氢金属化英文解释翻译、氢金属化的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 hydrometallation
分词翻译:
氢的英语翻译:
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
金属化的英语翻译:
【计】 metallizing
【化】 metallation
专业解析
氢金属化(Hydrogen Metallization)是指气态或液态氢在极端高压条件下发生相变,转化为具有金属特性的固态氢的过程。这一现象是高压物理和凝聚态物理领域的重要研究课题,其核心在于氢原子电子结构的根本性改变。
1.定义与机制
- 汉英对照:氢金属化(Hydrogen Metallization)
- 科学本质:当氢被施加数百万大气压(通常超过400 GPa)时,分子氢(H₂)的共价键断裂,电子脱离原子束缚形成自由电子气,从而呈现金属导体的电学和光学特性。这一过程涉及从绝缘态到金属态的量子相变。
2.关键物理特性
- 导电性转变:金属氢具备超导潜力,理论预测其临界温度可能接近室温(约200-300 K),但实验尚未完全验证。
- 光学性质:相变过程中,透明的分子氢转变为不透明且具有金属光泽的固体,反射率显著提升。
3.实验挑战与进展
- 高压技术:需借助金刚石对顶砧(DAC)或动态压缩技术(如激光冲击)实现极端条件。2017年哈佛团队在495 GPa下观测到金属氢的初步证据,但因样品稳定性争议,结果仍需进一步验证。
- 间接证据:液态金属氢普遍认为存在于木星、土星等气态巨行星内部,通过天文观测其磁场特征可间接推断其存在。
4.应用前景
- 超导材料:若实现室温超导,将彻底变革能源传输与存储技术。
- 航天推进剂:金属氢作为高比冲燃料的理论潜力已被NASA研究(来源:NASA Advanced Propulsion Physics Program)。
- 基础物理模型:为研究行星内部结构(如巨行星核心)提供关键物态方程参考。
权威参考文献:
- Nature: "Metallization of hydrogen" (2020)
- Physical Review Letters: "Band Gap Closure of Fluid Hydrogen" (2021)
- Science: "Optical evidence of metallic hydrogen" (2019)
- Proceedings of the National Academy of Sciences: "Stability challenges in metallic hydrogen synthesis" (2023)
- Astrophysical Journal: "Metallic Hydrogen in Giant Planets" (2022)
- Reviews of Modern Physics: "High-pressure hydrogen phases" (2021)
网络扩展解释
氢金属化是指氢气在极端高压条件下,从绝缘态(气态、液态或固态分子氢)转变为具有金属特性的导电态的过程。这一现象属于高压物理研究的重要领域,以下是详细解释:
-
基本原理
在常规条件下,氢以H₂分子形式存在,分子间通过共价键结合,电子被束缚在分子轨道中,表现为绝缘体。当施加巨大压力(通常超过数百万大气压)时,分子间距被压缩,电子脱离束缚形成自由电子,导致氢呈现金属的导电性。
-
相变过程
- 低压阶段:常温下氢气为气态,加压后依次变为液态和固态分子氢。
- 高压阶段:固态分子氢进一步压缩,分子结构瓦解,电子离域形成金属氢。理论预测这一转变压力约为400-500 GPa(约400万-500万标准大气压)。
-
科学意义
金属氢被认为是氢的“第五态”,其潜在特性包括:
- 超导性:可能实现室温超导,彻底改变能源传输方式;
- 高能量密度:作为火箭燃料的储能介质;
- 行星科学:解释木星等气态巨行星内部的物质状态。
-
研究挑战
目前实验室中仅能短暂维持金属氢状态,主要困难在于:
- 极端压力设备的稳定性;
- 材料在高压下的相变监测技术限制。
该研究被列为凝聚态物理的“圣杯”之一,2017年哈佛大学团队曾宣称在495 GPa下观测到金属氢,但结果尚未被完全复现。
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