如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
有一个成语叫做“杞人忧天”,用在这个问题上非常恰当。
题主意思是说现在各行各业都要用到芯片,今年因为芯片缺货导致很多工厂减产甚至停产,汽车因为缺芯都不能提到现货。华为手机因为美国的制裁导致麒麟芯片无法加工,一些型号的手机缺货。这些现象足以说明芯片的重要性,而现在芯片都是以硅为材料制作的。不仅如此,现在走在绿色低碳最前沿的太阳能光伏发电板也是硅做的。现在硅的需求越来越多,以后把硅用光了就没法发展了?这种想法可以理解但确实是杞人忧天。
首先,地球上硅的储量非常丰富,地球上的砂子主要是硅的氧化物。虽然现在建筑河砂出现短缺,但还有大量沙漠里的砂子,这些砂子建筑不能用,但提纯做芯片用硅没有问题。另外海底、地球内部也有大量的硅,可以供芯片用,据说能用很久。
即便退一万步说,假如地球的硅资源开采殆尽,无硅可采。但物资是不会消失的,被人类应用的硅在制造的芯片和光伏板超出使用寿命以后还可以用于回用重新提取硅再进行回用 ,像废旧电器回收金银铂等一样。
另外,世界各国都开始探索其他星球,其中一个目的就是寻找其他星球的资源。未来随着技术发展,从其他星球提供人类所需要的硅等材料也不是事。
再退一亿步说假使以后某一天找不到一丁点硅了,也不至于阻滞技术进步。现在很多科学家已经在研制碳基芯片。因为随着技术发展,硅基芯片已经即将达到发展的天花板。硅基芯片的制程越来越小,以后达到单原子或以下的程度根本无法组成晶体管了,硅基芯片也就发展到头了。所以影响硅基芯片发展的首先不是原料来源而是技术限制。所以科技界开始研究碳基芯片和量子技术,以此寻求硅基芯片以后的替代和进一步发展。
而在太阳能光伏发电领域,除了单晶硅和多晶硅光伏板,现在已经有科学家研制出太阳能发电玻璃。也就是说太阳能发电也并非只有硅材料。
科学的发展永无止境,不会因为某种材料的供应和工艺限制而停止。恰恰是一些材料和技术限制刺激了科学的进一步发展和突破。比如现在科学家正在研究的可燃冰开采技术,寻求热干岩,可控核聚变反应装置等等新技术新材料,就是为了为了应对石油的短缺。而且石油开采技术也在不断发展,使石油的勘探量不断增加,开采技术不断创新,开采程度越来越高,几十年前有人预言的石油枯竭也落了空。
(图片来源于网络)
如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
是的,如果我们用完硅,技术就会消失。
主要是二氧化硅 SiO2,但这就是我们制造半导体的核心的材料。
硅是地球上第 2 位最常见的元素,仅次于氧气。
沙漠里主要是硅:
二氧化硅是地球上第二常见的元素,也是硅砂的主要成分。我们永远不会用完沙子,沙子是硅的来源,当它被加热并与还原剂结合时。
这也是.....
事实上,硅是地壳中含量第二丰富的元素,占地球质量的四分之一以上。
所以,如果我们的硅用完了,我们就设法将我们的星球开采成一无所有,并将其大部分质量转化为大约 1,500,000,00亿吨的硅芯片。这些存量至少在接下来的几十亿年里不会。
硅是地壳中第二常见的元素如果我们“用完”它,那么该事件很可能是一系列问题的结果,以至于人类可能会灭绝,从而使“技术”在很大程度上失去意义。
可以肯定的是,在类似的事情发生之前,人类会发现其他物质来代替它。
如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
题主说得有些道理,但是属于杞人忧天,大可不必担心。
硅(Silicon)的化学符号是Si。
它旧称矽(音xi),因为它的读音与化学元素“锡”和“硒”同音、易混淆,因此中国大陆在五十年代公布改回原名字“硅”并读“gui”。其实“硅”字古音本来也应读xi音。
相比其他一些元素,我们大部分人对硅了解很少,其实他与人类现代生活密切相关,应用行业之广泛,超出我们的想象。
航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业,都有硅元素及其制品的身影。
尤其是,硅在新兴产业发挥着重要作用,使人类的生活发生了巨变。
其一,硅是重要的半导体材料。
我们经常听说的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路(包括计算机的芯片和CPU),都是用硅做的原材料。
在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体;掺入微量的第VA族元素,形成n型半导体。这两种半导体结合形成p-n结,可以制造太阳能电池。
其二,硅胶可用作空气湿度调节剂、干燥剂、催化剂、气体和液体净化剂等精细化工行业。
其三,模压硅胶制品,可用于包装材料、仿真人体器官、医疗硅胶胸垫等。
其四,硅是军工、航空航天行业的重要材料。
例如世界上第一架航天飞机“哥伦比亚号”,能抵挡住高速穿行大气时摩擦产生的高温,主要就在于它的外壳由硅材质制成。
其五,硅是重要的新型化工材料。
例如北京天安门广场上的人民英雄纪念碑,是经过有机硅塑料处理表面的,因而显得永远洁白、清新。
有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、消泡、防潮等,是化工新材料界的重要材料,而且是其它化学品无法替代的。
其六,硅是光纤的重要材料。
用纯二氧化硅可以拉制出玻璃纤维,与激光合成光纤。
光导纤维通信是现代新兴的通信手段,通信容量高,还不受电、磁的干扰,具有高度保密性。
以上几个行业是人类目前以及未来发展的重要领域。
这只是列举了硅元素应用的一部分行业领域而已。
由此可见硅元素对人类社会尤其是科技发展的重要性。
至于题主担心的“如果我们用完硅”,是杞人忧天。
其一,硅是很常见的一种元素。
据科学探测,硅在宇宙中的储量排在第八位。
在地壳中,硅是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.4%,仅次于第一位的氧(49.4%)。
它广泛存在于岩石、砂砾、尘土中。
也即硅的储量非常丰富,并不属于稀有元素,短期内是用之不竭的,不用担心资源危机。
其二,未来应该会有硅的替代品。
人类对自然科学的探索、认知从未止步,不断发现了新的元素,合成了新的材料和能源。
也正因如此,人类的科技水平在不断提升,社会在不断进步。
例如人类在18世纪末才发现了硅,在19世纪才通过化学方法得到不纯的无定形硅,根据拉丁文silex(燧石)命名为silicon。
那么,在这之前,人类的科技水平和社会是停滞不前的吗?!
