如何顺好工业气体这口“气”

任其龙，中国工程院院士，浙江大学教授。长期从事化工分离领域的应用基础研究和工程实践，针对现代工业对高纯化学品的重大需求，创建了分子辨识分离工程平台技术，在工业气体分离、精细化学品分离等领域取得了重大突破，解决了组分极复杂、分子极相似混合物的分离难题，建成了十余条高纯化学品先进制造生产线，引领了我国化工分离领域的高质量发展。

 

提到气体，大多数人会首先想到空气、氧气等，它们来得容易又便宜。但是，有些气体却价值连城，我们每年甚至要花费巨额资金去国外购买，这就是工业气体，包括氪气、氩气。它们是现代工业不可或缺的基础原料，广泛应用于钢铁、冶金、石油、化工、电子、医疗等重要行业，发挥着强有力的战略支撑作用，乃至被称为“工业的血液”。我国的工业气体长期依赖德国、美国和法国，生产集成电路所需的特种气体中，国产率只有20%。面对我国工业血液的“贫血”问题，我们该如何走出困境？ 

“工业的血液” 

工业气体是指在工业生产中所使用的气体，可以作为生产原料、燃料、保护气、输送气、驱动气、换热介质等。在高精尖领域中，氧气和氢气可作为火箭的燃料，氦气是医院核磁共振仪的超导体冷却剂，氖气是芯片光刻机光源的工作气体。工业气体的种类非常丰富，多达数百种，可分为大宗气体、特种气体两大类。大宗气体是指用量大、使用范围广的气体，比如从空气中分离得到的氧气、氮气、氩气以及化学合成的氨气、乙烯、丙烯、乙炔；特种气体是指被应用在特定领域对纯度、品质、性能有特殊要求的气体，比如芯片制造过程中用到的各种高纯气体，以及在国防、医疗、食品等领域用到的特殊气体。可见，工业气体渗透到工业生产的各个环节，发挥了不可替代的作用，因此被称为“工业的血液”。工业气体究竟有多重要？以半导体行业为例，芯片的制造会用到光刻机，光刻是用特定波长的激光让光刻胶发生化学反应，通过曝光和显影将设计在掩膜版上的图形转移到硅片上的过程。特定的波长是在常用的深紫外DUV光刻机中通过准分子激光器产生的，这种激光器内充填了97%的氖气。 

全球70%的氖气由乌克兰供应，但乌克兰危机导致氖气停产，供应短缺，价格暴涨。氖气虽然存在于空气中，但只占0.0018%，它的制取离不开空气分离技术。 

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