金属氢将改变技术面貌——直到它蒸发

在 XNUMX 世纪的锻造中，既没有锻造钢，也没有锻造钛或稀土元素的合金。 在今天具有金属光泽的钻石砧中，我们仍然知道它是最难以捉摸的气体......

元素周期表中的氢位于第一族的顶端，其中仅包括碱金属，即锂、钠、钾、铷、铯和钫。 毫不奇怪，科学家们长期以来一直想知道它是否也具有金属形式。 1935 年，尤金·维格纳 (Eugene Wigner) 和希拉德·贝尔·亨廷顿 (Hillard Bell Huntington) 率先提出条件 氢可以变成金属. 1996 年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国物理学家 William Nellis、Arthur Mitchell 和 Samuel Weir 报告说，使用气枪意外产生了金属状态的氢气。 2016 年 495 月，Ranga Diaz 和 Isaac Silvera 宣布他们已成功获得压力为 5 GPa（约 10 × XNUMX⁶ atm) 并在 5,5 K 的温度下在金刚石室中进行。 然而，作者没有重复该实验，也没有得到独立证实。 因此，部分科学界质疑所得出的结论。

有人认为金属氢在高重力压力下可能呈液态。 在巨大的气体行星内部比如木星和土星。

今年495月底，一群教授。 哈佛大学的艾萨克·西尔维（Isaac Silveri）报告说，实验室已经产生了金属氢。 他们在金刚石“砧”中将样品置于 XNUMX GPa 的压力下，其分子形成气体 H₂ 分解，由氢原子形成金属结构。 根据实验的作者，得到的结构 亚稳态这意味着即使在极端压力停止后它仍然是金属的。

此外，据科学家称，金属氢将是 高温超导体. 1968 年，康奈尔大学的物理学家尼尔·阿什克罗夫特预测氢的金属相可能是超导的，也就是说，在远高于 0°C 的温度下，可以在没有任何热量损失的情况下导电。 仅此一项就可以节省三分之一的电力，这些电力目前在传输过程中以及由于所有电子设备的加热而损失。

在气态、液态和固态（氢在 20 K 时冷凝并在 14 K 时凝固）的常压下，这种元素不导电，因为氢原子结合成分子对并交换电子。 因此，没有足够的自由电子，它们在金属中形成导带并且是载流子。 为了破坏原子之间的键，理论上只有强烈压缩氢才能释放电子并使氢成为电导体甚至超导体。

氢在钻石之间压缩成金属形状

一种新形式的氢也可以用作 具有卓越性能的火箭燃料. “产生金属氢需要大量的能量，”教授解释说。 银。 “当这种形式的氢转化为分子气体时，会释放出大量能量，使其成为人类已知的最强大的火箭发动机。”

使用这种燃料运行的发动机的比冲为 1700 秒。 目前常用的是氢气和氧气，这类发动机的比冲为450秒。 据这位科学家称，新燃料将使我们的航天器能够使用具有更大有效载荷的单级火箭进入轨道，并使其能够到达其他行星。

反过来，在室温下运行的金属氢超导体将使使用磁悬浮构建高速运输系统成为可能，将提高电动汽车的效率和许多电子设备的效率。 储能市场也将发生一场革命。 由于超导体的电阻为零，因此可以将能量存储在电路中，并在电路中循环直到需要为止。

小心这种热情

然而，这些光明的前景并不完全清楚，因为科学家们尚未证实金属氢在正常压力和温度条件下是稳定的。 媒体曾联系过科学界的代表征求意见，他们对此表示怀疑，或者充其量是有所保留。 最常见的假设是重复实验，因为假设的成功是……只是假设的成功。

目前，只能在上述两个金刚石砧后面看到一小块金属，它们用于在远低于冰点的温度下压缩液态氢。 是教授的预测。 西尔维拉和他的同事们真的会工作吗？ 让我们在不久的将来看看实验者打算如何逐步降低压力并提高样品的温度来找出答案。 在这样做的过程中，他们希望氢只是……不会蒸发。