
宇宙中的物质由各种化学元素组成,在这些化学元素中,有一个独特而神奇的元素,那就是氟元素。化学元素氟,“凶”名赫赫,却有不世之功。
氟元素的单质是一种剧毒气体,腐蚀性强,且有些氟化工原料如四氟乙烯性质又极为活泼。氟元素的单质是F2,它是一种淡黄色有剧毒的气体。氟气的腐蚀性很强,化学性质极为活泼,是氧化性最强的物质之一,甚至可以和部分惰性气体在一定条件下反应。氟是特种塑料、橡胶和冷冻剂(氟氯烷)中的关键元素。自然界中氟主要以萤石(CaF2),冰晶石(Na3[AlF6])及以氟磷灰石(Ca10(PO4)6F2)存在。
有机氟化物却有它温和而独特的一面:与其他有机化合物一样稳定,能大大提高医药、农药分子的生化、物化性质。我们熟知的牙膏、制冷剂、不粘锅涂层,以及航天器密封材料和一些新型药物,都有氟的身影。
在国际氟化学科学界,有两个词语用来概括氟的重要性。第 一个是独特。它是最颠覆性的元素,为何能用“最”来形容一个化学元素?这是因为氟的电负性大,化学性质非常极端。这使得很多含氟原料性质很活泼,但含氟产物却很稳定——活泼的含氟原料发生化学反应时,会释放出很大的能量,但能量释放之后所得到的含氟产物却特别稳定。这个过程有些像爆米花,经历过“燃爆”,然后沉淀下来。氟还能跟碳原子形成最强的化学键,这种特性让含氟材料非常稳定,例如塑料网 特氟龙,即聚四氟乙烯,就是最稳定的材料之一。
第二个形容氟的词语是有用。全球新注册的药物中20%—25%含有氟原子。一些患者做PET—CT检查时,也要用到18F—FDG,即氟代脱氧葡萄糖。人们日常所用的手机、电脑等电子设备的显示屏都会用到含氟液晶材料。
国防领域含氟材料的应用也非常广泛。在航空航天领域,陀螺油、高低温润滑油等都是含氟材料。在原子弹等所需的国防尖 端材料中,含氟材料亦占有重要的一席之地。
除此之外,氟在一定量的范围内为人体所必需,适量的氟对人体牙齿、骨骼的生长和形成具有促进作用,有利于骨折的愈合和钙化。而氟不足则会导致佝偻病,骨质疏松,龋齿等疾病的发生。
合理的摄入氟可以保证身体正常的钙磷代谢,促使骨骼的正常生长发育。在氟的作用下,羟磷灰石可转化为表面坚硬的氟磷灰石,增强骨骼矿化。氟被牙釉质中的羟磷灰石吸收后,在牙表面产生防酸蚀的氟磷灰石,可预防龋齿。
氟对人体的安全范围很窄,导致人体活动与氟的平衡易被破坏,氟过剩、缺乏或平衡失调时,会对人体内物质代谢和免疫调节产生影响。
细数氟元素,从研究到应用,总是伴随着牺牲和伤害,可氟元素真的对人百害而无一利吗?其实,现在人类对氟的认识已经更加全 面了,氟也更科学地被广泛应用于农药、医药、材料、原子能、航空航天等各个领域,我们在利用氟改善生活的同时,也在努力让它与人类和环境更加和谐地相处。
“中子捕手”硼-10酸突破核防护瓶颈,含硼聚乙烯护盾实现国产化
一块看似普通的白色塑料板,却能让致命的中子辐射衰减40%以上,成为守护核电站工人的隐形铠甲。“普通聚乙烯只能使中子减速,但加入硼-10酸后,材料获得了‘捕获’中子的超能力。最新测试数据显示,含10%硼-10酸的聚乙烯板材,对中子辐射的屏蔽效率比普通聚乙烯高出40%,在辐射剂量增加三倍时性能仅下降5%,远优于传统材料的15%衰减率。01 技术原理,硼-10的“双保险”防护机制含硼聚乙烯的核心优势源于硼-10同位素独特的核性质。当高速中子穿过聚乙烯时,氢原子核使其减速;而慢化后的中子遇到硼-10原子核,立即被俘获并发生核反应:¹⁰B + n → ⁷Li + ⁴He + 2.31MeV反应产生的锂和氦粒子射程极短,能量就地沉积在材料中。这种“慢化-俘获”双机制使防护效率呈几何级提升。近期突破在于解决了硼酸分散工艺——东北大学团队采用熔盐法将硼-10酸与菱镁矿合成Mg₂B₂O₅晶须,使硼元素以单晶形态均匀嵌入聚乙烯基体,含硼量达12%时仍保持良好韧性。 02 性能革命,从实验室到应用场景的跨越在山东某核电站的换料检修现场,工程师展示了新型防护装备:“过去戴铅手套作业半小时手就发麻,现在含硼聚乙烯手套轻了60%,连续工作两小时也不疲劳。”实测证明,这种手套的防护效能与铅制品相当,重量却减轻一半。2025年7月,该核电站已全面更换含硼聚乙烯防护系统。更关键的是材料的环境适应性:温度耐受:在-20℃至80℃循环测试中,硬度变化小于5%抗疲劳性:弯折100次无裂纹,适合可移动防护屏高温稳定:某放疗设备外壳在60℃环境使用两年未变形医疗领域同样受益。