特斯拉的運動型電動跑車、奧迪A8、洛克希德公司研制的SR-71偵察機等等，這些運動速度更快、更雅致的汽車和飛行器都由更高級的鋁、鎂和鈦制成。這些神奇的金屬質輕而且堅固，但也有硬傷：它們的制造成本很高，而且生產這些材料需要耗費大量的能源，迄今只有那些有錢有權的人才享受得到它們的好處。

 

　　
       不過，讓產品服務于更多的人才是其面世的原因。據英國《新科學家》網站近日報道，美國政府已開始為那些旨在更廉價地獲得上述金屬的項目提供資助。能源部專門研發能源技術的高等能源研究計劃局(ARPA-E)為此開展名為METALS的計劃，其宗旨正是使鋁和鎂的成本與鋼鐵一樣低，同時，鈦可以像不銹鋼那樣便宜。
　　
各出奇招 降低能耗
　　在ARPA-E年度能源創新峰會上，18個團隊提交了他們的研究，提出了制造這些金屬并處理有用廢料的新方法。ARPA-E的主要目標是通過使汽車和飛機變得更輕，以減少交通領域的能源消耗，完成這些目標所獲得的直接好處可以使交通工具的速度更快且能效更高，從而讓整個國家受益。
　　
       汽車和大橋等承重結構一般使用鋼鐵，但其實在大多數情況下，鋁、鎂和鈦的表現會更好，不過，它們的“身價”也更高。METALS計劃的負責人詹姆斯·克勞斯勒表示：“鈦是最好的金屬結構，其更輕，更堅固，且可以永遠存在，因為它并不會被腐蝕。”他認為，如果鈦的價格能從35美元/公斤下降到4美元/公斤，那么，它將能替代鋼鐵。
　　
       總部位于麻省的Infinium公司是一家旨在革新鋁生產過程的公司。該公司研制出了一種新型電化學電池，其不僅能將金屬從礦石中分離出來，而且整個過程不會像傳統方法那樣產生二氧化碳。該公司首席技術官亞當·鮑威爾表示，采用這種新方法，生產過程的效率提高了30%，而且生產出了釹和鏑等稀土金屬。
　　
       海洋中存在大量鎂，但海洋中鎂的濃度很低，所以，從海洋中提取鎂會耗費大量能源，有些得不償失。現在，位于美國華盛頓特區的太平洋西北國家實驗室的研究人員部分解決了這個問題，他們使用一種催化劑，能將鎂提取過程的工作溫度從900攝氏度降低到300攝氏度。
　　
       降低這些材料的制造成本不僅能節省能源，而且會減少大量的二氧化碳排放。克勞斯勒表示：“讓所有汽車和飛機變得更輕，不僅每年能為我們節省1210億升燃料，還能將二氧化碳排放量降低5%。”
　　
回收問題 不容小覷
　　不過，即使上述項目都取得成功，我們仍然需要處理另一個挑戰：如何回收這些輕質金屬。現在，我們可以使用磁鐵將鐵和鋼從廢物中提取出來，但鎂和鋁不能采用這種方法。福特公司的經典皮卡F-150每年的銷量高達數十萬輛，最新款的F-150包含的鋁比以往任何車型都多。就目前而言，將這種車型的鋁全部回收并非經濟之舉。

　　
       不過，總部位于美國新澤西的ERCo公司正在對一種鋼鐵回收技術進行調整，希望能用于鋁的回收。該公司首先讓含鋁的廢料融化，隨后使用激光來確定其中金屬的成分，之后，利用一套自動系統有選擇性地添加更多廢料，將混合物變成他們想要的合金。
　　
      含鋁廢料目前的主要處理方法是被弄碎，再由人工進行分類、篩選。這樣的工作不僅費時而且并不安全。由美國猶他大學的研究人員創辦的一家公司則使用一個可以調整變化的磁場來做同樣的事情，整個過程不需要人的干預。他們表示，不同的金屬對磁場的感應程度不同，因此，這個磁場能完美地從運輸帶上的鋁中挑選出銅和黃銅，并將每種金屬分別放在預先設計好的容器中。該公司今年將在美國最大的鋼鐵生產商——北極熊公司位于猶他州的工廠對這項技術進行試驗。

責任編輯：溫蕊

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