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稀有金屬銫、銣的三大需求增長點:5G、衛星、量子技術

發布時間:

2021-09-15


  1、應用
  銫的應用:作為化學鋰生產的副產品,的商業化使用只有大約40年的時間。
  (1)生物醫學用途:最著名的用途是在液體中分離DNA或脫氧核糖核酸。銫化合物在生物醫學和化學研究中用作催化劑,并用于標記或追蹤化合物。最近發現氯化銫對治療各種癌癥有效,并顯示出作為這種疾病的新療法的巨大潛力。的放射性同位素長期以來一直被用于放射性治療,例如前列腺癌。
  (2)制造:甲酸銫是卡伯特公司研發的特種鉆井液,用于深井、高壓、高溫油井的鉆井。這是目前工業上最大的銫應用。
  (3)電子學:銫的低電離勢被用于光電管設計以及電子學中的光電發射和閃爍裝置。實驗證明,銫蒸氣激光計算機是用于海底探測和礦產勘查地球物理的磁力儀的常用設備。它目前用于紅外光學,并正在發現越來越多的應用在太陽能電池技術。
  (4)天文鐘:原子鐘——1999年設計的,精確到200萬年一秒——功能基于的恒定原子共振。它也被用于更接近間距的數據包,倍增光纖電纜系統的能力。
  (5)磁流體動力學和離子推進發動機:可以作為等離子體用于發電和離子推進發動機在深空探測器。
  2、量子科技
  量子計算為未來的高技術領域,從電子計算到量子計算注定是計算機發展的必然方向,量子計算的信息貯存是量子計算面臨的一個最大難題。1987年,德國馬克斯普朗克量子光學研究所的科學家Gerhard Rempe領導的科研小組,首次成功地將單個光子的量子狀態寫入一個原子中,經過180μs后將其讀出[11]。1995年,Cornell和W ieman的團隊成功地將含有大約2 000個Rb 87原子的氣體冷卻到低于170 nK的溫度時,大量的原子聚集到了最低的能量狀態,形成了玻色—愛因斯坦凝聚(Bose–Einsteincondensate),實現了整體量子效應,這預示著銣有可能成為量子計算的存貯材料。這是銣、銫一個非常有前景的應用方向。
  3、時間精準計量:銣是5G時代不可或缺的金屬
  銣原子鐘的時間精確度達到千萬年不差一秒。利用輻射能和振蕩頻率具長時間穩定性特性制造的原子鐘,其準確度早達到500萬年誤差不到一秒的程度。2004年日本公布已研制出,精度達到2 000萬年誤差不到1 s。2006年我國公布,中國研制的激光冷卻原子鐘精度達到4000萬年誤差不到1s,已運行1年。利用的該特性制造的銣原子鐘,其短期穩定性好,適用于要求體積小、重量輕、便于攜帶的場所。
  原子鐘技術門檻高,行業集中度高。目前原子鐘主流的生產廠家,國際上主要是:Symmetricom,SpectraTime,Oscilloquartz SA,國內主要是天奧電子、航天203所以及航天501所。由于原子鐘技術門檻較高,因此集中度也高,全球能做的企業不多。
  5G時代對銣金屬的需求:第一,體現在5G較4G時代增加的基站,必然增加對原子鐘的需求;其次,5G時代的應用場景如衛星導航、遠程醫療以及車聯網自動駕駛等高度時敏型領域,都會增加對高精度原子鐘的需求。每100個基站需要1個中心基站提供時間同步服務,每個中心基站需要1臺時間同步設備,則500萬個5G大基站需要約5萬臺時間同步設備。中心基站還需要2臺頻率選擇與分配設備,則需要頻率10萬臺頻率組件及設備;同時每個中心基站在配備1臺原子鐘。
  4、離子推進發動機
  離子推進發動機的研究、應用主要集中在宇宙飛船、地球衛星及星際航行的空間應用。用作空間飛行器的軌道控制、方位保持和阻力補償等。它比常用的肼燃料發動機要輕10%~15%。能在較低溫度下產生最大推力。據推算,1 kg/銫在外層空間所產生的理論推力比任何固體或液體燃料大1100倍。目前大多衛星和飛船都用此類發動機。
  預計到2025年,國內將發射低軌道衛星超過2000顆,相當部分的衛星將使用推進劑,同時海外低軌道衛星市場如火如荼,預期未來十年有望超過10萬顆,對需求將會有大幅提升。

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