稀有金屬銫、銣的三大需求增長(zhǎng)點(diǎn):5G、衛(wèi)星、量子技術(shù)

                            發(fā)布時(shí)間:

                            2021-09-15


                              1、應(yīng)用
                              銫的應(yīng)用:作為化學(xué)鋰生產(chǎn)的副產(chǎn)品,的商業(yè)化使用只有大約40年的時(shí)間。
                              (1)生物醫(yī)學(xué)用途:最著名的用途是在液體中分離DNA或脫氧核糖核酸。銫化合物在生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)研究中用作催化劑,并用于標(biāo)記或追蹤化合物。最近發(fā)現(xiàn)氯化銫對(duì)治療各種癌癥有效,并顯示出作為這種疾病的新療法的巨大潛力。的放射性同位素長(zhǎng)期以來(lái)一直被用于放射性治療,例如前列腺癌。
                              (2)制造:甲酸銫是卡伯特公司研發(fā)的特種鉆井液,用于深井、高壓、高溫油井的鉆井。這是目前工業(yè)上最大的銫應(yīng)用。
                              (3)電子學(xué):銫的低電離勢(shì)被用于光電管設(shè)計(jì)以及電子學(xué)中的光電發(fā)射和閃爍裝置。實(shí)驗(yàn)證明,銫蒸氣激光計(jì)算機(jī)是用于海底探測(cè)和礦產(chǎn)勘查地球物理的磁力儀的常用設(shè)備。它目前用于紅外光學(xué),并正在發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的應(yīng)用在太陽(yáng)能電池技術(shù)。
                              (4)天文鐘:原子鐘——1999年設(shè)計(jì)的,精確到200萬(wàn)年一秒——功能基于的恒定原子共振。它也被用于更接近間距的數(shù)據(jù)包,倍增光纖電纜系統(tǒng)的能力。
                              (5)磁流體動(dòng)力學(xué)和離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī):可以作為等離子體用于發(fā)電和離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)在深空探測(cè)器。
                              2、量子科技
                              量子計(jì)算為未來(lái)的高技術(shù)領(lǐng)域,從電子計(jì)算到量子計(jì)算注定是計(jì)算機(jī)發(fā)展的必然方向,量子計(jì)算的信息貯存是量子計(jì)算面臨的一個(gè)最大難題。1987年,德國(guó)馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所的科學(xué)家Gerhard Rempe領(lǐng)導(dǎo)的科研小組,首次成功地將單個(gè)光子的量子狀態(tài)寫(xiě)入一個(gè)原子中,經(jīng)過(guò)180μs后將其讀出[11]。1995年,Cornell和W ieman的團(tuán)隊(duì)成功地將含有大約2 000個(gè)Rb 87原子的氣體冷卻到低于170 nK的溫度時(shí),大量的原子聚集到了最低的能量狀態(tài),形成了玻色—愛(ài)因斯坦凝聚(Bose–Einsteincondensate),實(shí)現(xiàn)了整體量子效應(yīng),這預(yù)示著銣有可能成為量子計(jì)算的存貯材料。這是銣、銫一個(gè)非常有前景的應(yīng)用方向。
                              3、時(shí)間精準(zhǔn)計(jì)量:銣?zhǔn)?G時(shí)代不可或缺的金屬
                              銣原子鐘的時(shí)間精確度達(dá)到千萬(wàn)年不差一秒。利用輻射能和振蕩頻率具長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性特性制造的原子鐘,其準(zhǔn)確度早達(dá)到500萬(wàn)年誤差不到一秒的程度。2004年日本公布已研制出,精度達(dá)到2 000萬(wàn)年誤差不到1 s。2006年我國(guó)公布,中國(guó)研制的激光冷卻原子鐘精度達(dá)到4000萬(wàn)年誤差不到1s,已運(yùn)行1年。利用的該特性制造的銣原子鐘,其短期穩(wěn)定性好,適用于要求體積小、重量輕、便于攜帶的場(chǎng)所。
                              原子鐘技術(shù)門(mén)檻高,行業(yè)集中度高。目前原子鐘主流的生產(chǎn)廠家,國(guó)際上主要是:Symmetricom,SpectraTime,Oscilloquartz SA,國(guó)內(nèi)主要是天奧電子、航天203所以及航天501所。由于原子鐘技術(shù)門(mén)檻較高,因此集中度也高,全球能做的企業(yè)不多。
                              5G時(shí)代對(duì)銣金屬的需求:第一,體現(xiàn)在5G較4G時(shí)代增加的基站,必然增加對(duì)原子鐘的需求;其次,5G時(shí)代的應(yīng)用場(chǎng)景如衛(wèi)星導(dǎo)航、遠(yuǎn)程醫(yī)療以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)駕駛等高度時(shí)敏型領(lǐng)域,都會(huì)增加對(duì)高精度原子鐘的需求。每100個(gè)基站需要1個(gè)中心基站提供時(shí)間同步服務(wù),每個(gè)中心基站需要1臺(tái)時(shí)間同步設(shè)備,則500萬(wàn)個(gè)5G大基站需要約5萬(wàn)臺(tái)時(shí)間同步設(shè)備。中心基站還需要2臺(tái)頻率選擇與分配設(shè)備,則需要頻率10萬(wàn)臺(tái)頻率組件及設(shè)備;同時(shí)每個(gè)中心基站在配備1臺(tái)原子鐘。
                              4、離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)
                              離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究、應(yīng)用主要集中在宇宙飛船、地球衛(wèi)星及星際航行的空間應(yīng)用。用作空間飛行器的軌道控制、方位保持和阻力補(bǔ)償?shù)?。它比常用的肼燃料發(fā)動(dòng)機(jī)要輕10%~15%。能在較低溫度下產(chǎn)生最大推力。據(jù)推算,1 kg/銫在外層空間所產(chǎn)生的理論推力比任何固體或液體燃料大1100倍。目前大多衛(wèi)星和飛船都用此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)。
                              預(yù)計(jì)到2025年,國(guó)內(nèi)將發(fā)射低軌道衛(wèi)星超過(guò)2000顆,相當(dāng)部分的衛(wèi)星將使用推進(jìn)劑,同時(shí)海外低軌道衛(wèi)星市場(chǎng)如火如荼,預(yù)期未來(lái)十年有望超過(guò)10萬(wàn)顆,對(duì)需求將會(huì)有大幅提升。

                            關(guān)鍵詞:

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