氦氣是一種稀有氣體。全球主要的氦氣供應(yīng)商之一法國(guó)液氣公司解釋說:“氦氣超輕且容易揮發(fā),它在太
陽(yáng)周圍分布廣泛,但是在地球大氣層中含量很少。”目前只能在10多個(gè)國(guó)家的天然氣礦藏里找到氦氣。據(jù)
愛爾蘭研究與市場(chǎng)公司統(tǒng)計(jì),2019年全球氦氣市場(chǎng)的規(guī)模為106億美元,主要控制在美國(guó)、卡塔爾和阿爾
及利亞手中。
密度很低、導(dǎo)熱性很強(qiáng)……這些特性讓氦氣成為全球制造業(yè)最青睞的氣體之一,美國(guó)甚至將其列入了國(guó)家
安全材料名單。以下介紹氦氣五個(gè)不太為人所知的用途。
氦氣無色、無味、不易燃,其液化狀態(tài)要求的是地球最低溫度(零下269攝氏度),也就是接近絕對(duì)零度。
氦氣的應(yīng)用主要是其冷卻能力,它在醫(yī)學(xué)掃描上有廣泛用途。在核磁共振造影方面,正是依靠氦液包裹的
超導(dǎo)磁體才能產(chǎn)生磁場(chǎng)。最近的一些創(chuàng)新技術(shù)可以讓氦氣的使用量減少,但是對(duì)核磁共振儀的運(yùn)行來說氦
氣仍不可或缺。
電子產(chǎn)業(yè)是氦氣的另一大市場(chǎng)。例如,這種氣體可以用于光纖的生產(chǎn)。法國(guó)液氣公司解釋說:“具體來說,
光纖生產(chǎn)的第一道環(huán)節(jié)是生產(chǎn)玻璃制棒,氫氣、氧氣和氦氣被用于強(qiáng)化玻璃制棒的強(qiáng)度,以便隨后進(jìn)行加
熱和拉長(zhǎng)。氦氣和氬氣還可以讓加熱拉長(zhǎng)的光纖快速冷卻下來。”氦氣還被用于很多電子設(shè)備的制造過程中,
如平板顯示屏。
美國(guó)能源研究學(xué)會(huì)在一份說明中解釋說:“氦氣是一種惰性氣體,很難和其他成分起反應(yīng),這讓其成為半導(dǎo)
體制造中很理想的材料。在硅片周遭裹上惰性氣體,可以避免出現(xiàn)意料之外的反應(yīng)。另外,由于氦氣具有
高導(dǎo)熱性,它還能高效散熱,這可以在半導(dǎo)體制造過程中降低硅片的溫度,能讓半導(dǎo)體的體積變得更小。”
氦氣還是空間研發(fā)的一種重要材料。它被當(dāng)做制冷劑用于冷卻很多材料和精準(zhǔn)焊接,也被當(dāng)做航空器飛行或
著陸的液態(tài)系統(tǒng)氣密劑。美國(guó)國(guó)家航空航天局每年要用掉上億立方英尺(1立方英尺約合28317立方厘米)的
氦氣。另外,該機(jī)構(gòu)還打算在2023年用一個(gè)氦氣球向平流層發(fā)送一個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡。
氦氣也被用于核聚變的研發(fā)領(lǐng)域。在建的法國(guó)羅訥河口省熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)項(xiàng)目,將會(huì)建立一個(gè)
冷卻工廠以確保反應(yīng)堆的冷卻。法國(guó)液氣公司稱:“為了獲得封閉反應(yīng)堆所必需的電磁場(chǎng),就要使用在極低溫
度下的超導(dǎo)磁材,要接近絕對(duì)零度。在5400平方米的ITER冷卻工廠中,氦氣廠區(qū)要占到3000平方米。”