鋰——21世紀新能源材料

　　鋰是一種稀有金屬，可它與我們的生活卻有著緊密聯(lián)系。手機中的鋰電池就以它為主要原料，電視機的熒光屏使用鋰玻璃可以防止爆炸，航空航天工業(yè)也離不開鋰，在核工業(yè)中鋰同樣扮演著重要角色：1千克鋰具有的能量，相當于2萬噸優(yōu)質煤炭，可以發(fā)出340萬千瓦時的電力，比鈾裂變產(chǎn)生的能量還要大8倍。因此，鋰又被稱為21世紀的能源新星。
　　
　　最輕的金屬
　　
　　鋰是一種銀白色的金屬，密度為0.534克/立方厘米，跟干燥的木材差不多。作為最輕的金屬元素，鋰具有獨特而優(yōu)秀的物理化學性質。
　　在室溫條件下，鋰能在空氣中“燃燒”，和空氣中的氮氣和氧氣發(fā)生強烈的化學反應，遇到水也要發(fā)生劇烈反應，因此通常只能貯藏于液體石蠟中。發(fā)現(xiàn)金屬鋰的是瑞典化學家貝齊里烏斯的學生阿爾費特森，時間是在1817年，貝齊里烏斯將這一新金屬命名為Lithium，元素符號定為Li。該詞來自希臘文lithos，意為“石頭”。
　　鋰號稱“稀有金屬”，其實它在地殼中的含量不算稀有，地殼中約有0.0065%的鋰，其豐度居第27位。已知含鋰的礦物有150多種，其中主要有鋰輝石、鋰云母石等。海水中鋰的含量不算少，總儲量達2600億噸，可惜濃度太小，提煉困難。有些礦泉水和植物機體里也含有鋰，可供開發(fā)利用。
　　我國的鋰礦資源豐富，以目前我國的鋰鹽產(chǎn)量計算，僅江西云母鋰礦就可供開采上百年。西藏高原鋰資源開發(fā)前景誘人，在海拔4421米的扎布耶鹽湖發(fā)現(xiàn)了碳酸鋰。目前，碳酸鋰全球的年產(chǎn)量為6萬多噸，主要生產(chǎn)國是智利。幾年后，扎布耶鹽湖將成為世界上最大的鋰產(chǎn)業(yè)基地，它作為全球為數(shù)不多的超百萬噸級鹽湖之一，具有重大的經(jīng)濟意義。
　　
　　廣泛的應用
　　
　　我們知道，彩色電視機的熒光屏十分重要，熒光屏使用的不是普通玻璃，是加進了鋰的鋰玻璃。因為在玻璃中加進鋰或鋰的化合物，可以大大提高玻璃的強度和韌性，而不會影響透明度。
　　由于鋰的性質非?；顫?，和氫、氧、氮、碳及氧化物等物質結合能力很強，冶金工業(yè)常把鋰用作“捕氣劑”，可以很好地消除金屬鑄件中的孔隙氣泡、雜質和其他缺陷。
　　金屬鋰與鋁、鎂、鈹?shù)取昂献鳌苯M成的合金，既輕便，又特別堅硬，已被大量用于導彈、火箭、飛機等的制造上。用這種合金來制造飛機，能使飛機重量大大減輕，一架鋰合金小飛機幾個人就可以抬起來。
　　把含鋰的陶瓷涂到鋼鐵的表面，形成一層輕薄而耐熱的涂層，可用作噴氣發(fā)動機燃燒室和火箭、導彈外殼的保護層。我們生活中使用的瓷碗，上面那層亮晶晶的釉也含有鋰。
　　潤滑劑中加進鋰的化合物，可以大大改善潤滑效能。這種潤滑劑適用的溫度非常廣，50℃~200℃范圍都可以，因此被廣泛應用于航空、動力機械裝置。如果在汽車的一些零件上加一次鋰潤滑劑，就足以用到汽車報廢為止。
　　氫化鋰遇水發(fā)生猛烈的化學反應，產(chǎn)生大量的氫氣。2千克氫化鋰分解后，可以放出氫氣56.6萬升，的確是名不虛傳的“制造氫氣的工廠”。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國飛行員備有輕便的氫氣源——氫化鋰丸作為應急之用。飛機失事墜落在水面時，只要一碰到水，氫化鋰就立即與水發(fā)生反應，釋放出大量的氫氣，使救生設備充氣膨脹起來。
　　當然，與我們生活關系最密切的金屬鋰當屬鋰電池了，其突出優(yōu)勢是能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應和綠色環(huán)保等。鋰電池在手機、筆記本電腦等產(chǎn)品中被廣泛使用，并逐步向其他應用領域發(fā)展。大到電動車、小到心臟起搏器，都要用到鋰電池。但是鋰電池也有不安全因素，比如，要注意不要劇烈碰撞，不要在高溫下使用，電池出現(xiàn)破損就不要使用，也不要碰觸。
　　
　　核聚變的主角之一
　　
　　真正使鋰成為舉世矚目的“明星”金屬的原因，還是它在核聚變反應中的突出作用被發(fā)現(xiàn)之后，人們稱譽它為“高能金屬”。
　　自然界中實現(xiàn)的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變（氘又叫重氫、氚又叫超重氫），可控核聚變俗稱“人造太陽”，因為太陽的原理就是核聚變反應（也叫熱核反應）。目前，受控核聚變反應已取得突破性進展，世界各國爭相建立受控核聚變反應試驗裝置。核聚變反應將給人類帶來源源不斷的清潔能源，就像太陽帶給我們的一樣。
　　科學家發(fā)現(xiàn)，人類現(xiàn)在還無法控制“氘-氘”反應，它太猛烈了，需要的溫度極高！除了在實驗室條件下一次性的反應外，很難讓它持續(xù)鏈式反應下去。而“氘-氚”反應的烈度要小很多，反應速度僅是“氘-氘”反應的百分之一，而點火溫度也相對低，比較適合人類現(xiàn)有條件下的利用。但問題是，氚不同于氘，在地球上幾乎沒有，人工制造極其昂貴。如何大量制造出來氚呢？科學家們想到了鋰。果然，鋰的同位素被中子轟擊之后，就會裂變變成氚和氦。
　　更令科學家高興的是：“氘-氚”聚變反應后，除了形成一個氦原子核之外，還有一個多余的中子，并且能量很高。這樣，人們只需要在核聚變的反應體內(nèi)保持鋰核的濃度，那么這個多余的中子就會轟擊鋰核，促使鋰核裂變，產(chǎn)生一個新的氚，這個氚則繼續(xù)參與“氘-氚”反應，繼而產(chǎn)生新的多余中子，鏈式反應就形成了！ 也就是說，人們只需要給反應體提供兩種原料——氘和鋰，提供足夠的點火溫度，就能實現(xiàn)“氘-氚”核聚變反應，并且維持它的連續(xù)進行。這兩種原料還是比較容易取得的，氘在海水中的含量比較高，鋰的資源總量雖然不如氘多，但是更容易取得一些。明白了這些，鋰被稱譽為“高能金屬”就不足為奇了。
　　【責任編輯】龐云