聽著高大上的“金”，其表面十有八九不是真金！

編者按：

近期，黃金價(jià)格連續(xù)刷新紀(jì)錄新高，據(jù)悉，多家品牌的金飾品價(jià)格已突破700元。一直以來，黃金在金融、珠寶首飾以及奢侈品等財(cái)富相關(guān)領(lǐng)域備都受青睞，但你知道嗎？黃金在工業(yè)、科技領(lǐng)域也扮演著舉足輕重的角色。

提到“黃金”，你首先會(huì)想到什么？

是“財(cái)富”？是“權(quán)力”？還是“珠寶展示柜上的大金鏈子”？

小編想到的，是課本上一句令人深思的名句——

金銀天然不是貨幣，貨幣天然是金銀。

Gold and silver are not by nature money, but money consists by its nature of gold and silver.

——卡爾 馬克思（Karl Marx）

馬克思這句教科書級(jí)別的論述，將赤裸裸的現(xiàn)實(shí)擺在了我們面前：無(wú)論有些人怎么表示對(duì)“阿堵物”（即“錢”）的厭惡或者輕視，都無(wú)法否定，金光閃閃的黃金，已經(jīng)深刻地嵌入了人類的思想和文化中。

現(xiàn)代社會(huì)里，黃金雖然退出了流通貨幣界，但“金的使用”依然是體現(xiàn)事物重要性的最佳表現(xiàn)形式。比如體育競(jìng)技的金牌對(duì)應(yīng)第一名、各類賽事的金獎(jiǎng)代表最高榮譽(yù)，以及中國(guó)郵政在香港回歸和澳門回歸時(shí)發(fā)行的帶有金波壓印圖案的郵票。

這些幾乎獨(dú)一無(wú)二的存在，都用金或者“金”的概念來背書它們的地位。

隨著社會(huì)的流變，黃金的金色，已經(jīng)等同于財(cái)富和地位的顏色。

然而真金太貴，雖然我們?nèi)粘？吹降慕鹕锛容^多，但其實(shí)是一眾“西貝貨”在滿足人們的心理需求。“鈦金”、“玫瑰金”、“香檳金”……這些名字里帶金的仿真金色澤鍍層，便是我們?nèi)粘Ｒ姷降慕鹕锛闹髁鳌?/p>

但要記住，這些聽起來非常高端大氣上檔次的名稱，其實(shí)表面十有八九都不是真金，而是便宜得多的其他鍍層。至于為什么是十有八九而不是全部，那是因?yàn)槟承O小眾的定制款，有可能會(huì)應(yīng)客戶的定制要求用真金打造真正的土豪金。

很多人不知道的是，黃金不僅在金融、珠寶首飾以及奢侈品等財(cái)富相關(guān)領(lǐng)域備受青睞，在工業(yè)、科技領(lǐng)域也扮演著舉足輕重的角色。據(jù)中國(guó)黃金協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，僅2019年，中國(guó)的工業(yè)/科技用金就達(dá)到了100.75噸，約占全國(guó)黃金消費(fèi)的10%。

Part.1

為什么工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中也喜歡用金？

在工業(yè)和科技中用金，是由于它的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。金具有非常好的延展性、化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，密度高且易熔煉、易加工。

所以，1克黃金可以被碾成約1平方米的金箔而不破損，加上金具有19.32g/cm3的高密度，只有幾百個(gè)原子厚的金箔已經(jīng)不能用薄如蟬翼來形容了——蟬翼比它厚多了?？諝獾妮p微流動(dòng)就能讓這種極致薄的金箔產(chǎn)生一道道類似漣漪的波紋。

從外觀上看，這樣的金箔已經(jīng)是半透明狀態(tài)。對(duì)著光看，藍(lán)綠色的光能夠穿透金箔而使金箔呈現(xiàn)藍(lán)綠色，而逆著光看，反射的紅黃色光使得金箔呈現(xiàn)金紅色。

