潛在的高科技用途。


      與碳氫化合物類似,硼形成一系列中性硼烷,曾經被研究為火箭燃料,因為它們在與氧反應時產生大量的能量。但他們一直被證明是有毒的且太難控制。


      元素硼存在于16種已知的“同素異形體”中——不同形式的相同元素。碳有兩個常見的形式:金剛石和石墨。


      控制所需硼同素異形體導致的困難阻礙了研究。相比之下,碳材料可以容易地制備和研究。


      在能量轉換和儲存方面起關鍵作用


      看到世界各地的科學家們在實驗室里兢兢業業、尋找新的方法來使用這個富有彈性的小元素,這令人興奮。


      以下是他們正在處理的一些重大問題:


      硼作為能量源


      一些研究人員正在研究是否可以使用非線性融合從硼中獲得能量——一種聚變能的形式,其中可以釋放少量的中子。。


      硼作為能量載體


      含有硼、氮和氫的化合物可以有效地儲存和轉移氫。這是重要的,因為氫是儲存風電場和太陽能發電廠生產能源的理想選擇。


      另一方面,二氟(草酸)鈉鹽可以優于一些商業化合物、作為新興鈉離子電池的電解質鹽,這可能是大規模儲能的重要選擇。


      硼保溫


      一些太陽能水加熱和太陽能發電廠正在使用硼硅酸鹽收集管來利用來自反射鏡的反射輻射,因此可以以更有效的方式驅動蒸汽輪機。


      我們在保溫方面也看到更嚴格的建筑標準,促進硼酸鹽用于玻璃纖維絕緣。


      印象深刻?


      硼應該獲得更多的聚光燈嘛?


      我相信我們將會看到硼在科技驅動的社會中持續作為一顆明星。從肥料到OLED屏幕,它淡定地保有巨大的沖擊力(Zhenguo Huang)。


      2017-09-15 產業前沿譯 產業前沿

      杭州永磁集團有限公司