欧美用中国稀土支撑起先进装备体系,却反过来封锁、威慑中国
在各种各样的技术装备中,稀土元素都是不可缺少的重要成分;它们或能大幅度的提升材料部件的性能,而其中一部分,更是支撑起设备核心运作原理的关键基础。
图:现代高功率激光系统,稀土元素是核心材料成分 中国蕴含的稀土元素资源在全世界占比极大,但是对稀土元素的运用上却不及严重依赖中国稀土的美欧日。甚至直到今日还不乏这样的情况,美欧日利用中国稀土发展出的技术和装备,对中国封锁出口;而美国用以对中国实施战略威慑的关键装备体系,更是脱离不了来自中国的稀土。
图:大黑框里的就是稀土元素 稀土元素是一组原子结构、离子半径相似相近、在自然界密切共生的17种元素的合称;除了元素周期表上共用一格的15个镧系元素以外,其余两个是关系非常亲近的钇和钪。实际上除了特别重的锕系元素以外,稀土元素就是IIIB族元素。而锕系元素或许对很多人都陌生得紧,但其中的铀和钚却是威名赫赫,用途都不用多介绍。
图:一种吊舱推进的电推船 比如西方现在开始逐渐在先进军舰研制过程中普及的综合电力推进,不仅本身能极大改善军舰的总体设计性能(减重、减低噪音震动——减小被潜艇探测的距离、优化舱室分布),同时也是将来高能武器——比如大功率激光武器在驱逐舰、护卫舰上普及的前提。而在这样的系统中,高功率、高效率、小体积的推进电机至关重要。
图:全电推进的DDG 1000,没有稀土根本做不了这种船上的高性能电子电气设备 作为典型的例子,90年代以后出现的吊舱式电力推进技术,对船舶总体性能提升极大,但是由于电机吊舱外置,对电机的体积控制要求也极高——而永磁同步电机,被公认是其最佳选择。而稀土元素中的镨、钕、镝等都是是现代高性能永磁电机中,提升磁体性能的关键元素。实际上在高性能潜艇中,永磁电机的军事化应用更早;比如德国的212、214潜艇,采用的就是西门子的PERMASYN系列电机。
图:激光晶体 而就激光武器本身来说,从激光的产生、传输、调节放大到诸多环节,无论是半导体、还是透镜、晶体、光纤等部件,高性能指标都无不建立在钕、尤其是镱等稀土带来的器件性能提升上。在激光武器的实用化和技术挖掘上,美国一直长期领先于中国,从最早的用于指示、探测、引导精确攻击武器,直到现在的高效率硬杀伤用途开始在付诸实用化。 包括综合电力推进、激光武器等任何现代的先进复杂技术装备系统在内,复杂的电子电气器件是组织、协调起整套复杂系统的基础。在这些高性能电子部件中,稀土元素同样有着不可替代的核心地位。比如能高效利用电、磁特性变化获得高性能指标或者特殊功能的电子陶瓷,就是很多元器件的设计基础。其中钛酸铅系的压电陶瓷,在电子工业上应用极广,是从雷达到声纳到各类精密控制组件,从航空航天到水下潜艇,都要使用。
图:《中国制造 2025》重点领域技术路线图里涉及到电子陶瓷的规划。实际上在整个现代陶瓷领域,中国都大幅度落后于国际先进水平 比如而传统上高性能的钛酸铅陶瓷难以烧结、无法充分人工极化;以至于难以制造、性能受限制严重。而在掺杂镧系稀土合金以后,钛酸铅陶瓷不仅易于烧结、并能改善原有的电性能,还能获得一些此前完全不具备的特性——比如加镧的锆钛酸铅陶瓷就是一种透明、而且光学性能优异的产品。 然而国内在电子陶瓷的开发上,一直处于非常落后的局面,国内市场几乎完全被国外占据,中高端产品更是几乎全线空白。国务院公布的“《中国制造 2025》重点领域技术路线图”里,明确提到电子陶瓷领域,中国在2020年,要力争将国产电子陶瓷的市场占有率提升到10%。 中国目前在稀土问题上面临的困境,一方面是非法流失,另一方面则是自身对于资源的利用能力不足。要扭转这两方面的被动,国内还有很长的路要走。 |