江苏一家医疗器械厂采用该材料制造伽马刀防护罩,比传统铅罩减重45%,使设备运输成本降低30%。 03 产业爆发,百亿级市场的国产替代需求激增推动硼-10酸产业链快速发展。2025年7月以来,多个重大项目密集启动。另外,技术外溢效应显著。中科院团队开发的硼掺杂碳纳米管,利用硼的缺电子特性增强催化剂吸附能力,使钠硼氢甲醇解制氢速率达22,453 mL·g⁻¹·min⁻¹,创非金属催化剂纪录。04 未来挑战,深紫外与核废料处理的新战场前沿探索已在光学领域展开。南京理工大学合成出硼酸羟基化合物(NH₄)₂B₁₀O₁₄(OH)₄·H₂O,其深紫外截止边<200nm,双折射率0.054@546nm,有望用于DUV光刻机光学系统。更大的想象空间在核废料处理。传统水泥固化体需1米厚度屏蔽中子辐射,而含硼聚乙烯只需15厘米。“我们正在开发硼-10酸/碳化硅陶瓷复合体,耐辐照性能提升三倍。”原子能院项目组表示,相关成果已列入核电十四五规划。在江西某县的油菜田边,县农业农村局技术员正将硼肥撒向土壤。这种含硼-10酸的缓释肥料,能使油菜籽增产20%。“硼元素从核电站走到田间地头,这是技术普惠的缩影。”技术员感叹道。而在北京实验室,某团队正攻关硼浓度梯度材料——表层富硼层高效吸收中子,内层高韧性聚乙烯抵御冲击。 中国核学会数据显示,2025年全球核防护材料市场规模将突破80亿美元,其中含硼聚合物复合材占比超35%。随着第四代核电站建设加速,这个“隐形护盾”产业正迎来黄金时代。
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2025-08-01
常州嘉远参加三展联动!上海同台奏响新能源与半导体产业最强音
国家会展中心内,储能电芯与AI机械臂同台争辉,半导体光刻机与纳米薄膜共舞,一场横跨绿色能源、智能芯片与尖端材料的科技交响曲在此奏响。2025年7月29日,国家会展中心(上海)迎来三场国际级产业盛会——上海国际储能技术展览会、中国国际半导体技术展览会及中国国际电池薄膜产业展览会。三展首次同馆举办,吸引全球超1500家企业参展,首日专业观众突破4万人次,成为长三角地区规模最大的高端制造技术集群展会之一。 01 电池薄膜展:新材料撬动能源革命在电池薄膜展区,氧化硅拉伸薄膜以“薄如蝉翼、坚若磐石”的特性引发围观。这种厚度不足头发直径1%的材料,可承受2200℃高温穿刺实验,将电池安全性能提升200%以上。柔性电池基材领域迎来突破性进展:聚酰亚胺薄膜支持10万次弯折,为可穿戴设备提供“永不折断”的能源骨骼;复合陶瓷-石墨烯隔膜实现百米级连续涂布生产,推动全固态电池成本降低30%;02 半导体展:国产化进程加速半导体展馆内,国产替代成为主旋律。推出的车规级SiC功率模块引发轰动,该模块使电动汽车充电速度提升3倍,系统损耗降低50%,已获百万级订单。03 储能技术:智能生态成型虽国际储能大展定于8月举行,但本次展会中的储能创新已锋芒毕露。AI光伏-储能一体化系统动态演示了能量调度魔法:某企业展示的工商业储能方案,已为制造企业实现年省电费3000万元。固态电池赛道同样火热:水系锌-铁液流电池以20000次循环寿命,成为分布式储能新宠;“超临界流体萃取+真空纳米冶炼”技术使锂回收率达99.9999%,处理成本下降90%。04 思想碰撞:论坛勾勒产业融合新图景展会同期举办的50余场高峰论坛成为思想策源地。在“碳中和目标下的技术协同”主论坛上,三大产业专家达成共识:“半导体芯片赋能储能控制系统响应速度,新型薄膜材料决定电池能量密度,而AI算法优化全链条能效——三大技术的交叉点将诞生下一代能源解决方案。”国家会展中心外,出租车候客长队中夹杂着英语、日语、德语的讨论声。工程师们交换的名片上,芯片设计、储能运维、材料研发的职衔交错——三条曾经平行的技术赛道,正在上海熔铸成支撑新质生产力的合金钢脊。当半导体晶圆遇见储能电芯,当机器人手指轻触纳米薄膜,一场由硬科技驱动的产业融合革命,已然拉开帷幕。
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2025-07-30
就问你“氟不氟” ------- 氟的科普小知识!
