地球上最昂贵16种材料 钻石黄金白银在列

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【大纪元2021年09月26日讯】(大纪元记者夏雨编译报导)每天,地球上的人们都会与成百上千种复杂的材料打交道,从喝的水到智能手机上的OLED屏幕。材料价值有便宜有昂贵,本文介绍地球上最昂贵的16种材料。

材料的开发几乎与人类历史上每一项发展有关,材料科学家的研发成果已经深刻影响了人类社会和日常生活,从日常交通到人们接收信号的方式等。

材料成本由几个因素决定,包括供求关系、采矿成本、原材料成本、材料的稀有程度或丰富程度、材料的纯度、工程成本以及其它因素等。

247wallst.com网站研究了各种科学期刊、美国国防后勤局战略材料清单、美国地质调查局2019年矿物商品摘要,以及从各个供应商网站估算的价格,编制了一份地球上最昂贵的材料清单。

清单包括现今在制造、技术产品、研究和其它应用中使用的一些最昂贵的材料,涵盖贵金属、化合物、稀土元素和超薄二维材料。清单中的材料并不代表所有昂贵材料的完整列表,选择这些材料是因为它们在工业和研究中普遍使用。

这份清单上的一些最昂贵材料是自然产生的,也有是在实验室中研发出来的。

以下是地球上最昂贵的16种材料。

1. 钻石

钻石的价值因纯度、成分和原子结构的不同而有很大差异。

高纯度钻石的价格昂贵,部分原因是钻石是零售珠宝市场的宠儿。例如,研究级别的钻石粉末,即钻石颗粒直径为1微米(约为人类头发直径的1/20),每克成本约为120美元。将单个钻石晶体的大小增加到1克或5克拉,其价格会大幅上涨,将远高于10,000美元。

图为钻石的示意图。(Pixabay)

2. 高纯铝

铝具有极高的导电性和导热性,这意味着它可以很好地导热和导电,非常适合某些电子应用。

大多数市售铝都相当便宜,因为它是地球上最丰富的材料之一,占地壳成分的8%。一卷铝箔在超市卖几美元。

然而,当需要极纯的铝时,例如用于某些研究,制造成本会显著导致价格增加。一块4英寸x4英寸的超纯铝箔可能要花费数百美元。

图为铝产品示意照。 (AFP)

3. 电子级硅(Electronics-grade silicon)

硅这种材料也非常丰富,大多数市售硅通常价格低廉。硅约占地壳的25%,因此相对容易开采。

硅是大多数电子设备的重要组成部分,计算机芯片和太阳能电池板主要由硅制成。然而,电子级硅需要一定的纯度和结晶度(材料中原子的排列方式),这给原材料增加了相当大的工程成本。一旦一块直径相当于大个餐盘大小、厚度小于1毫米(约1/32英寸)的硅片完全加工成一系列最先进的计算机芯片,它的价值可能会超过10,000美元。

4. 银

在美国,从矿山中开采出总计约900吨白银,价值4.4亿美元。大多数银用于电子产品、珠宝或摄影设备。例如,用于研究目的的20克(约0.7盎司)超纯银的成本约为250美元。

由于其独特特性,银可用于多种应用,是所有元素中导电性最强的,甚至超过了铜。然而,高昂的成本使得城市和房屋布线使用银在经济上不可行。

银也可以使用在一些光学涂层(如高端镜子)、氧化银电池等物品中。

5. 铼(Rhenium)

铼是一种具有非凡性能的金属。它是地球上最稀有材料之一,在所有已知材料中,它的熔化温度位居第三高。因此,鉴于其耐高温能力,它是喷气发动机和某些温度传感器中使用合金的关键成分。

铼属于微量金属。仅5克(约1/6盎司)的99.995%铼粉就价值400美元。

6. 钽(Tantalum)

钽是一种软金属,具有高导电性和极高的熔化温度。它用于从汽车到个人电脑的各种电子设备中,主要以钽基电容器的形式使用。

一根直径为1/4英寸、99.9%纯度、质量为125克的钽棒成本约为700美元。

7. 黄金

2018年,从美国矿山开采出价值86亿美元的黄金,约占当年美国矿山开采出金属总价值的三分之一。有点令人惊讶的是,珠宝仅用到了美国加工黄金的46%左右,电子应用占另外40%,其余大部分用于制作钱币。

一块6.4克(0.22盎司)、近乎纯金的金块的价格略高于1,000美元,即每克约150美元。

黄金。(Fotolia)

8. 锶(Strontium)

锶存在于美国各地矿床中,但自1950年代以来,美国没有在本土开采过锶。

美国在2018年进口了近28,000公吨锶,主要来自墨西哥和德国。锶的应用跨越许多行业,从钻井液中的添加剂到烟火。锶与钛和氧结合形成钛酸锶(SrTiO3),其所具有的有趣和有用的特性,是之适用在各种电子或磁性应用中。

矿物锶是从天青石中提取的,每吨成本约为75美元。然而,25克超纯锶的成本超过2,000美元。

9. 碳化硅(Silicon carbide,SiC)

碳化硅是一种由硅和碳制成的材料,可以具有多种不同的晶体结构,每种结构都有其独特性质。尽管构成它的材料(即硅和碳)相对便宜,但制造某些类型晶体碳化硅的成本价格很高。对于电子级材料,一个小型沙拉盘大小的碳化硅晶片成本可能超过1,000美元。

碳化硅非常坚硬,其中一种结构具有与钻石几乎相同的硬度和光学特性。在另一种结构中,它被用于电子材料,成为许多消费类LED灯泡的支柱。

10. 铂族金属(Platinum-group metals)

铂族金属包括铂、钯、铱、锇、铑和钌。这些非常稀有的金属通常归为一组,因为它们通常在自然界中一起被发现,且具有相似特性。

铂族金属的其它用途包括用于工业过程、医疗设备、电子应用、珠宝和实验室设备的催化剂。这类材料的价格各不相同,但通常相当昂贵。例如,6.5克(约0.23盎司)铂金的价格约为1,000美元。

11. 砷化镓(Gallium arsenide)

砷化镓是由镓和砷组成的化合物,这是一种在许多日常电子产品(如手机或其它无线通信设备)中至关重要的半导体材料。

一块4英寸直径的晶圆与几张纸厚度相同,成本约为250美元。

12. 石墨烯(Graphene)

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。

4英寸 x 4英寸石墨烯薄膜成本约为400美元。

石墨烯薄膜微观结构示意图。(ShutterStock)

13. 二硫化钼(Molybdenum disulfide)

几十年来,二硫化钼一直用于高温润滑剂。

各种学术研究团体和公司都可以成功地生成这种材料,一些微小的二硫化钼晶体被买到了每块数百美元。

14. 六方氮化硼(Hexagonal boron nitride)

六方氮化硼是一种极好的绝缘体。一块带有六方氮化硼原子层的2英寸 x 1英寸小铜箔售价约为300美元。

15. 铽(Terbium)

铽通常以氧化铽的形式出现,平均进口成本为每公斤461美元。一块1英寸 x 1英寸的1毫米厚铽箔可能要花费近500美元。铽是一些市售LED照明灯具的重要组成部分。它在高强度永久磁铁和激光器中也有应用。

16. 镝(Dysprosium)

镝也以氧化物的形式进口,平均进口成本为每公斤180美元。购买5克(约1/6盎司)镝薄片的成本接近100美元。镝的应用包括永磁体、照明、电子产品和激光器。

责任编辑:李寰宇#

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