读书 | 力量的要素
2016/3/22 三联生活周刊

    

     当古斯塔夫·艾菲尔建造以他的名字命名的铁塔时，他需要7000吨钢。现在因为往每吨钢里添加了一小撮稀有金属铌，如今复制艾菲尔铁塔的话，可以少用5000吨钢。

    

     电动牙刷每分钟振动31000次，而驱动如此频繁运动的是使用了钕、镝和硼这三种稀有金属的微小磁石。F-35战斗机就像一个飞行的元素周期表，使用了920磅铍、镓、锂、 钽，机身中有四分之一是钛。

    

     戴维·亚伯拉罕在《力量的要素》一书中说：“我们已经悄悄地进入了一个新的时期，稀有金属的年代。我们每天使用的产品，从智能手机到汽车，都需要大量很难获得的金属。每一个年代都有其特定的资源：铁提供了武器；煤、石油和天然气给了我们光和电。现在稀土、铟和钨有着重要的用途。稀有金属是现代高科技、绿色产业和军工产业的基础。”

     苹果手机之所以如此神奇，是因为它使用了地球上近半数的元素。正是这些金属使得苹果手机变得越来越小、越来越强大：铟充当一种隐形的连接，是手机和手指之间的透明导体。铕和铽提供了屏幕上鲜艳的红色和绿色，钽调节手机内的电能。制造iPhone的零件也要用到稀有金属：铈把玻璃的光滑度打磨至分子水平。“乔布斯不仅重新发明了手机，他还帮助重新发明了世界的资源供应链。”

    

     《力量的要素》

     在元素周期表中，其中大约三分之二是金属或类金属，如硅，它们是半导体，所以特别珍贵。有的每年的开采量达几百万吨，如铜和锌，它们被称为基本金属。其他元素，如金和银，几百年前就很有价值，因此被称为贵金属。其余的都是稀有金属。

     稀有金属无处不在，从高耸的桥梁到耳机的耳塞。它们在沙发里、在相机镜头里、在电脑里、在桥梁和汽车里。它们很少被单独使用。“它们就像批萨中的酵母。没有那一点酵母就没有批萨；没有稀有金属就没有高科技世界。”

     我们没有意识到它们的存在，是因为我们从不直接购买它们。用化工公司巴斯夫的口号来说，稀有金属没有制成我们购买的产品；但它们使我们购买的产品变得更小、更快、更强大。它们使乔布斯的手机更薄、用途更多、移动性更强。这是因为每一种稀有金属都有其满足特定功能的特点。比如，它们或者可塑性强(铟)，或者能够延展(铌)，或者有放射性(钍)，或者有磁性(钴)，或者在你手里就能融化( 镓)。跟X战警漫画中的角色一样，它们都有自己的超能力。铽能使电视的色彩更亮，镝和钕使异常强大的磁力成为可能； 锑有助于防火。

    

     戴维·亚伯拉罕追溯了稀有金属从开采、合成到贸易的全过程。一支电动牙刷共由35种金属制成。在它们最终抵达孩子的口腔前，一支牙刷的诞生可能要经过中国、刚果、智利、俄罗斯、韩国、印度尼西亚、土耳其等国家。

     稀有金属并不一定在地质储量上稀有，之所以说它们稀有，是因为它们被使用的量很微小，提炼和合成起来非常困难。全世界每种稀有金属每年的消耗量只有几百或几千吨，一火车皮就能装下。相比之下，铜矿每年的产量是140万吨。要获得一盎司铼，需要120吨铜矿石。从盐水中提取锂要耗时一到两年。真正稀缺的是冶金学家，因为这些金属是化学创造，而不是能够直接开采出来的。

     直到150年前，一个人家中几乎所有的材料都源自附近的森林或采石场。到20世纪60年代，随着更先进的供应链的出现和对消费品需求的增加，普通美国人家中使用了大约20种元素。之后，材料科学家引领了一场静悄悄的革命，改变了我们使用的产品和他们可以加工的材料。1990年代，英特尔制造芯片只使用了15种元素。现在该公司要用到近60种元素。爱迪生的灯泡只含有一种金属灯丝，今天的LED灯泡更接近电脑硬件，使用了镓、铟和稀土。

     戴维·亚伯拉罕说，根据稀有金属当前的生产速度和消费模式，“我们将没有制造核磁共振成像机器必需的镝；以及军用雷达必需的钇、石油开采钻头所需的钨。”美国化学学会发现，到下一个世纪，94种天然元素中的44种将面临供应风险。稀有金属是绿色科技如电动汽车、风力发电机和太能能电池板的关键成分。它们帮助把阳光和风等免费资源变成电力。但如果目前的供应不提高的话，就没机会发展减缓气候变化所需的绿色技术。

     (图片来自网络)

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