地球上最昂貴16種材料 鑽石黃金白銀在列

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【大紀元2021年09月26日訊】(大紀元記者夏雨編譯報導)每天,地球上的人們都會與成百上千種複雜的材料打交道,從喝的水到智能手機上的OLED屏幕。材料價值有便宜有昂貴,本文介紹地球上最昂貴的16種材料。

材料的開發幾乎與人類歷史上每一項發展有關,材料科學家的研發成果已經深刻影響了人類社會和日常生活,從日常交通到人們接收信號的方式等。

材料成本由幾個因素決定,包括供求關係、採礦成本、原材料成本、材料的稀有程度或豐富程度、材料的純度、工程成本以及其它因素等。

247wallst.com網站研究了各種科學期刊、美國國防後勤局戰略材料清單、美國地質調查局2019年礦物商品摘要,以及從各個供應商網站估算的價格,編制了一份地球上最昂貴的材料清單。

清單包括現今在製造、技術產品、研究和其它應用中使用的一些最昂貴的材料,涵蓋貴金屬、化合物、稀土元素和超薄二維材料。清單中的材料並不代表所有昂貴材料的完整列表,選擇這些材料是因為它們在工業和研究中普遍使用。

這份清單上的一些最昂貴材料是自然產生的,也有是在實驗室中研發出來的。

以下是地球上最昂貴的16種材料。

1. 鑽石

鑽石的價值因純度、成分和原子結構的不同而有很大差異。

高純度鑽石的價格昂貴,部分原因是鑽石是零售珠寶市場的寵兒。例如,研究級別的鑽石粉末,即鑽石顆粒直徑為1微米(約為人類頭髮直徑的1/20),每克成本約為120美元。將單個鑽石晶體的大小增加到1克或5克拉,其價格會大幅上漲,將遠高於10,000美元。

圖為鑽石的示意圖。(Pixabay)

2. 高純鋁

鋁具有極高的導電性和導熱性,這意味著它可以很好地導熱和導電,非常適合某些電子應用。

大多數市售鋁都相當便宜,因為它是地球上最豐富的材料之一,占地殼成分的8%。一捲鋁箔在超市賣幾美元。

然而,當需要極純的鋁時,例如用於某些研究,製造成本會顯著導致價格增加。一塊4英寸x4英寸的超純鋁箔可能要花費數百美元。

圖為鋁產品示意照。 (AFP)

3. 電子級硅(Electronics-grade silicon)

硅這種材料也非常豐富,大多數市售硅通常價格低廉。硅約占地殼的25%,因此相對容易開採。

硅是大多數電子設備的重要組成部分,計算機芯片和太陽能電池板主要由硅製成。然而,電子級硅需要一定的純度和結晶度(材料中原子的排列方式),這給原材料增加了相當大的工程成本。一旦一塊直徑相當於大個餐盤大小、厚度小於1毫米(約1/32英寸)的硅片完全加工成一系列最先進的計算機芯片,它的價值可能會超過10,000美元。

4. 銀

在美國,從礦山中開採出總計約900噸白銀,價值4.4億美元。大多數銀用於電子產品、珠寶或攝影設備。例如,用於研究目的的20克(約0.7盎司)超純銀的成本約為250美元。

由於其獨特特性,銀可用於多種應用,是所有元素中導電性最強的,甚至超過了銅。然而,高昂的成本使得城市和房屋布線使用銀在經濟上不可行。

銀也可以使用在一些光學塗層(如高端鏡子)、氧化銀電池等物品中。

5. 錸(Rhenium)

錸是一種具有非凡性能的金屬。它是地球上最稀有材料之一,在所有已知材料中,它的熔化溫度位居第三高。因此,鑒於其耐高溫能力,它是噴氣發動機和某些溫度傳感器中使用合金的關鍵成分。

錸屬於微量金屬。僅5克(約1/6盎司)的99.995%錸粉就價值400美元。

6. 鉭(Tantalum)