沉積生長(zhǎng)出來的28nm厚的金膜，注意透明的綠色和金紅色的反光

圖片來源：Science, 2017, 355, 1203-1206, DOI：10.1126/science.aam5830

但要注意的是，薄到這個(gè)程度的金箔是絕對(duì)不能直接用手拿的，因?yàn)槭稚系暮埂⒂椭瑫?huì)迅速讓金箔粘在手上而導(dǎo)致金箔破碎，并且很難除下來。所以如果你不打算給手指頭包金的話，就不要伸手去抓了。

那么，我們應(yīng)該如何拿起這薄薄的金箔而不破壞掉它呢？

合適的金箔拿取工具是羽毛，用羽毛的靜電吸附起金箔，就可以把它鋪到合適的表面上了。這樣薄的金箔通常是黃金包覆工藝的原材料，手工碾制金箔及用金箔包金甚至可以算是一種非物質(zhì)文化遺產(chǎn)級(jí)別的工藝。

用羽毛挑金箔

圖片來源：新華網(wǎng)

然而，金箔有時(shí)也被用來做違法的勾當(dāng)。不法分子會(huì)將金箔碾碎作為非法添加劑，摻雜在某些土豪屬性的食品里或者酒水飲料中。由于金箔實(shí)在太輕，很難在液體里沉降，所以摻雜了碎金箔的酒水飲料、化妝品等在光照下的視覺效果相當(dāng)不錯(cuò)。

但如果真得吃下這類摻了金箔的食物，會(huì)如何呢……

我們的胃液沒達(dá)到王水那種可以侵蝕黃金的水平，甚至沒有什么已知范圍內(nèi)的生物的腸胃具有消化黃金的能力。不過，也不用太擔(dān)心食用后達(dá)到“吞金自殺”的效果，這種可在液體里懸浮的金箔不會(huì)因?yàn)橹亓浩仍斐上榔茡p。

此外，由于金足夠穩(wěn)定，一般金箔入腹后，也不會(huì)因?yàn)榻饘匐x子釋放刺激消化道而產(chǎn)生病變。總而言之，目前的認(rèn)識(shí)就是吃下去以后，除了很燒錢外，既沒有什么好處也沒有什么壞處。但大家千萬(wàn)不要輕易嘗試哦！

講完了金的高密度，接下來讓我們見識(shí)一下金的穩(wěn)定性。

金具有極好的穩(wěn)定性，難以被氧化破壞或者腐蝕損壞。出土文物里的金器，可能是唯一“埋進(jìn)去啥樣，發(fā)掘出來還是啥樣”的器物類別，包括玉器在內(nèi)的石器都很難達(dá)到這種金身不壞的效果?！敖鹕聿粔摹薄ⅰ罢娼鸩慌禄馃挕边@類詞語(yǔ)也反應(yīng)了古人對(duì)金的化學(xué)穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)。

考古工作人員在劉賀主墓中發(fā)現(xiàn)的金器

圖片來源：江西省文物考古研究院

這種穩(wěn)定性給金箔帶來了裝飾以外的實(shí)用效果：物品表面的一層金箔，即使碾得再薄，也不會(huì)被氧氣侵蝕而崩解，盡可能地減少了氧氣和水分的滲入，內(nèi)里的器物被氧化、生銹、溶蝕、腐爛的過程就會(huì)被大大延遲（當(dāng)然天長(zhǎng)日久金膜也會(huì)破，接縫處也會(huì)滲入環(huán)境里的水和氧）。盡管實(shí)用金箔的代價(jià)昂貴，但在舊時(shí)條件下，沒有比這更好的表面處理方式了。不差錢的皇宮佛寺在有條件的情況下會(huì)大量使用包金、鎏金乃至鍍金等方式，用金保護(hù)重要的建筑構(gòu)件或者塑像、金鑾殿和造像金身，不僅是為了金光閃閃顯得富貴，也是為了防腐防銹。

Part.2

在工業(yè)和科技領(lǐng)域，金子都用在哪兒了呢？

前文提到，2019年，中國(guó)的工業(yè)/科技用金是100.75噸。數(shù)字看起來比較大，但同年中國(guó)人在首飾上的用金量是它的6.7倍。很顯然，畢竟黃金屬于貴金屬，工業(yè)上自然還得節(jié)約著用。

