氦气是一种稀有气体。全球主要的氦气供应商之一法国液气公司解释说:“氦气超轻且容易挥发,它在太
阳周围分布广泛,但是在地球大气层中含量很少。”目前只能在10多个国家的天然气矿藏里找到氦气。据
爱尔兰研究与市场公司统计,2019年全球氦气市场的规模为106亿美元,主要控制在美国、卡塔尔和阿尔
及利亚手中。
密度很低、导热性很强……这些特性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。
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。
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。
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。”
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。
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。”