从平板电视到智能手机——元素硼值得关注

发布日期:2017-09-15 浏览次数:680次

每次在平板电视上观看体育运动,或者通过触摸智能手机屏幕发送消息时,请感谢周期表中的一个无名英雄:硼。


硼经常被错误地标记为“无聊”的元素,但它多才多艺、在我们的生活中起着重要的作用。


它是硼硅酸盐玻璃的关键成分,以其耐热变化和化学性能的出色表现以及抵抗冲击的能力而闻名。这意味着玻璃炊具可以直接从冷冻室进入热风炉,实验室设备如烧杯和试管可以承受腐蚀。


钕磁体是市场在售的最强的永磁体之一,硼在其晶体结构的形成和保持磁化中起作用。硼还用于制备洗涤剂、缓冲溶液、杀虫剂、绝缘和半导体。


澳大利亚的土壤可能缺硼,含硼肥料可用于帮助根系生长和开花。


尽管我研究硼化学于能量转换和储存应用,该元素有着实践应用的丰富历史。


什么使硼如此特别?


由于其反应性,硼自然地仅与其它元素组合存在,形成硼酸和称为硼酸盐的无机盐。


为什么硼有如此多的用途,一个主要原因是其电子缺乏的性质,这意味着它非常倾向于接受来自其他元素的电子,并且容易与金属和非金属形成许多有趣的化合物。


例如,金属硼化物、金属(M)和硼(B)形成的化合物如二硼化铼由于广泛的B-B和M-B键而具有高硬度。还有碳化硼,它是用于防弹背心和坦克装甲的非常硬和轻的陶瓷。


Boron-10(10B)是可以通过大量蒸馏挥发性硼化合物分离的稳定同位素,形成硼中子俘获治疗(BNCT)法治疗局部浸润性恶性肿瘤,如复发性头颈癌。


值得注意的是,诺贝尔化学奖至少三次被授予在硼化学领域工作的科学家。


最近的一个贡献是2010年的“铃木耦合”反应,它彻底改变了化学合成技术,并支持有机发光显示(OLED)等产品开发,可用于薄型彩色电视机。


硼与碳


硼和碳是周期表中的相邻元素,并且在许多方面是相似的。不过,碳可以说是享有了更广泛的宣传。就在最近,石墨烯(碳原子的一个原子层)已经有了很多的关注,它具有许多潜在的高科技用途。


与碳氢化合物类似,硼形成一系列中性硼烷,曾经被研究为火箭燃料,因为它们在与氧反应时产生大量的能量。但他们一直被证明是有毒的且太难控制。


元素硼存在于16种已知的“同素异形体”中——不同形式的相同元素。碳有两个常见的形式:金刚石和石墨。


控制所需硼同素异形体导致的困难阻碍了研究。相比之下,碳材料可以容易地制备和研究。


在能量转换和储存方面起关键作用


看到世界各地的科学家们在实验室里兢兢业业、寻找新的方法来使用这个富有弹性的小元素,这令人兴奋。


以下是他们正在处理的一些重大问题:


硼作为能量源


一些研究人员正在研究是否可以使用非线性融合从硼中获得能量——一种聚变能的形式,其中可以释放少量的中子。。


硼作为能量载体


含有硼、氮和氢的化合物可以有效地储存和转移氢。这是重要的,因为氢是储存风电场和太阳能发电厂生产能源的理想选择。


另一方面,二氟(草酸)钠盐可以优于一些商业化合物、作为新兴钠离子电池的电解质盐,这可能是大规模储能的重要选择。


硼保温


一些太阳能水加热和太阳能发电厂正在使用硼硅酸盐收集管来利用来自反射镜的反射辐射,因此可以以更有效的方式驱动蒸汽轮机。


我们在保温方面也看到更严格的建筑标准,促进硼酸盐用于玻璃纤维绝缘。


印象深刻?


硼应该获得更多的聚光灯嘛?


我相信我们将会看到硼在科技驱动的社会中持续作为一颗明星。从肥料到OLED屏幕,它淡定地保有巨大的冲击力(Zhenguo Huang)。


2017-09-15 产业前沿译 产业前沿

杭州(磁性材料)永磁集团创建于1980年,是一家集研发、生产、销售铝镍钴,钐钴,钕铁硼,器件,注塑磁等各种磁性材料的老牌国家重点高新技术企业。公司注册资本5000万元人民币,年销售总额7.5亿人民币,厂区占地面积14万㎡,现有员工780多人,其中工程技术人员230多人,为目前世界上最大的铝镍钴永磁生产基地,也是世界上最大的永磁材料生产商之一。