一提到黃金，我們往往先想到的是金手鐲、金鏈子、金條等，其實，除了作為首飾和貨幣，黃金在工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中還是一種不可或缺的材料，比如智能手機中的很多元件就用到了黃金。那么，黃金在工業(yè)中主要有哪些應(yīng)用呢？為什么它具有很大的科技價值？

用黃金做的精美裝飾

黃金的特點黃金（Au）是一種貴金屬，由于其形成條件很苛刻，在地球上含量較少，因而很珍貴。黃金的密度為19.3g/cm3（20℃時），硬度較低，用指甲能劃出淺痕，具金屬光澤，有很好的裝飾效果。黃金的熔點超過了1000℃，沸點達2808℃。

黃金的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，耐酸堿腐蝕（通常只溶于王水），加熱到高溫時也不會變色或發(fā)生氧化。另外，它具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，1盎司（國際上黃金的計量單位，約等于28克）黃金可以拉成幾萬米長的細(xì)絲，可捶薄為厚度只有微米級別的金箔。正是由于黃金的這些物理、化學(xué)性質(zhì)，它被廣泛應(yīng)用在首飾加工、電子、化工和醫(yī)藥等行業(yè)。

金箔

來源｜維基百科

電子器件的理想材料

現(xiàn)代生活離不開各種各樣的電子產(chǎn)品，手機、電腦已成為很多人的“生活必需品”，這些精密的電子設(shè)備，由大量電子元件和電路板組裝而成，它們又由無數(shù)導(dǎo)線、連接器、焊接點、開關(guān)等連接起來。而這必須要用到導(dǎo)電性好的金屬材料，還要盡可能保證電壓的穩(wěn)定性，減少電流流動的阻礙。黃金成為了很好的選擇，對保證電子器件的可靠性起著非常重要的作用。

首先不得不提到“電子產(chǎn)品之母”——印刷電路板，電路板上分布著很多細(xì)細(xì)的銅導(dǎo)線，銅焊點在空氣中容易被氧化，會造成接觸不良，影響電路板的性能，因此常在銅的表面鍍金作為保護層。此外，線路板在蝕刻液中浸泡時，時間過長可能會使銅線脫落，而金涂層具有極細(xì)的孔隙率，可以保護金屬部件免受侵蝕。

由于金價昂貴，一般只在高端印刷電路板上鍍純金

來源｜szfux.com

在插入匹配連接器的電路板邊緣上，還會看到眾多金黃色的觸片排列成手指狀，由于其表面鍍金，因此被稱為“金手指”。金手指的主要作用是信號連接和導(dǎo)通，所以要具有良好的導(dǎo)電性、抗氧化性和耐磨蝕、耐腐蝕性。由于純金在摩擦接觸中會以很快的速度磨損，因此金手指的“金”一般是金的化合物。

在開關(guān)中，也常見到金的身影。以繼電器（一種自動電器開關(guān)）為例，觸點間接觸電阻的大小直接影響著觸點的使用壽命，尤其是在小型繼電器中，由于控制電流和觸點的接觸面都較小，導(dǎo)電性就顯得尤其重要，因此會在觸點表面上鍍金。金增加了電子元件的導(dǎo)電性，能夠承載非常低的電壓，并將接觸點處的電阻減至最小，在低電流和低電勢的極端情況下也非?？煽?。并且，和鉑或鈀不同，金不會催化有機蒸氣的分解，避免了在金屬接觸表面上形成導(dǎo)電性差的有機聚合物膜。

不過，金的柔軟性使它很容易被灰塵顆粒和異物損壞。即使是輕微閉合的觸點下，灰塵顆粒也很容易被嵌入，這可能會干擾元件之間的良好接觸。為了克服這一缺點，廣泛使用了合金化技術(shù)。

隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，人們要求產(chǎn)品“更輕薄”，這就使得電子器件的尺寸越來越小。在有限的空間中，要將各元件連接起來，那么導(dǎo)線的直徑也隨之變小。對于一些超細(xì)間距，如果使用銅、鋁等金屬制作導(dǎo)線，極易拉斷，而金擁有出色的延展性，可以被拉成極細(xì)的金絲，但仍然保持它的性能。

