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一提到黄金，我们往往先想到的是金手镯、金链子、金条等，其实，除了作为首饰和货币，黄金在工业和高新技术产业中还是一种不可或缺的材料，比如智能手机中的很多元件就用到了黄金。那么，黄金在工业中主要有哪些应用呢？为什么它具有很大的科技价值？

用黄金做的精美装饰

黄金的特点

黄金（Au）是一种贵金属，由于其形成条件很苛刻，在地球上含量较少，因而很珍贵。黄金的密度为19.3g/cm3（20℃时），硬度较低，用指甲能划出浅痕，具金属光泽，有很好的装饰效果。黄金的熔点超过了1000℃，沸点达2808℃。

自然金

来源｜usgs

黄金的化学性质十分稳定，耐酸碱腐蚀（通常只溶于王水），加热到高温时也不会变色或发生氧化。另外，它具有优良的导电性、导热性和延展性，1盎司（国际上黄金的计量单位，约等于28克）黄金可以拉成几万米长的细丝，可捶薄为厚度只有微米级别的金箔。正是由于黄金的这些物理、化学性质，它被广泛应用在首饰加工、电子、化工和医药等行业。

金箔

来源｜维基百科

电子器件的理想材料

现代生活离不开各种各样的电子产品，手机、电脑已成为很多人的“生活必需品”，这些精密的电子设备，由大量电子元件和电路板组装而成，它们又由无数导线、连接器、焊接点、开关等连接起来。而这必须要用到导电性好的金属材料，还要尽可能保证电压的稳定性，减少电流流动的阻碍。黄金成为了很好的选择，对保证电子器件的可靠性起着非常重要的作用。

来源丨pixnio

首先不得不提到“电子产品之母”——印刷电路板，电路板上分布着很多细细的铜导线，铜焊点在空气中容易被氧化，会造成接触不良，影响电路板的性能，因此常在铜的表面镀金作为保护层。此外，线路板在蚀刻液中浸泡时，时间过长可能会使铜线脱落，而金涂层具有极细的孔隙率，可以保护金属部件免受侵蚀。

由于金价昂贵，一般只在高端印刷电路板上镀纯金

来源｜szfux.com

在插入匹配连接器的电路板边缘上，还会看到众多金黄色的触片排列成手指状，由于其表面镀金，因此被称为“金手指”。金手指的主要作用是信号连接和导通，所以要具有良好的导电性、抗氧化性和耐磨蚀、耐腐蚀性。由于纯金在摩擦接触中会以很快的速度磨损，因此金手指的“金”一般是金的化合物。

来源｜某购物网站

在开关中，也常见到金的身影。以继电器（一种自动电器开关）为例，触点间接触电阻的大小直接影响着触点的使用寿命，尤其是在小型继电器中，由于控制电流和触点的接触面都较小，导电性就显得尤其重要，因此会在触点表面上镀金。金增加了电子元件的导电性，能够承载非常低的电压，并将接触点处的电阻减至最小，在低电流和低电势的极端情况下也非常可靠。并且，和铂或钯不同，金不会催化有机蒸气的分解，避免了在金属接触表面上形成导电性差的有机聚合物膜。

不过，金的柔软性使它很容易被灰尘颗粒和异物损坏。即使是轻微闭合的触点下，灰尘颗粒也很容易被嵌入，这可能会干扰元件之间的良好接触。为了克服这一缺点，广泛使用了合金化技术。

随着电子产品的快速发展，人们要求产品“更轻薄”，这就使得电子器件的尺寸越来越小。在有限的空间中，要将各元件连接起来，那么导线的直径也随之变小。对于一些超细间距，如果使用铜、铝等金属制作导线，极易拉断，而金拥有出色的延展性，可以被拉成极细的金丝，但仍然保持它的性能。

黄金在太空领域大显身手

前面我们提到过，黄金是金属中延展性最好的，将黄金制成极薄（只有若干分子的厚度）的薄膜时，会有特殊的用途。黄金薄膜对红外辐射的高反射率，使其具有隔热性能，在航天器和宇航服表面镀上黄金薄膜，可以形成一层理想的反射膜，保护航天器和宇航服免受过度太阳辐射的影响。同时，黄金薄膜可以透射可见光光谱的黄色至蓝色范围的光线及紫外线，其透明度与玻璃差不多，在宇航员头盔的护目镜上镀上黄金，既可隔热，又不会遮挡视线。

神舟十四号航天员出舱活动，

宇航员的头盔上有黄金薄膜

来源｜中国载人航天

黄金还能充当固体润滑剂，即在钢、铁等表面浸涂一层黄金。我们知道，航空航天的零部件结构复杂，设计精密，如人造卫星上天线系统、太阳能电池帆板机构、光感仪器的驱动机构等等，各部件之间的紧密配合需要以轴承材料为支撑。由于太空的环境十分严苛，对轴承材料及润滑脂性能提出了更高的要求。金的固体润滑剂十分稳定、柔软，摩擦系数小，减少了零件的磨损，可以弥补一般润滑剂性能的欠缺。

詹姆斯·韦伯空间望远镜的主反射镜也使用了黄金涂层，它是一台红外线望远镜，其工作温度需保持在-223.2°C以下，黄金涂层不仅提高了红外光的反射性，隔绝了热量，也增加了其耐用性。

詹姆斯·韦伯空间望远镜的镀金镜面

来源｜NASA/喷气推进实验室-加州理工学院

黄金在医疗领域的应用

当金的尺寸缩小至纳米级别——金纳米粒子时，性质会发生奇特的变化。金纳米颗粒具有比表面积大、表面易于修饰、生物相容性（材料植入人体后与人体的相容程度）好等优点，使得金纳米颗粒在医学领域具有广阔的应用场景。

首先是在应用于癌症光热疗法领域。癌症严重威胁着人类的健康，而现有的临床治疗方法如化疗、放疗等都具有强烈的副作用。而纳米金独特的光热效应则为癌症的治疗提供了新的思路——光热治疗。光热治疗是利用光热材料将光能高效地转化为热能，进而升高肿瘤组织的温度，以达到杀死肿瘤细胞的目的，具有空间定位精准、对患处周围细胞组织损伤较小的优点。通过局部的红外照射，纳米金粒子进行高效的光热转换，同时还具有良好的生物相容性，因此在癌症的光热治疗方面被寄予众望。

癌症的几种治疗方法

来源｜百度百科

此外，金纳米粒子还是很好的药物载体。许多药物由于其水溶性差、pH敏感等问题而不能直接使用，需要载体将其运输至作用部位。用金纳米颗粒对药物成分进行包裹，用于调控其在体内释药速度和生物透过性，可以大大提高药物的利用率。此外，这个载药体系还可通过负载各种功能分子使其载体赋予pH响应性、靶向性等特点，在未来，有望在递药方面得到广泛的运用。

金纳米颗粒（AuNP）与细胞紧密链接

来源｜《Reversibly Modulating the Blood–Brain Barrier by Laser Stimulation of Molecular-Targeted Nanoparticles》

看到这里，你是否会惊叹于黄金在不同领域的优秀表现？随着社会的发展，黄金在工业、科技、医疗等方面的用途正在增长，相信不仅的将来，黄金会为大家带来更多福祉。

来源：“数字北京科学中心”微信公众号

审核专家：孙亚飞

清华大学化学博士

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