就问你“氟不氟”氟的科普小知识!氟是一种化学元素,符号为 F,原子序数为 9。它是一种淡黄色的气体,具有强烈的刺激性气味。氟在自然界中广泛存在,主要以氟化物的形式存在于岩石、土壤、水和空气中。 氟的作用:1. 增强牙齿的抗酸性:氟可以与牙齿中的矿物质结合,形成一层坚硬的氟磷灰石保护层,从而增强牙齿的抗酸性,预防龋齿的发生。2. 促进骨骼健康:氟可以促进骨骼的生长和发育,增强骨骼的密度和强度,预防骨质疏松症的发生。3. 预防水氟病:在一些地区,水中的氟含量过高,会导致水氟病的发生。氟可以与水中的钙、镁等离子结合,形成不溶性的氟化物,从而降低水中的氟含量,预防水氟病的发生。如何正确使用氟:1. 使用含氟牙膏:含氟牙膏是预防龋齿的有效方法之一。使用含氟牙膏时,要注意正确的刷牙方法,将牙膏挤在牙刷上,轻轻刷牙,不要用力过猛,以免损伤牙齿和牙龈。2. 饮用适量的水:在一些地区,水中的氟含量过高或过低都会对健康造成危害。饮用适量的水可以保持身体的水分平衡,同时也可以避免摄入过量的氟。3. 合理饮食:一些食物中含有丰富的氟,如海鲜、茶叶、牛奶等。合理饮食可以摄入适量的氟,同时也可以避免摄入过量的氟。本篇内容仅供科普,图片内容皆来自于网络,如有侵权请联系作者删除
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2025-07-25
丙酸:低调“多面手”赋能现代产业安全与发展
丙酸:低调“多面手”赋能现代产业安全与发展在众多化学原料中,丙酸或许并不为大众所熟知,但它却如同一位默默守护者,凭借其独特的抑菌能力与化学活性,广泛渗透于多个关键产业领域,为产品质量安全、生产效率提升贡献着不可或缺的力量。 守护农牧业基石:饲料防腐的卫士面对全球饲料存储与运输中的霉变挑战,丙酸及其盐类(如丙酸钙、丙酸铵)凭借其高效、低毒、广谱的防霉抑菌特性,已成为饲料行业防腐保鲜的首选方案之一。它能有效抑制霉菌及特定细菌滋生,显著延长饲料保质期,保障动物营养摄入安全,广泛应用于配合饲料、青贮饲料等产品中,为畜牧业健康发展保驾护航。保障餐桌安全:食品防腐的可靠伙伴在食品工业中,丙酸钙、丙酸钠等安全添加剂在法规许可范围内发挥着重要作用。它们能有效抑制引发面包、糕点等烘焙食品霉变的微生物,延长货架期,保持食品新鲜口感。同时,在部分奶酪及乳制品加工中,丙酸盐也用于控制不良微生物生长,确保食品安全与品质稳定,守护消费者“舌尖上的安全”。驱动精工制造:医药化工的关键“基石”丙酸的重要性在精细化工与制药领域尤为突出。它是合成多种高附加值化学品不可或缺的中间体。例如,丙酸是生产主流除草剂的重要起始原料,服务于现代农业;同时也是合成布洛芬等常见解热镇痛药的关键前体之一,影响着人类健康福祉。其衍生物在溶剂、香料、涂料等领域亦有重要应用。赋能工业创新:塑料助剂的隐形推手在塑料工业中,丙酸衍生物(如某些丙酸酯类)可作为高效的增塑剂应用于聚氯乙烯(PVC)等材料的生产加工中,改善塑料制品的柔韧性、加工性能及低温耐受性。这类助剂对提升特定塑料产品的实用性和耐用性起到了推动作用。 此外,丙酸盐在医药领域也扮演特定角色,如局部外用药物可用于辅助治疗轻微皮肤感染。丙酸以其多样化的形态和功能,在保障安全、提升效率、促进创新等方面展现出强大的应用价值。随着各行业对安全、环保、高效需求的持续增长,这位低调而高效的“多面手”必将迎来更广阔的发展空间,持续为现代产业注入活力。
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2025-07-22