战略「镓」,出手就是王炸

摘要:当时门捷列夫根据已发现的63种元素的规律性变化编制了第一个化学元素周期表,并为未知元素预留了空位,镓成为第一个填补了化学元素周期表空位的新元素。

昨天文章聊了战略金属锑,今天继续讲另一战略金属镓。

1875年,法国化学家布瓦博德朗从比利牛斯山上采来的锌矿标本中意外发现了镓。

当时门捷列夫根据已发现的63种元素的规律性变化编制了第一个化学元素周期表,并为未知元素预留了空位,镓成为第一个填补了化学元素周期表空位的新元素。

布瓦博德朗后来又于1879年发现钐、1886年发现镝这两种化学元素。

说回镓。

1875年被发现以后,金属镓在相当长一段时期内没有取得广泛应用,直到二战期间才被认为是一种战略性和关键金属,20世纪60年代砷化镓芯片被应用于超级计算机芯片的制作,其在现代科技革命中的作用才得以逐步凸显。

镓是自然界中少数在室温下呈液态的金属之一,具有高沸点低熔点等特性。镓能渗入玻璃,同时溶于钛、硒、锌、铟、汞、铊、锡、铝、锗、镉、铋等金属,通过腐蚀这些金属改变其原有的物理性质。广泛应用于新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料等诸多新兴领域。

今天,依然重点谈镓在国防军工领域的应用。

原子弹及核反应堆

最早美国原子弹为解决钚弹的加工难题,科学家采取添加少量镓以形成Ga-Po合金作为解决方案。而如今镓依然在核反应堆领域有广泛应用。

雷达

在军工产业中,镓是不可或缺的核心原材料,尤其是高性能雷达,全然离不开镓。

氮化镓是美军驱逐舰上宙斯盾AN/SPY-6相控阵雷达的关键组件,由Qorvo科创公司提供;

美军F-22、F-35两款五代隐形战斗机目前携带的AN/APG-81雷达仍采用砷化镓组件,其物理特性已到达极限,改用氮化镓组件升级为AN/APG-85有源相控阵雷达后,将对上一代产品形成“降维打击”;

美军E-2鹰眼舰载空中预警机和“阿尔-伯克”级导弹驱逐舰等主战装备,建造过程中也广泛使用镓材料。

美军新一代福特级航母、两栖攻击舰、也采用氮化镓元器件的雷达;

美海军的F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机配备的AN/APG-79有源相控阵(AESA)雷达使用氮化镓元器件;

F-16战斗机的AN/APG-83雷达也是氮化镓元器件;

英国正在研制的暴风战斗机、韩国的KF-21战斗机以及瑞典的JAS-39E/F“鹰狮”战斗机均计划采用氮化镓元器件的雷达;

美军工企业称,采用了氮化镓元器件的雷达不但发射功率大、元件耐用性更好且成本更低,在功率方面是传统雷达的5倍,使雷达的探测距离最多能提高一倍。

除此之处,使用氮化镓元器件后,机头只需要安装更小的收发阵列,而战斗机的机体各处能安装分布式的元件,能让隐形战斗机的雷达反射截面积更小,但探测目标的能力更强。

半导体材料

砷化镓为二代半导体材料,而氮化镓属于第三代半导体材料。

两者除应用于上述各种先进武器的雷达装备外,在军事方面还广泛应用于精确制导、卫星电视广播、微波及毫米波、可见光激光器、近红外激光器、电子战系统等。

合金材料

镓液态金属合金广泛应用于通信、情报、监视与侦察等领域。

据相关统计,军事和航天领域占据了氮化镓器件总市场的40%,最大应用市场是雷达和电子战系统。

因此,金属镓已被我国、欧盟、美国、日本等多国纳入战略性储备及关键矿产目录。

但作为一种稀有金属,镓在地壳中含量却仅占0.0015%。

根据美国地质调查局数据,全球探明的金属镓储量约28万吨,中国金属镓储量19万吨,占比约68%左右,位居全球首位。

2023年全球镓产量为730吨,其中仅中国就产了约701吨,作为原生镓生产大国,中国镓产量占全球产量比例达90%以上。

而且镓不能单独成矿,主要伴生在其他矿物中。不同于铜、铁、金之类的金属,镓无法独立开采,主要从炼铝副产品中提取。因此要建立镓产业链,绝非一朝一夕之功。

读到这里,我想大家就知道,本月初我们针对美国实施的镓管制措施及最终用户审查,将对美军工生产有多大的影响。

对于我国的出口管制,美国国防情报公司戈维尼最近发布的分析报告显示:

美军受影响的2万余个武器部件中,11351个需要镓。

在5583条镓供应链中,有4733条至少依赖一家中国供应商。

这是来自美方的数据,而非爽文。

真是天佑中华!

参考文献:

[1]李德先 王 锦《镓——一种新兴的战略矿产资源》;

[2] https://news.qq.com/rain/a/20241207A05GGN00;

[4] 武秋杰,吕振福,曹进成,刘红召《国内外镓资源分布供需及镓产业链发展现状研究》(《矿产综合利用》,2021年10月);

[5] https://www.chyxx.com/industry/1196589.html;

[6] https://news.qq.com/rain/a/20230704A05T6M00;

来源:若虚先生4

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