一提到黃金，我們往往先想到的是金手鐲、金鍊子、金條等，其實，除了作為首飾和貨幣，黃金在工業和高新技術產業中還是一種不可或缺的材料，比如智慧手機中的很多元件就用到了黃金。
那麼，黃金在工業中主要有哪些應用呢？為什麼它具有很大的科技價值？
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黃金的特點
黃金（Au）是一種貴金屬，由於其形成條件很苛刻，在地球上含量較少，因而很珍貴。黃金的密度為19.3g/cm³（20℃時），硬度較低，用指甲能劃出淺痕，具金屬光澤，有很好的裝飾效果。黃金的熔點超過了1000℃，沸點達2808℃。
黃金的化學性質十分穩定，耐酸鹼腐蝕（通常只溶於王水），加熱到高溫時也不會變色或發生氧化。
另外，它具有優良的導電性、導熱性和延展性，1盎司（國際上黃金的計量單位，約等於28克）黃金可以拉成幾萬米長的細絲，可捶薄為厚度只有微米級別的金箔。正是由於黃金的這些物理、化學性質，它被廣泛應用在首飾加工、電子、化工和醫藥等行業。
02
電子器件的理想材料
現代生活離不開各種各樣的電子產品，手機、電腦已成為很多人的「生活必需品」，這些精密的電子設備，由大量電子元件和電路板組裝而成，它們又由無數導線、聯結器、焊接點、開關等連接起來。
這必須要用到導電性好的金屬材料，還要儘可能保證電壓的穩定性，減少電流流動的阻礙。黃金成為了很好的選擇，對保證電子器件的可靠性起著非常重要的作用。
首先不得不提到「電子產品之母」——印刷電路板，電路板上分佈著很多細細的銅導線，銅焊點在空氣中容易被氧化，會造成接觸不良，影響電路板的性能，因此常在銅的表面鍍金作為保護層。此外，線路板在蝕刻液中浸泡時，時間過長可能會使銅線脫落，金塗層具有極細的孔隙率，可以保護金屬部件免受侵蝕。
膝上型電腦印刷電路板
在插入匹配聯結器的電路板邊緣上，還會看到眾多金黃色的觸片排列成手指狀，由於其表面鍍金，因此被稱為「金手指」。
金手指的主要作用是信號連接和導通，所以要具有良好的導電性、抗氧化性和耐磨蝕、耐腐蝕性。由於純金在摩擦接觸中會以很快的速度磨損，因此金手指的「金」一般是金的化合物。
在開關中，也常見到金的身影。
以繼電器（一種自動電器開關）為例，觸點間接觸電阻的大小直接影響著觸點的使用壽命，尤其是在小型繼電器中，由於控制電流和觸點的接觸面都較小，導電性就顯得尤其重要，因此會在觸點表面上鍍金。
金增加了電子元件的導電性，能夠承載非常低的電壓，並將接觸點處的電阻減至最小，在低電流和低電勢的極端情況下也非常可靠。並且，和鉑或鈀不同，金不會催化有機蒸氣的分解，避免了在金屬接觸表面上形成導電性差的有機聚合物膜。
相位控制繼電器
不過，金的柔軟性使它很容易被灰塵顆粒和異物損壞。即使是輕微閉合的觸點下，灰塵顆粒也很容易被嵌入，這可能會干擾元件之間的良好接觸。為了克服這一缺點，廣泛使用了合金化技術。
隨著電子產品的快速發展，人們要求產品「更輕薄」，這就使得電子器件的尺寸越來越小。在有限的空間中，要將各元件連接起來，那麼導線的直徑也隨之變小。對於一些超細間距，如果使用銅、鋁等金屬製作導線，極易拉斷，而金擁有出色的延展性，可以被拉成極細的金絲，但仍然保持它的性能。
03
黃金在太空領域大顯身手
前面我們提到過，黃金是金屬中延展性最好的，將黃金製成極薄（只有若干分子的厚度）的薄膜時，會有特殊的用途。
黃金薄膜對紅外輻射的高反射率，使其具有隔熱性能，在航天器和宇航服表面鍍上黃金薄膜，可以形成一層理想的反射膜，保護航天器和宇航服免受過度太陽輻射的影響。
同時，黃金薄膜可以透射可見光光譜的黃色至藍色範圍的光線及紫外線，其透明度與玻璃差不多，在宇航員頭盔的護目鏡上鍍上黃金，既可隔熱，又不會遮擋視線。
黃金還能充當固體潤滑劑，即在鋼、鐵等表面浸塗一層黃金。
我們知道，航空航天的零部件結構複雜，設計精密，如人造衛星上天線系統、太陽能電池帆板機構、光感儀器的驅動機構等等，各部件之間的緊密配合需要以軸承材料為支撐。由於太空的環境十分嚴苛，對軸承材料及潤滑脂性能提出了更高的要求。金的固體潤滑劑十分穩定、柔軟，摩擦係數小，減少了零件的磨損，可以彌補一般潤滑劑性能的欠缺。
詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的主反射鏡也使用了黃金塗層，它是一臺紅外線望遠鏡，其工作溫度需保持在-223.2°C以下，黃金塗層不僅提高了紅外光的反射性，隔絕了熱量，也增加了其耐用性。
詹姆斯·韋伯空間望遠鏡的鍍金鏡面。圖片來源：NASA/噴氣推進實驗室-加州理工學院
04
黃金在醫療領域的應用
當金的尺寸縮小至奈米級別——金奈米粒子時，性質會發生奇特的變化。金奈米顆粒具有比表面積大、表面易於修飾、生物相容性（材料植入人體後與人體的相容程度）好等優點，使得金奈米顆粒在醫學領域具有廣闊的應用場景。
首先是在應用於癌症光熱療法領域。癌症嚴重威脅著人類的健康，而現有的臨床治療方法如化療、放療等都具有強烈的副作用。而奈米金獨特的光熱效應則為癌症的治療提供了新的思路——光熱治療。
光熱治療是利用光熱材料將光能高效地轉化為熱能，進而升高腫瘤組織的溫度，以達到殺死腫瘤細胞的目的，具有空間定位精準、對患處周圍細胞組織損傷較小的優點。通過局部的紅外照射，奈米金粒子進行高效的光熱轉換，同時還具有良好的生物相容性，因此在癌症的光熱治療方面被寄予眾望。
放療
此外，金奈米粒子還是很好的藥物載體。許多藥物由於其水溶性差、pH敏感等問題而不能直接使用，需要載體將其運輸至作用部位。用金奈米顆粒對藥物成分進行包裹，用於調控其在體內釋藥速度和生物透過性，可以大大提高藥物的利用率。
此外，這個載藥體系還可通過負載各種功能分子使其載體賦予pH響應性、靶向性等特點，在未來，有望在遞藥方面得到廣泛的運用。
金奈米顆粒（AuNP）與細胞緊密連結。圖片來源：《Reversibly Modulating the Blood–Brain Barrier by Laser Stimulation of Molecular-Targeted Nanoparticles》
看到這裡，你是否會驚歎於黃金在不同領域的優秀表現？隨著社會的發展，黃金在工業、科技、醫療等方面的用途正在增長，相信不僅的將來，黃金會為大家帶來更多福祉。
