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    贵金属的应用领域

    来源:绿色轻工材料湖北省重点实验室   发布时间:2018-12-26 20:03:55

           贵金属元素由于有优良的物理化学性能(如:高温抗氧化性和抗腐蚀性)、电学性能(优良的导电性、高温热电性能和稳定的电阻温度系数等)、高的催化活性、强配位能力等,在工业中用途极广,其应用的“少、小、精、广”的特点,因而被称为现代“工业的维他命”。贵金属与当代高新技术的发展关系密切。 
      1.贵金属在生物医学中的应用

      利用贵金属,特别是以铂及其合金制造的微探针来探索神经系统和修复受损部分,已取得显著成效。例如,视觉神经等神经修复装置,横隔膜神经耳涡神经剌激装置,脊髓剌激装置,小儿脊柱弯曲的整形装置等。心脏病人用心脏起博器也用贵金属制造。因为这些装置的植入人体部分除了需与人体相容、无毒外,还要求有良好的抗腐蚀性、导电性、抗蠕变性等。常用的有PtPt - IrAuAu - PtAg - Pd等金属或合金材料。贵金属同位素、化合物可用于肝、肺、肾、乳腺、脑等疾病及肿瘤的诊断治疗。

      含金药物主要用于风湿关节炎治疗,国外市场已经出售27种药物。近年来,含银药物在治疗烧伤、龋齿防治、乳腺癌诊断、抑制艾滋病传播、激光外科手术等方面的研究的应用有较大的进展。
      在美国、英国等,早在1979年就开始用铂药物治疗肿瘤。顺铂对治疗膀胱癌、睾丸癌、卵巢癌,头颈部肿瘤有效,最近在肺癌、食道癌治疗中也成为不可少的药物,目前正在为降低肾毒等副作用而努力。继顺铂之后,有希望的第二代抗癌铂药物正在开发之中,其中碳铂疗效与顺铂相当,毒性较小,已开始临床应用。

      2.航空航天材料中的贵金属

      航空、航天、航海工业,要求材料具有高温抗腐蚀性、高可靠性、高精度和长的使用寿命,有的非用贵金属不可。如火箭点火引爆合金,航空发动机点火接点,导弹、卫星、舰艇、飞行器等控制方向、姿态的仪表材料(如陀螺仪的导电游丝)精确测温材料,应变材料等

      3.信息技术及激光技术中的贵金属
      电子计算机极大地促进信息技术的发展。电子计算机的心脏大规模集成电路元件的制造离不开贵金属。随着集成电路及无线电元器件小型化、片状化、组合化的发展,贵金属厚膜浆料的需要剧增。现在已经形成包括导电、电极、电阻、电位器及介质浆料的包封材料的系列产品。混合集成电路(其中约80%是厚膜集成电路)广泛用于电子计算机、传真、电视、录像、电影、无线电等部门。
      贵金属的电镀从全面电镀向局部电镀转变,引线框架等元件镀银或镀钯代替镀金,从低速电镀和高速电镀发展,最近正在发展微细部分的高精度电镀技术。
      铱、铑用于生长激光晶体的坩埚。由于激光技术在彩色电视、卫星直播、军工、通讯、材料加工、医疗、印刷等方面的应用,拉制单晶的铂族金属坩埚需要量随之增加。最近提出用Ir - Re合金制作石榴石晶体生长的新型坩埚,可以延长使用寿命,减少贵金属消耗。

      4.自动化技术中的贵金属材料
      自动技术离不开电,贵金属材料由于其抗氧化最适于制造电接点。现在研究的主攻方向是:在提高电接点性能及质量的基础上,谋求贵金属的节约和代用;由包层材料代替实体材料,且包层材料向层化发展;镀层替代包层,由全面镀向部分 镀变更;减少合金中贵金属含量,向完全不含贵金属的材料发展。

      5.能源技术的贵金属材料

      核反应堆是核发电的基础。在核裂变压反应堆中,使用 Ag - In - Cd合金作为中子吸收材料。在AI中加入CuAg等元素,制成电子高、抗拉强度高、对放射性敏感性低的核反应堆结构材料。另一种材料是由(重量)%Ag 5 ~50Ti 0.05 ~ 0.4Zr 0.05 ~ 0.3V 0.05 ~ 0.2W 0.05 ~ 0.3及余量铝组成。Pt - 6Ru/Pt热电偶用于核反应堆1870K以下温度的测量。

      6.贵金属催化剂及新材料的发展

      铂族金属具有优良的催化活性,较高的选择性、较长的使用寿命和可回收再生等优点,其研究和开发对工业和社会发展意义重大,今后许多领域必将是铂催化剂大显身手的时代。
      化学及石油化工用催化剂。80%以上的化学反应与催化有关,铂族金属催化剂在其中占有重要地位。如硝酸工业氨氧化用铂铑,或有铂钯铑催化网,70年来一直是硝酸工业核心。几乎年有的精细化工与贵金属催化剂有关使用载体催化剂,并向均相多功能催化剂方向发展。提高汽车油辛烷值的石油重整,一直离不开铂及铂及铂等基催化剂,另外,裂化、另氢等催化剂也多以铂或钯为基。
      一碳化学用催化剂、一碳化学指以煤及燃气,即甲烷、一氧化碳、甲醇等分子内含一个碳原子的物质为原料,制备各种化学制品和新兴工业领域。这方面最前途的是铂族金属配合物或金属化物催化剂。
      废气净化用催化剂,主要是汽车废气的处理,目前的发展趋势是:薄壁蜂窝和三元催化系统;采用氧传感器、电子计算机空燃比反馈控制系统,可以同时消除废气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物;同时求降代催化剂中铂族金属含量。
      某些粒小于1m的贵金属,其导电性、光学活性。、低温磁化率、比热、核磁张弛等方面出现能级断续性的异常现象,而且表面活性增大,着火点下降。可应用于催化剂、传感器、低温烧结、导电浆料、太阳能吸引膜、稀释冷冻绝热材料等方面。
      将镀金的金属纤维和金属粉末混入高分子材料,如橡胶,制成各向导电性橡胶可用于发光二极管、液晶元件、混合集成电中中。用铂族 金属 有化合物使聚乙炔、石墨层间化合物导电化也可制面导电率与银铜 相匹敌的导电性高分子材料。
      目前研究的贵金属非晶态合金有铂、金、钯、铑、铱有合金系。主要用途是催化剂、磁电机材料、电极材料、储氢材料、高强度材料、焊料等。
      在钛中加入0.2%的钯,大大地提高了钛的抗腐蚀能力。在不锈钢中加入0.1 ~ 3%的铂,使不锈钢的腐蚀量减少到原来的1/10。最近提出的耐蚀合金还有:Ti - Ru - W(MoNi)系合金。
      不锈钢表面有0.003 m的钝化膜,因此导电性变差,不能钎焊,限制了在电子工业中的应用。但是只要在不锈钢表面镀0.1~0.5 m厚的金,就有了导电性和钎焊性,从而开辟了在电子工业中的应用。
      贵金属应用极广,在高新技术的发展中处于重要地位。随着科学技术的发展,其应用领域和用途还会扩大,起越来越重要作用。

     

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