氦气的作用原来这么大！别再用来充气球了，太浪费了
气体圈子
2023-05-30 13:03
江苏
很多人提到氦气，就会想到氦气球，或者会想到综艺节目中的明星常常会把氦气吸进嘴巴里，然后就能变出唐老鸭那般搞笑的嗓音。可是氦气的作用可不仅如此，如果只拿氦气来做这些事情可真的太浪费了。

氦气的介绍
氦气实际上是一种稀有气体。由法国天文学家朱尔斯·让森（Jules Janssen）在1868年8月18日的全日食期间发现。当时人们尚未在地球上发现过这种元素，因此让森用太阳（helios）为其命名，称其为氦（helium）。自此之后，科学家围绕氦取得了许多重要进步，如医学和天体物理学等领域使用的现代分析工具、我们日常使用的手机等等，这些物品的生产过程都离不开氦气。氦气的独特物理特性还帮助全世界的科学家做出了许多重大发现，对国际社会助益良多。

氦气的作用
众多的惊人特性（密度很低、导热性很强……）让氦气成为全球制造业最青睐的气体之一，美国甚至将其列入了国家安全材料名单。以下介绍氦气五个不太为人所知的用途。

1、核磁共振造影

氦气无色、无味、不易燃，其液化状态要求的是地球最低温度（零下269摄氏度），也就是接近绝对零度。氦气的应用主要是其冷却能力，它在医学扫描上有广泛用途。在核磁共振造影方面，正是依靠氦液包裹的超导磁体才能产生磁场。最近的一些创新技术可以让氦气的使用量减少，但是对核磁共振仪的运行来说氦气仍不可或缺。

2、光纤和显示屏

电子产业是氦气的另一大市场。例如，这种气体可以用于光纤的生产。法国液气公司解释说：“具体来说，光纤生产的第一道环节是生产玻璃制棒，氢气、氧气和氦气被用于强化玻璃制棒的强度，以便随后进行加热和拉长。氦气和氩气还可以让加热拉长的光纤快速冷却下来。”氦气还被用于很多电子设备的制造过程中，如平板显示屏。

3、半导体

美国能源研究学会在一份说明中解释说：“氦气是一种惰性气体，很难和其他成分起反应，这让其成为半导体制造中很理想的材料。在硅片周遭裹上惰性气体，可以避免出现意料之外的反应。另外，由于氦气具有高导热性，它还能高效散热，这可以在半导体制造过程中降低硅片的温度，能让半导体的体积变得更小。”

4、火箭发射

氦气还是空间研发的一种重要材料。它被当做制冷剂用于冷却很多材料和精准焊接，也被当做航空器飞行或着陆的液态系统气密剂。美国国家航空航天局每年要用掉上亿立方英尺（1立方英尺约合28317立方厘米）的氦气。另外，该机构还打算在2023年用一个氦气球向平流层发送一个天文望远镜。

5、核研发

氦气也被用于核聚变的研发领域。在建的法国罗讷河口省热核聚变实验反应堆（ITER）项目，将会建立一个冷却工厂以确保反应堆的冷却。法国液气公司称：“为了获得封闭反应堆所必需的电磁场，就要使用在极低温度下的超导磁材，要接近绝对零度。在5400平方米的ITER冷却工厂中，氦气厂区要占到3000平方米

氦气资源紧张问题
氦气的用途如此之多，可如今也像煤炭、石油一样也出现能源紧缺问题了,甚至不少相关领域的专家都在高呼直言——氦气要用光了！

尽管氦气是如今宇宙中第二大元素，但是大部分氦都集中在像太阳这样的恒星之中。当然地球上也是有氦的，不过想必大家都知道氦气在空气中的占比是非常低的，仅占了空气含量的百万分之5.2，而且它非常轻，只要有机会就会在大气中尽可能地往上升，最后跑出大气层。而跑出去的氦气，一般就很难再收取回来了。而这也是氦气短缺最主要的原因。

目前生产氦气主要的方法是来自天然气工业。在富有铀等放射性矿物的地下，如果那里还有天然气，那么它会包含大约占总体积7%的氦气。之所以这种天然气含有氦气，主要是铀等放射元素会辐射出所谓的阿尔法粒子。而阿尔法粒子其实就是氦原子核，它只要从周围环境中获得电子，它就变成稳定的氦气了。工程师利用深冷净化技术（通过凝固点的不同来分离物质），就可以把氦气从天然气中分离出来。

如今，随着氦气在人类社会与科学的广泛运用，人类每年生产出的氦气越来越赶不上氦气消耗量了。虽然美国的国家氦储备大约有10亿立方米，但全世界每年消耗掉大约2亿立方米的氦气，不够5年的消耗。目前的天然气工业虽然也还在蓬勃发展。例如去年在卡塔尔新开发的天然气平台可以每年生产大约6000万立方米的氦气，这一下使得卡塔尔成为世界第二大产氦国，仅次于美国。但现实是，氦气生产量的增长还是远远赶不上需求量的急剧增加。

总结
虽然我们不会一觉醒来就走进了缺氦气的世界，但在未来氦气的价格会逐渐上涨。价格的上涨会使得相关的科学实验、临床医疗和工业生产的运行成本上涨，进而影响每个人的生活。

所以在未来我们最应该做的，是更加节俭地使用氦气。当然也不必太过于紧张，毕竟氦气在宇宙中是非常多的，说不定在未来的不久，人类就掌握了其它获取氦气的渠道。