【eCorr中国腐蚀与防护网消息】一提到锡，你的脑海中可能马上浮现出蔬菜罐头的场景。生活中锡无处不在因为它被大量应用于方便食品的包装材料。事实上，锡有着各种各样奇特的应用，而且它可能改变电子业的未来。

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　　低微的出身

　　长久以来，锡及其元素周期表中的同类元素在人类的兵工厂中扮演着不可或缺的角色。在位于大约公元前3000年的青铜器时代，人们第一次将锡矿石中的二氧化锡提炼成锡金属。这个历史时期就是以锡和铜形成的合金--青铜来命名的。青铜中铜占据着主要的成分，而锡只占很小的比重。

　　我们推测人类最初使用锡是由于一次意外的事故。当时的人们发现，当铜矿石含有少量的锡成分时，能够明显提升青铜的硬度并同时降低它的熔点温度，使得它更加容易被铸造成简单的工具。

　　几个世纪之后，锡以白鑞的形式来到了历史舞台的中央。白鑞是由85%-95%含量的锡，以及一些铜，锑，银，铅或铋形成的合金。它最早由埃及人传入罗马，并且在中世纪的欧洲得到大量使用。为什么白鑞这么受欢迎呢？主要原因是由于它易于加工使用。因为很容易制作成型并且在器件表面绘制精美的花纹，白鑞被广泛用于制作盘子，碗，大啤酒杯和其他各种样式的厨房用具。在陶瓷替代它之前，白鑞一直是人们最主要使用的餐具材料。

　　锡在历史上扮演着重要的角色，同时它在当今社会也有两种主要用途。第一个用途是与铅制备成焊料合金。由于它能够在较低的温度下进行有效焊接，锡铅焊料在这些年以来已经焊接了数百万的电路板。第二个用途是用于腐蚀防护。因为锡不容易被氧化，所以它可以被用作保护性镀层来阻止钢铁的腐蚀。因此用于储存食物的钢罐头的外表面通常会镀一层锡以使其保持在最佳状态。但是，对于锡来说，它的用途远不止这些。

　　技术化转变

　　锡在实验室中是第一批被研究的超导材料之一。将晶体锡降至3.72K以下的温度，它将开始呈现出超导特性，也就是电阻值变为0.是第一次发现迈斯纳效应时使用的材料就是锡。迈斯纳效应指的是超导体有产生磁场的性质。最近关于纯金属锡的超导体研究有东山再起的势头，这个我们稍后会做详细介绍。与此同时，锡也作为很多低温超导磁体的基础材料：一个5磅重的铌锡超导体能够产生与几吨重的传统电磁体相当强度的磁场。

　　锡越来越多地出现在塑料等其他非金属领域。通常来说，在暴露于热源，光线甚至只是氧气条件下，PVC塑料会发生降解，产生褪色现象并且变脆。不仅外观变得不美观，结构强度也难以保证。但是如果将锡加入与之混合，锡金属将会与引发塑料降解的氯离子进行交联，形成新的惰性化合物从而阻止塑料的降解。

　　当然在核电领域我们也能看见锡的身影。当把少量锡添加入用于包裹核燃料棒的锆合金中时，锡能够提升该合金的耐腐蚀性能，从而保证燃料棒的安全储存。

　　但是锡的作用不仅仅是强化其他材料这么简单。按照目前的科学研究进展来看，锡有可能会成为电子时代最重要的金属。

电池充电

　　性能更好的电池

　　任何使用智能手机的人都知道如今在手机技术中最大的限制因数是电池寿命。我们不否认随着时间发展，锂离子电池已经不断改进，但是它还是不能达到我们所期望的突破性的效果。然而在华盛顿州立大学的研究员们发现，锡能够显着增加我们的手机，笔记本电脑和汽车中使用的锂离子电池的性能。

　　研究员将锡取代了传统的石墨作为电池阳极材料，阳极就是电池中电流流出的那一极。通过改变不同的阳极材料，可以提升电池中存储的锂离子密度。锂离子为电池提供电势电荷并且移动到阴极时会释放电子进行放电。使用50单位的锡纳米针来替代石墨能够将阳极上的锂离子密度提升三倍。现在科研人员正在研究如何大批量生产廉价的锡电极，这样在不久的将来我们能够用上更好的电池。

　　完美的导体

　　最近，来自美国能源部SLAC国家加速实验室和斯坦福大学的研究员小组研发出一种叫做“stanene”的单层锡原子材料。它可能成为世界上首个在计算机工作温度下能实现100%电导率的材料。研究院们一直在估算和预测一种拓扑绝缘体材料（topological insulators），其导电性只存在于材料表面或边缘而不是内部。当把这种材料铺展成1个原子的厚度时，理论上它将能达到100%的导电率。

　　通过计算，研究员们发现，锡可用于制备在室温附近或者以上温度的拓扑绝缘体材料。不仅如此，他们还估计，如果将氟加入混合会使得这种材料的电导率工作范围至少扩展到100℃。因此，这种材料的将会发挥出十分令人惊奇的应用：电脑能够以零电损耗的方式工作；智能手机的电池使用时间将大幅延长。

　　虽然科学家们通过理论建模确认了“stanene”的神奇特性，然而，目前拓扑绝缘体的应用只限制于实验室中，如果需要被大众接受并且承认它的性能，这种材料还有一段很长的路需要走。如果科研团队能够克服工业生产的难题，例如能够确保沉积成一层原子并在用于制备元器件时能保证其表面完整性，那么它成为主导的超导体材料指日可待。

       原文网址：http://www.gizmodo.com.au/2014/04/the-humble-supermaterial-theres-more-to-tin-than-cans/



 

责任编辑：刘娟

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