鉭是一種軟金屬,具有高導電性和極高的熔化溫度。它用於從汽車到個人電腦的各種電子設備中,主要以鉭基電容器的形式使用。

一根直徑為1/4英寸、99.9%純度、質量為125克的鉭棒成本約為700美元。

7. 黃金

2018年,從美國礦山開採出價值86億美元的黃金,約占當年美國礦山開採出金屬總價值的三分之一。有點令人驚訝的是,珠寶僅用到了美國加工黃金的46%左右,電子應用占另外40%,其餘大部分用於製作錢幣。

一塊6.4克(0.22盎司)、近乎純金的金塊的價格略高於1,000美元,即每克約150美元。

黃金。(Fotolia)

8. 鍶(Strontium)

鍶存在於美國各地礦床中,但自1950年代以來,美國沒有在本土開採過鍶。

美國在2018年進口了近28,000公噸鍶,主要來自墨西哥和德國。鍶的應用跨越許多行業,從鑽井液中的添加劑到煙火。鍶與鈦和氧結合形成鈦酸鍶(SrTiO3),其所具有的有趣和有用的特性,是之適用在各種電子或磁性應用中。

礦物鍶是從天青石中提取的,每噸成本約為75美元。然而,25克超純鍶的成本超過2,000美元。

9. 碳化硅(Silicon carbide,SiC)

碳化硅是一種由硅和碳製成的材料,可以具有多種不同的晶體結構,每種結構都有其獨特性質。儘管構成它的材料(即硅和碳)相對便宜,但製造某些類型晶體碳化硅的成本價格很高。對於電子級材料,一個小型沙拉盤大小的碳化硅晶片成本可能超過1,000美元。

碳化硅非常堅硬,其中一種結構具有與鑽石幾乎相同的硬度和光學特性。在另一種結構中,它被用於電子材料,成為許多消費類LED燈泡的支柱。

10. 鉑族金屬(Platinum-group metals)

鉑族金屬包括鉑、鈀、銥、鋨、銠和釕。這些非常稀有的金屬通常歸為一組,因為它們通常在自然界中一起被發現,且具有相似特性。

鉑族金屬的其它用途包括用於工業過程、醫療設備、電子應用、珠寶和實驗室設備的催化劑。這類材料的價格各不相同,但通常相當昂貴。例如,6.5克(約0.23盎司)鉑金的價格約為1,000美元。

11. 砷化鎵(Gallium arsenide)

砷化鎵是由鎵和砷組成的化合物,這是一種在許多日常電子產品(如手機或其它無線通信設備)中至關重要的半導體材料。

一塊4英寸直徑的晶圓與幾張紙厚度相同,成本約為250美元。

12. 石墨烯(Graphene)

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。

4英寸 x 4英寸石墨烯薄膜成本約為400美元。

石墨烯薄膜微觀結構示意圖。(ShutterStock)

13. 二硫化鉬(Molybdenum disulfide)

幾十年來,二硫化鉬一直用於高溫潤滑劑。

各種學術研究團體和公司都可以成功地生成這種材料,一些微小的二硫化鉬晶體被買到了每塊數百美元。

14. 六方氮化硼(Hexagonal boron nitride)

六方氮化硼是一種極好的絕緣體。一塊帶有六方氮化硼原子層的2英寸 x 1英寸小銅箔售價約為300美元。

15. 鋱(Terbium)

鋱通常以氧化鋱的形式出現,平均進口成本為每公斤461美元。一塊1英寸 x 1英寸的1毫米厚鋱箔可能要花費近500美元。鋱是一些市售LED照明燈具的重要組成部分。它在高強度永久磁鐵和激光器中也有應用。

16. 鏑(Dysprosium)

鏑也以氧化物的形式進口,平均進口成本為每公斤180美元。購買5克(約1/6盎司)鏑薄片的成本接近100美元。鏑的應用包括永磁體、照明、電子產品和激光器。

責任編輯:李寰宇#

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