那這100.75噸的金子都被用在哪兒了呢？

有人說，我知道！工業(yè)和科技嘛！記得嫦娥四號(hào)著陸月背的新聞里，那個(gè)著陸器，金光閃閃的！估計(jì)是蒙了層金箔。咱們國(guó)家這些年科技進(jìn)步了，沒少發(fā)射衛(wèi)星，這個(gè)用量少不了。

玉兔二號(hào)巡視器全景相機(jī)對(duì)嫦娥四號(hào)著陸器成像

圖片來源：中國(guó)探月CLEP

很遺憾，答錯(cuò)了。雖然看起來金光閃閃，但衛(wèi)星、飛船外罩的那層金色的“布”，多半不是鍍了金的緣故，而是用于控溫的聚酰亞胺（PI）的顯色。不過有的時(shí)候確實(shí)也會(huì)根據(jù)實(shí)際需要在聚酰亞胺上鍍一層金屬，包括鍍金，來實(shí)現(xiàn)特定的保護(hù)需求。

劃重點(diǎn)！以下的這些，用的才是真金。

首先，由于金有防銹防腐蝕的作用，現(xiàn)代的電子工業(yè)上每年都會(huì)消耗大量黃金用于電路板的金手指和開關(guān)、接頭與插接件的保護(hù),這是工業(yè)黃金消耗的最主要的方式。

這些零件往往需要良好的導(dǎo)電性，但又沒辦法通過加保護(hù)漆進(jìn)行封閉防銹防腐保護(hù)，只能通過鍍一層金來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。不過，由于金鍍層可以很薄，每年不計(jì)其數(shù)的電子工業(yè)品上的鍍金消耗還是只有首飾用金的一個(gè)零頭。

這些首飾，拿來鍍金手指足夠小廠忙乎很久了

圖片來源：Veer圖庫(kù)

金手指的名字，就是因?yàn)椤靶螤钕褚慌攀种割^的導(dǎo)電金屬片上面鍍了金，用于傳輸數(shù)據(jù)和供電”而得名。當(dāng)然，為了節(jié)省成本，有的低端電路上的鍍金層也有可能被節(jié)省掉或換成黃銅，那抗腐蝕能力自然會(huì)大幅下降，但是成本也會(huì)下降一些。只要不是在海上石油平臺(tái)那種高鹽霧環(huán)境下，這類圖便宜不做鍍金的電子設(shè)備也許能有機(jī)會(huì)撐到客戶動(dòng)換機(jī)心思的時(shí)候。

金手指：插接電路板或者擴(kuò)展卡的供電與信號(hào)接口

圖片來源:Veer圖庫(kù)

其次，有人會(huì)注意到，有的戰(zhàn)斗機(jī)座艙蓋會(huì)反射出罕見的金色來，這回猜對(duì)了，還真是鍍了金的結(jié)果。當(dāng)然，也只有“土豪“版戰(zhàn)斗機(jī)才會(huì)給座艙蓋鍍金——對(duì)隱身性能有要求的主力戰(zhàn)斗機(jī)，沒有一個(gè)價(jià)格便宜的，不差這點(diǎn)錢，該鍍金就鍍金吧！

拿F-22A舉個(gè)例子，整體氣泡座艙蓋就確實(shí)鍍了金，下圖中的反光很好的說明了鍍金層的存在。由于有座艙蓋的支撐，金鍍層可以薄到幾乎是透明的，對(duì)飛行員的視野影響有限。

但就這薄薄的一層金，形成的導(dǎo)電層能夠有效阻礙雷達(dá)波透過座艙蓋，使座艙蓋表面和飛機(jī)蒙皮形成一個(gè)反射整體，從而有效控制雷達(dá)波的反射角度。為的就是避免一種情況：雷達(dá)波照進(jìn)座艙形成強(qiáng)散射源，導(dǎo)致戰(zhàn)斗機(jī)整體的低RSC設(shè)計(jì)被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)隱形效果打折扣。

而對(duì)隱身追求不那么高的“低配”戰(zhàn)機(jī)或者非隱身戰(zhàn)機(jī)，對(duì)RSC差這事情就紛紛表示無(wú)所謂了，所以就很少看到它們的座艙蓋反射出金色。

