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第二百零六章 金属氢

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460金属氢

张冲志一听这话,两眼一下亮了起来,他知道曹直能对自己说有重大影响,一定是很有价值的发现,忙问:“是对亚稳定态有影响吗?”

曹直肯定地点头说:“的确是这么样!”

氢可以压缩成金属的理论,起源于4035年,这主要是因为极端压力可以使氢的分子键拆键,由绝缘分子相转变为原子相,从而成为金属氢。

金属氢最受关注的特性是超导,按照计算,氢气如果在常温下被压缩成金属态,也能够在常温环境下稳定维持这一状态,同时还有超导特性,这意味着常温超导的实现。

这就会产生巨大的影响,如果金属氢可以批量生产,人类可以摆脱庞大、复杂的制冷系统。

只要在人类能够正常生活的环境下,能够维持持超导状态,就可以实现超导装置小型化。

张冲志立刻想到正在研制中的电磁炮、粒子炮和激光炮,用金属氢制造闭合超导线圈,就能长期无损耗地存储电磁能,而不需要在射击前进行储能。

能量越高蓄能时间越长,有的长达几分钟到几十分钟甚至数小时。如果金属氢实现常温超导,就可以做到随时瞄准发射,这是一种质的变化。

另外金属氢用来输电,效率可达到99.17%以上,用超导体做成的发电机使总重缩减90%,同时将输出功率提高几十倍,可以让战斗机、飞船等机体大幅减重,提高载荷效率,等等。

张冲志忙问道:“具体效果是什么?”

曹直这时站了起来,高兴地说:“可以让金属氢在一万个大气压下,也就是1Gpa下,在常温下维持亚稳定状态!”声音中透露着一种兴奋。

张冲志也高兴地站起来,拍拍曹直的肩膀说:“这真是一个好消息,走我们去实验去看看!”

说完迈步向外走去,曹直忙小跑跟上。

早在4025年,贝纳就提出,任何物体如果受到巨的大压力,都能变成金属。

与氢同族的其它元素锂、纳、钾、铷、铯、钫都是金属,有人就猜测氢是不是也有一个金属态。

4035年有理论证明氢存在金属态,从上世纪40年代开始,新陆国、大通古斯国、长岛、东罗马国陆续投入大量人力物力研制金属氢。

到上世纪70年代末累计建设了一百多个高压实验室,发现锗、硅、二氧化硅等物质,在不同压力下都出现了金属化相变。

这使高压物理学理论得到飞速发展。

当初计算只需要25Gpa压力就可以产生金属氢,未能考虑到震动的非谐效应和反常化学成键,这导致固体氢被压缩到金属态之前,还要经历一系列的中间态。

随压力设备越来越强,科学家却发现金属氢的出现还是遥遥无期,因为发现需要的压力越来越高。

经过修正,将压力值调到200Gpa。

4072年大通古斯国高压物理研究所用等熵压缩法,发现在280Gpa、720K条件下,氢密度随压力曲线存在拐点,认为这是做出了金属氧。

4075年,大通古斯国高压物理研究所用金刚石锥顶容器挤压固体氢时,发现在100Gpa,4.2K条件下,氢的电阻从1亿欧跳跃到100欧姆,认为成功制造了金属氢。

但是也有人推测是因为掺杂金属的人工金刚石戳穿了固体金,直接与平板接触,所以导电。

然而后来分析,70年代大通古斯国很可能是领先世界实现了氢的第四相,即分子金属相,至于压力数据才100Gpa,很可能大通古斯国人自己推算不准导致的乌龙。

因为当时的长岛人也观察到电阻从1.26亿欧下降到100欧。

在80年代,新陆国卡内基实验室的轩辕裔科学家毛河光,将金刚石压锥改为对顶砧高压室(dAc)结构,在150Gpa压强下观察到了相态的变化。而大通古斯国人失去了这一机会。

进入42世纪,计算机及其辅助设备越来越高端,科学家们对更多复杂模型进行精确计算。

于是金属氢形成的条件再次大幅提高,提出压力需要达到500Gpa,而金刚石对顶砧高压室结构,最高只能的到350Gpa,这让金属氢的出现几乎成了镜中花水中月。

4117年新陆国人在对顶上进一步开发特殊的垫片和孔腔,对10微米直径、1微米厚的氢样品施加到500Gpa压强,形成了一点金属氢,可以用显微镜去观察到。

却在用激光照射测量压力时,可能是高压下钻石的晶格缺陷,造成瞬间崩解,钻石碎裂、金属氢挥发,这也表明500Gpa压力下形成的金属氢无法在常温常压下存在。

4119年轩辕国科技院极端环境量子物质中心团队,用金刚石对顶砧盒制造了150Gpa压强,用脉冲激光加热制造出了3000k以上的条件,做出了液态金属氢。

中心研究人员利用超快宽带超连续光谱探测到了样品的光学吸收,反射特征,揭示了流体金属氮和氘的光、电等物理特征,明确了流体金属氢和氘的存在区域,也说明氢需要经历相当宽的高温高压半金属区域才能够获得。

这一切说明获得金属氢的道路还很漫长。

两人很快到达超导实验室,大旗车直接在一处高度超过50米的巨大厂房前停下。曹直陪同着张冲志向里走去。

过了三道门,前面出现一个高30米,宽、厚都10米左右的一台压力机,张冲志知道这台机器地下还有18米深,这是一台50万吨压力机,这是世界上压力最大的压力机。

它主要是为了研制金属氢,大量使用刚琢合金,于两年前而制造的,对于金属氢的研究起到重要的作用。

又来到一个电梯门,进入后下到地下20米深处的控制室内,可以看到金属氢压力室。

在一个透明压力室内,有一块泛着黑色金属光泽的物体,长宽高各为1.5厘米,看起来那么让人迷醉。

这么大体积的金属氢,在实验室内很少有人制造,因为金属氢内含的能量太大,达到 218KJ\/g,是tNt的50倍,远远大于任何化学能源的能量密度。

如果这么大小的一块金属氢发生意外的话,可以达到90克tNt的爆炸能量。

曹直说:“这就是我们刚制造的全属氢,现在里面的压力是1.5万个大气压,低于一万个大气压金属氢就就开始挥发。

张冲志高兴地说:“这可是无价之宝,可以说是现在地球上唯一一块可以看得见的金属氢,我们努力了八年终于得成正果!具体参数怎样?”

曹直说:“金属氢刚制做出来,大家伙都很高兴,只是确定它是金属氢,其它属性都没有,实际是还没来的及做。”

实事确是如此,金属氢一成型,储存在高压容器中后,他就开始给张冲志打电话,并且上门报告好消息,其他的工作都还没有进行。

一万个大气压的压力也是非常高,也就是1Gpa,正好是十亿帕斯卡,它是一万米深的马里亚纳海沟底部压力的十倍,地球上很少有人造物能抗住这种压力。

当然现在有多种合金抗拉强度都达到几个Gpa,所以储存还可以正常储存,只是技术难度有点大。

金属氢真造出来吗?

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