物質材料:居然有透明的金屬,此刻它或就在你的手裏!
發布時間:2021-04-20
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物質材料:居然有透明的金屬,此刻它或就在你的手裏

說到透明的材料,我們(men) 都會(hui) 想到玻璃、塑料、樹脂、水晶等。一般認為(wei) 金屬都是不透明的,金屬都有自己的光澤,比如黃金是金黃色的,白銀是銀白色的、銅是棕紅色的,大多數朋友基本都沒有聽說哪種金屬是透明的。

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實際上目前還真有一種透明的金屬材料——氧化銦錫(ITO),它是一種合金,由90%的In₂O₃和10%的SnO₂混合而成,它表現為(wei) 透明茶色薄膜或黃偏灰色塊狀,且兼具透明和導電的特質,因此主要用於(yu) 製作液晶顯示屏、平板顯示屏、等離子顯示屏、觸摸屏、有機發光二極管、太陽能電池板、抗靜電鍍膜、EMI屏蔽的透明傳(chuan) 導膜,以及各種光學鍍膜等,你手裏的手機或麵前的電腦中很可能就有用它製作的配件,而且手機和觸屏電腦的屏幕也可能有用它製作的一層薄膜,所以,雖然你可能都沒有聽說過這種透明的金屬,但是它實際上此刻很可能就在你的手中。

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實際上氧化銦錫是一種半導體(ti) 材料,這種材料中的能帶並非連續的,相鄰能帶之間存在著能量差異,因此與(yu) 導電性好的金屬中的電子相比,氧化銦錫的電子需要吸收更多能量才能完成躍遷。而又由於(yu) 氧化銦錫的相鄰能級之間的帶隙寬度是3.75~4.0eV,即這種材料中的電子至少需要3.75eV的能量才能完成躍遷動作,而可見光的能量是1.6~3.1eV,因此可見光的能量是不足以使讓氧化銦錫中的電子完成躍遷的,因此氧化銦錫也就無法吸收可見光了,所以它看起來是透明的。這個(ge) 道理與(yu) 其他的透明材料也是一樣的。

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製作氧化銦錫這種金屬透明材料離不開金屬銦,但是全世界的金屬銦儲(chu) 量十分稀少,它本身就是一種稀有金屬,而且全球範圍內(nei) 都沒有可供專(zhuan) 門開發的銦金屬礦產(chan) ,它主要在鉛、鋅礦體(ti) 中伴生,因此隻有在開發鉛礦和鋅礦的同時對其進行開發,才具有經濟效益。

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粉狀氧化銦錫

截止到2020年底,已知全球的金屬銦探明儲(chu) 量大致為(wei) 11000噸,我國是已知全球銦資源儲(chu) 量最多的國家,探明儲(chu) 量大致在8000噸左右,占全球總儲(chu) 量的近73%,在我國之外還有秘魯、美國、加拿大、俄羅斯等國儲(chu) 量較多,但相加之和也大約隻占全球的8%左右。

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金屬銦錠

我國也是目前全球金屬銦產(chan) 量最多的國家,每年大致產(chan) 出420噸,大約占全球金屬銦總產(chan) 量的55%左右,這種金屬有相當大的一部分都被用來製造上述的電子元件,其中也是以觸摸屏幕較多。

所謂的透明,指的是一定的透光度,玻璃、塑料、樹脂、水晶等透光度都很好,所以被認為(wei) 是透明的,但實際上很多材料厚度較薄的情況下也都是可以透明的,比如金箔就可以做到透明的程度,還有我們(men) 常見的玉石,也有一定的透明度,一些看上去不透明的東(dong) 西,在強光的照射下也都可以透出一部分光線來。

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而在上麵講到的氧化銦錫之外,也有一些氧化金屬物是有一定透明度的,比如常見的氧化鋯,以及氧化鎂、氧化鈹、氧化鋁、氧化釔等,另外還有砷化镓、硫化鋅、硒化鋅、氟化鎂、氟化鈣等,這些材料在使用中有時被稱為(wei) 透明陶瓷(或光學陶瓷),也正是因為(wei) 其具有一定的透光性,所以透明的氧化金屬材料是存在的。

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參考資料:

《中科院物理所》官方賬號微博4月7日文章《長這麽(me) 大還沒見過透明的金屬!》


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