黃金在太空領(lǐng)域大顯身手

前面我們提到過，黃金是金屬中延展性最好的，將黃金制成極薄（只有若干分子的厚度）的薄膜時，會有特殊的用途。黃金薄膜對紅外輻射的高反射率，使其具有隔熱性能，在航天器和宇航服表面鍍上黃金薄膜，可以形成一層理想的反射膜，保護航天器和宇航服免受過度太陽輻射的影響。同時，黃金薄膜可以透射可見光光譜的黃色至藍(lán)色范圍的光線及紫外線，其透明度與玻璃差不多，在宇航員頭盔的護目鏡上鍍上黃金，既可隔熱，又不會遮擋視線。

黃金還能充當(dāng)固體潤滑劑，即在鋼、鐵等表面浸涂一層黃金。我們知道，航空航天的零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計精密，如人造衛(wèi)星上天線系統(tǒng)、太陽能電池帆板機構(gòu)、光感儀器的驅(qū)動機構(gòu)等等，各部件之間的緊密配合需要以軸承材料為支撐。由于太空的環(huán)境十分嚴(yán)苛，對軸承材料及潤滑脂性能提出了更高的要求。金的固體潤滑劑十分穩(wěn)定、柔軟，摩擦系數(shù)小，減少了零件的磨損，可以彌補一般潤滑劑性能的欠缺。

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡也使用了黃金涂層，它是一臺紅外線望遠(yuǎn)鏡，其工作溫度需保持在-223.2°C以下，黃金涂層不僅提高了紅外光的反射性，隔絕了熱量，也增加了其耐用性。

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的鍍金鏡面

來源｜NASA/噴氣推進實驗室-加州理工學(xué)院

黃金在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)金的尺寸縮小至納米級別——金納米粒子時，性質(zhì)會發(fā)生奇特的變化。金納米顆粒具有比表面積大、表面易于修飾、生物相容性（材料植入人體后與人體的相容程度）好等優(yōu)點，使得金納米顆粒在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用場景。

首先是在應(yīng)用于癌癥光熱療法領(lǐng)域。癌癥嚴(yán)重威脅著人類的健康，而現(xiàn)有的臨床治療方法如化療、放療等都具有強烈的副作用。而納米金獨特的光熱效應(yīng)則為癌癥的治療提供了新的思路——光熱治療。光熱治療是利用光熱材料將光能高效地轉(zhuǎn)化為熱能，進而升高腫瘤組織的溫度，以達到殺死腫瘤細(xì)胞的目的，具有空間定位精準(zhǔn)、對患處周圍細(xì)胞組織損傷較小的優(yōu)點。通過局部的紅外照射，納米金粒子進行高效的光熱轉(zhuǎn)換，同時還具有良好的生物相容性，因此在癌癥的光熱治療方面被寄予眾望。

此外，金納米粒子還是很好的藥物載體。許多藥物由于其水溶性差、pH敏感等問題而不能直接使用，需要載體將其運輸至作用部位。用金納米顆粒對藥物成分進行包裹，用于調(diào)控其在體內(nèi)釋藥速度和生物透過性，可以大大提高藥物的利用率。此外，這個載藥體系還可通過負(fù)載各種功能分子使其載體賦予pH響應(yīng)性、靶向性等特點，在未來，有望在遞藥方面得到廣泛的運用。

看到這里，你是否會驚嘆于黃金在不同領(lǐng)域的優(yōu)秀表現(xiàn)？隨著社會的發(fā)展，黃金在工業(yè)、科技、醫(yī)療等方面的用途正在增長，相信不僅的將來，黃金會為大家?guī)砀喔ｌ怼?/p>

來源：“數(shù)字北京科學(xué)中心”微信公眾號

審核專家：孫亞飛清華大學(xué)化學(xué)博士

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