半个世纪以前，在消费品和工业品中得到广泛使用的材料还很少，其中最常见的有木头、铁和砖。现今，单独一个计算机芯片就包含了超过60种元素，包括从钨到镱。同时代的技术对各种各样的资源，特别是金属资源的依赖，引起了耶鲁大学（Yale University）环境科学家Thomas Graedel的兴趣。随着对这些元素日益增长的需求，一旦资源短缺时，有可用的替代品吗？
在大部分情况下，答案是没有。实际上，Graedel和他的同事们在一个包括元素性质、生命周期和应用的比较分析中发现，在元素周期表中被分析的62种金属或者类金属中，没有任何一种元素存在很好的替代品，能够替代前者在所有应用领域中的作用。仅考虑主要用途，也有12种金属没有或者仅有不太合适的替代品。在这种情况下的替代通常会导致性能变差。
换掉上述金属一定会导致性能下降。不过，格雷德尔说这种稀缺性可能也并不全是坏事。这会激励工程师来设计全新的、会带来巨大变革的材料。
锂（LITHIUM, Li）
尽管有很高的需求量，锂在其主要用途上有合适的替身。例如，锂基电池可以用镍-金属氢化物或者锌基替代物所替代，而仅有少许性能的损失。
铜（COPPER, Cu）
铝可以用于替代铜，但作为导电体的替代物时表现很差，而作为导电体是铜最广泛的用途——如工业用线或者电子元件（如晶体管）。
铼（RHENIUM, Re）
作为铜和钼生产的副产物，铼是最珍稀和最昂贵的金属之一。约20年前的一次铼资源短缺促使通用电气（General Electric）的工程师们研制出新的合金以替代铼在喷气发动机涡轮叶片中的作用。
铅（LEAD, Pb）
铅的消耗越来越多，主要是用于备用电池和地下管线的保护套。对于这个用途，没有替代材料，但新技术如长期探索的燃料电池可能可以替代铅基电池。
翻译/陈璟仪
审校/张哲
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