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稀有金属铯、铷的三大需求增长点:5G、卫星、量子技术

发布时间:

2020-09-15


  1、应用
  铯的应用:作为化学锂生产的副产品,的商业化使用只有大约40年的时间。
  (1)生物医学用途:最著名的用途是在液体中分离DNA或脱氧核糖核酸。铯化合物在生物医学和化学研究中用作催化剂,并用于标记或追踪化合物。最近发现氯化铯对治疗各种癌症有效,并显示出作为这种疾病的新疗法的巨大潜力。的放射性同位素长期以来一直被用于放射性治疗,例如前列腺癌。
  (2)制造:甲酸铯是卡伯特公司研发的特种钻井液,用于深井、高压、高温油井的钻井。这是目前工业上最大的铯应用。
  (3)电子学:铯的低电离势被用于光电管设计以及电子学中的光电发射和闪烁装置。实验证明,铯蒸气激光计算机是用于海底探测和矿产勘查地球物理的磁力仪的常用设备。它目前用于红外光学,并正在发现越来越多的应用在太阳能电池技术。
  (4)天文钟:原子钟——1999年设计的,精确到200万年一秒——功能基于的恒定原子共振。它也被用于更接近间距的数据包,倍增光纤电缆系统的能力。
  (5)磁流体动力学和离子推进发动机:可以作为等离子体用于发电和离子推进发动机在深空探测器。
  2、量子科技
  量子计算为未来的高技术领域,从电子计算到量子计算注定是计算机发展的必然方向,量子计算的信息贮存是量子计算面临的一个最大难题。1987年,德国马克斯普朗克量子光学研究所的科学家Gerhard Rempe领导的科研小组,首次成功地将单个光子的量子状态写入一个原子中,经过180μs后将其读出[11]。1995年,Cornell和W ieman的团队成功地将含有大约2 000个Rb 87原子的气体冷却到低于170 nK的温度时,大量的原子聚集到了最低的能量状态,形成了玻色—爱因斯坦凝聚(Bose–Einsteincondensate),实现了整体量子效应,这预示着铷有可能成为量子计算的存贮材料。这是铷、铯一个非常有前景的应用方向。
  3、时间精准计量:铷是5G时代不可或缺的金属
  铷原子钟的时间精确度达到千万年不差一秒。利用辐射能和振荡频率具长时间稳定性特性制造的原子钟,其准确度早达到500万年误差不到一秒的程度。2004年日本公布已研制出,精度达到2 000万年误差不到1 s。2006年我国公布,中国研制的激光冷却原子钟精度达到4000万年误差不到1s,已运行1年。利用的该特性制造的铷原子钟,其短期稳定性好,适用于要求体积小、重量轻、便于携带的场所。
  原子钟技术门槛高,行业集中度高。目前原子钟主流的生产厂家,国际上主要是:Symmetricom,SpectraTime,Oscilloquartz SA,国内主要是天奥电子、开云电竞app下载203所以及开云电竞app下载501所。由于原子钟技术门槛较高,因此集中度也高,全球能做的企业不多。
  5G时代对铷金属的需求:第一,体现在5G较4G时代增加的基站,必然增加对原子钟的需求;其次,5G时代的应用场景如卫星导航、远程医疗以及车联网自动驾驶等高度时敏型领域,都会增加对高精度原子钟的需求。每100个基站需要1个中心基站提供时间同步服务,每个中心基站需要1台时间同步设备,则500万个5G大基站需要约5万台时间同步设备。中心基站还需要2台频率选择与分配设备,则需要频率10万台频率组件及设备;同时每个中心基站在配备1台原子钟。
  4、离子推进发动机
  离子推进发动机的研究、应用主要集中在宇宙飞船、地球卫星及星际航行的空间应用。用作空间飞行器的轨道控制、方位保持和阻力补偿等。它比常用的肼燃料发动机要轻10%~15%。能在较低温度下产生最大推力。据推算,1 kg/铯在外层空间所产生的理论推力比任何固体或液体燃料大1100倍。目前大多卫星和飞船都用此类发动机。
  预计到2025年,国内将发射低轨道卫星超过2000颗,相当部分的卫星将使用推进剂,同时海外低轨道卫星市场如火如荼,预期未来十年有望超过10万颗,对需求将会有大幅提升。

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