而且,人类的探索脚步早已不止于地球,已经涉足外太空乃至宇宙。
别忘了,除了地球之外,宇宙中还含有丰富的硅元素。
何况,人类未来应该会发现、合成与硅的性能类似,甚至优于它的替代品。
如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
如果认为,把地球上的硅用尽之后,科技就将止步不前,那真的是太狭隘了。
尽管如今的科技发展离不开“硅”,但是,找到另一种比硅更适合做为半导体的材料,也是有可能的。比如说,现在就出现碳基芯片,光芯片,量子芯片。
综上所述,随着技术的发展,科技并不一定要依赖硅才可以得到发展。所以说,即便是硅用完了,也无法阻止科技的发展步伐。
可以说,人类科技的发展脉络,也算是半导体的发展脉络,而半导体又是基于硅芯片发展的。也可以说,硅贯穿了人类科技发展的轨迹。
现在可以被应用的硅,可以分为金属硅和半导体硅了。
金属硅主要用来制作单晶硅,多晶硅。硅铝合金,硅钢合金的化合物。
半导体硅可以用于制作半导体元件,如,二极管,三极管,晶闸管,集成电路,芯片。
综合来看,硅主要用来制作高纯半导体,耐高温材料,光导纤维通信材料,有机硅化合物,合金等。
硅制品主要被广泛应用于能源,化工,纺织,食品,轻工,医疗,农业,航空航天,电子电气,建筑,运输,等行业。
也就是说,硅制品已经涉及到当今生活的方方面面,基本上是离不开的。不过,最主要的应用领域还是半导体,至于硅的其他应用领域,也是可以找到被取代的材料。或者说,对科技的发展无关紧要。
目前来看,有用到硅的领域或者产品,且无法被替代的主要就是:芯片。
像PCB板中基本上是不含硅的,或者含硅量极少。没有了硅,也不影响PCB板的生产。
而光伏太阳能电池板中也需要用到硅,即便没有了硅,也可以由其他发电方式来代替。
另外硅还可以用于耐高温产品,对于这种产品,自然也有替代的方案。
由此可见,硅主要就是在半导体的领域应用广泛。那么,有没有可以取代硅的新元素,重新使半导体焕发出生机呢?
目前来说,在半导体领域,可以取代硅制造晶体管的有:“过渡金属氧化物p型半导体纳米粉与二维材料,采用编织的方式,复合制成梯度薄膜”。这种新材料是由我国科学家发现的。
目前已经成功制备了二极管,三极管,场效应管。且新材料既可以用硬质封装,也可以用柔性封装,。此外还发现其导电机理与传统硅基材料不同。相对于硅来说,这种材料更适用于未来CPU应用的高频高速特性。所以说,取代硅制造晶体管的材料也有了。
另外,硅还有就是用来生产芯片了。当然,受量子遂穿效应的制约,传统的硅基芯片的制程工艺,也快走到尽头了。当走到尽头之后,必然还会研发新型材料来取代单晶硅,成为芯片的主要材料。
现在的研发方向主要有两个:第一:碳纳米管芯片;第二:石墨烯芯片;第三:量子芯片。以上三种芯片都已经,被制造出来了,只不过性能无法如如今的硅基芯片相比。但是,在未来的发展前景上,是要高于硅基芯片的。
碳纳米管芯片:在2017年,国内制造出了由2500个碳纳米管组成的集成电路,其性能仅相当于Inter4004;
在2019年,MIT团队制造出了由1.4万个碳纳米管组成的CPU。
而量子计算机的发展就更快了,中美两国都已经制造出来了量子计算机。
用新物质代替旧物质,本来就是科技发展的一个过程。如果局限于某一方面或者某一物质,那才是导致科技发展止步不前的根本原因。勇于探索,才是科技发展的根本动力。
综上所述,硅在人类的生活中,科技发展上,并不是无法被取代的存在。也就是说,地球上的硅用完之后,并不会影响科技的发展。
如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
氧硅铝铁钙钠钾镁,是地球八大富含元素,作为第二大元素的硅要是用完了那就意味着地球没有了。
如果我们用完硅,技术进步会停止吗?
首先硅是富有元素,地球上除了氧气就硅最多,还有人说短期不会用完?实际上是这会一直到地球毁灭,除了改进提纯精炼法,别的没必要讨论,如果这玩意短期能用长期会完,你以后铁铜钾钙钠镁铝都不要用了,因为这些比硅还少!我回答的是不是很有说服力。
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