同樣的道理，在一些體積有限卻需要對(duì)電磁兼容性有較高要求的系統(tǒng)里，鍍一層金材質(zhì)的屏蔽層也是一種減少電磁干擾的手段。

再次，同樣利用金鍍層導(dǎo)電的原理的，還有掃描電鏡(SEM)顯微成像。在做不導(dǎo)電的非金屬樣品時(shí)，需要在樣品表面噴鍍薄薄一層金膜起導(dǎo)電作用才能讓掃描電鏡有效地成出像來。

舉個(gè)例子，要想用掃描電鏡觀察一只蚊子的顯微細(xì)節(jié)，那就得先給這只蚊子噴鍍上一層金身。一只死蚊子身上鍍上一層純（價(jià)）度（格）遠(yuǎn)高于首飾級(jí)的千足金、萬(wàn)足金的高純金，那真是極度哀榮了。

掃描顯微鏡下的蚊子頭部，雖然這張遺照是黑白灰度的，但是這只蚊子已經(jīng)金身大成

在航天方面，金同樣是非常重要的保護(hù)材料，用于防護(hù)太空中某些類型的輻射。除了前面提到的聚酰亞胺包層上可能會(huì)鍍金外，艙外航天服則是必須要使用鍍金的部件。

上圖中，俄羅斯“海鷹”航天服面具上部那個(gè)金光發(fā)亮的半球狀物實(shí)際上是一個(gè)半打開的鍍金面罩，這是航天服面罩最外層的可開合防強(qiáng)光保護(hù)罩，上面鍍了一層真金。這層半透明的金鍍?cè)谕该鞯闹尾牧仙希教靻T可以手動(dòng)開合，用于在艙外活動(dòng)時(shí)防御強(qiáng)烈陽(yáng)光特別是陽(yáng)光中的紫外線和紅外線的傷害。

另外，金在實(shí)驗(yàn)室里也有很多發(fā)揮作用的方式。比如“金電極”是電化學(xué)、電分析常用的工具，有機(jī)化合物端部硫原子和金容易結(jié)合使得金電極特別適合用來表面修飾上含硫的化合物（巰基化合物）然后進(jìn)行相關(guān)的研究或者檢測(cè)。

至于讓無(wú)數(shù)研究僧們又愛又恨的“納米金”，那真是橫跨化學(xué)、材料、納米、生物、醫(yī)藥的一個(gè)超贊工具！

不同形狀，不同大小的納米金材料有不同的吸光特性，顯示不同的顏色

納米金可以有各種幾何形狀，表面易修飾，還具有易與蛋白、核酸結(jié)合的特性，以及熒光、表面增強(qiáng)拉曼散射SERS、暗場(chǎng)成像、電分析等檢測(cè)手段和無(wú)數(shù)種豐富的使用方法，這些特性都讓納米金成為了非常好的制作生化檢測(cè)試（fa）劑（wen）盒（zhang）的基礎(chǔ)材料。

什么，你說見過納米金的保健品或化妝品？千萬(wàn)別信奸商的忽悠……

除此之外，金還是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中常見的催化劑組分之一。在元素周期表中，金的左鄰右舍都是很重要的催化劑元素，所以金也會(huì)出現(xiàn)在某些催化劑的組成里，在石化等工業(yè)生產(chǎn)和相應(yīng)的理論研究里使用和消耗。

極高表面積比的納米金也是很有希望的新型催化劑。但是和鉑族貴金屬催化劑一樣，如果催化劑的回收和再利用問題沒有得到解決，貴金屬材料用量節(jié)省不下來，生產(chǎn)成本也就降低不下來，這可是一件非常令人苦惱的事情。

最后要強(qiáng)調(diào)的是，雖然使用“金”的成本不低，但工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究使用“金”的目的絕不是“炫富”，而是不得不用的貴金屬原材料。再偷偷補(bǔ)充一句，實(shí)際在工業(yè)生產(chǎn)里，黃金的材料成本多半只占總成本的零頭……

出品：科普中國(guó)

作者：老徐諾維奇

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

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