金属氢是什么，有什么用

金属氢是什么，有什么用

液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体、由于导电是金属的特性,故称金属氢.早在1935年,英国物理学家就预言,在一定的高压下,任何绝缘体都能变成导电的金属,只是,不同的材料转变成导电金属所需的压力不同而已,有的材料,如磷,已能获得导电体,但稳定的金属氢样品始终没有得到.在苏联、日本、美国的几个实验室中,只在上百万大气压的超高压下得到了金属氢,不过,一旦恢复常压,氢又回复到初始状态.判断得到了金属氢,依据是当处于高压下时,它的电阻从108欧姆变为102欧姆（苏联人的数据）,或从1.26×1012欧姆降到102欧姆（日本人的数据）.从理论上来看,在超高压下得到金属氢是确实可能的.不过,要得到金属氢样品,还有待科学家们进一步研究.尽管目前还末把金属氢拿到手,但理论工作者推断,金属氢是一种高温超导体,是高密度、高储能材料.已掌握的超导材料大多需在液氦（－269℃)冷却下使用,这使超导技术的发展受到限制.金属氢的超导临界温度(即体现超导性质主最高温度)是-223－-73℃,能够在液氮（－196℃)温度下使用这将大大推动超导技术的发展.由于金属氢是高密度材料,用它作燃料,火箭的体积和重量都会大大减小,航天事业将因此而产生巨大的飞跃.和化学家不同,天文学家将氢和氦以外的一切元素统称为金属.在高温和高压条件下,气态的氢也可以成为电导体的金属氢.以木星为例：最外层是1000公里厚的气态分子氢,再往下是24000公里厚的液态分子氢,再往下是45000公里厚的液态金属氢.金属氢氢是人们最熟悉的化学元素.它在常温下是一种气体,在低温下可以成为液体,在温度降到零下259℃时即为固体.如果对固态氢施加几百万个大气压的高压,就可能成为金属氢.金属氢的出现是当代超高压技术创造的一项奇迹,它是目前高压物理研究领域中一项十分活跃的课题.氢在金属状态下,氢分子将分裂成单个氢原子,并使电子能够自由运动.在金属氢中,氢分子键断裂,分子内受束缚的电子被挤压成公有电子,这种电子的自由运动,使金属氢具有了导电的特性.因此,把氢制成金属,关键就是把电子从原子的束缚下解放出来.1936年美国科学家维那对氢转变为金属的压力作了首次计算,提出了氢转变为金属的临界压力是在100万到1000万大气压的范围以内.目前在世界各国正通过多种途径来产生超高压制取金属氢.比较成熟的有两种方法,一种叫动态压缩法,即是从强磁场中采用快速冲击压缩,获取高压来制取金属氢.另一种叫静态压缩法,即采用1000t重以上的压力机或用将近10层楼高的水压机来产生100～200万大气压的高压,压缩液氢来制造金属氢.为什么人们如此费尽心血地来研制金属氢呢?这是因为一旦金属氢问世,就如同当年蒸汽机的诞生一样,将会引起整个科学技术领域一场划时代的革命.金属氢是一种亚稳态物质,可以用它来做成约束等离子体的“磁笼”,把炽热的电离气体“盛装”起来,这样,受控核聚变反应使原子核能转变成了电能,而这种电能将是廉价的又是干净的,在地球上就会方便地建造起一座座“模仿太阳的工厂”,人类将最终解决能源问题.金属氢又是一种室温超导体,它将甩掉背在超导技术“身上”的低温“包袱”.超导材料是没有电阻的优良导体,但现在已研制成功的超导材料的超导转变温度多在零下250℃左右,这样的低温工作条件,严重地限制了超导体的应用.金属氢是理想的室温超导体,因此,可以大显身手.用金属氢输电,可以取消大型的变电站而输电效率在99％以上,可使全世界的发电量增加四分之一以上.如果用金属氢制造发电机,其重量不到普通发电机重量的10％,而输出功率可以提高几十倍乃至上百倍.金属氢还具有重大的军用价值.现在的火箭是用液氢作燃料,因此必须把火箭做成一个很大的热水瓶似的容器,以便确保低温.如果使用了金属氢,火箭就可以制造得灵巧,小型.金属氢应用于航空技术,就可以极大地增大时速,甚至可以超过音速许多倍.由于相同质量的金属氢的体积只是液态氢的1/7,因此,由它组成的燃料电池,可以较容易地应用于汽车,那时,城市就不再像现在这样喧哗、污染而变得十分清洁、安静.金属氢内储藏着巨大的能量,比普通TNT炸药大30—40倍.因此,金属氢聚变时释放的能量要比铀核裂变大好多倍.伴随着金属氢的诞生必将会产生比氢弹威力大好多倍的新式武器.从20世纪40年代开始,美、日等国就投入了大量的人力、物力研制金属氢.目前,世界上的高压实验室已达100多个.美国已研制成功了能产生100万大气压的压力机,日本研制成功了“分离球体式多级多活塞组合装置”能产生200万个大气压.近年来,日本等几个国家宣布已在实验室内研制成功了金属氢,这是人类向金属氢迈出了可喜的一步.而要使金属氢大规模投入工业生产,还有相当大的困难.但它已有力地推动和促进了超高压技术、超低温技术、超导技术、空间技术、激光、原子能等20多门科学技术向着新的深度发展.可以预言,大规模制造金属氢的时代已为期不远了.