聊聊军事科技 必用的稀有金属

王宝琪

小军事迷郝军奇见到邵上尉，就会提出一些有关军事上的新奇问题，向这位军事专家请教，这不，今天他又问上了：“邵叔叔，听说一些高科技军事领域必须用到许多稀有金属。是这样的吗？”邵上尉回答说：“那是自然的喽！稀有金属是‘工业的维生素’嘛！应用很广泛，在原子能，飞机、舰船制造，以及电子设备等都要用到它们，不少还起到关键作用。”军奇说：“您能说得更明白些吗？”邵上尉说：“好，那我就挑几种稀有金属说一说吧！”

我国重要的战略物资——稀土

邵上尉说：“你知道，为什么‘爱国者’导弹能轻易地击落‘飞毛腿’？为什么J20、F22可以超音速巡航？为什么在相同时间内，美制M1坦克能比苏制T72先开火呢？都是源于稀土的特殊功能。稀土具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，能大幅度提高用于制造导弹、飞机、坦克的钢材与其他合金的性能。如稀土中的钇的中子俘获截面小，比重轻，可作核反应堆的结构材料。稀土在冶金、石油化工、玻璃陶瓷、电气、原子能工业以及农业、医药、轻纺、环保等领域都有广泛运用。”

军奇不解地问：“稀土的作用真大。可我没听说过稀土是稀有金属呀！”

“稀土虽然叫‘土’，其实也是金属。稀土是不是‘稀’？我也不知道。我只知道稀土元素在地壳中的平均丰度值低，常与其他金属共生，分离困难。还知道我国是世界上拥有稀土矿最多的，占世界总储量的70%，而且是掌握了提炼技术的国家，其他国家是无法与中国相提并论的。”军奇兴奋地说：“中国科技人员真了不起！稀土是我们国家的一件宝贝，可要保护好这些珍贵的资源哦！”

军用无人车辆与机器人的好帮手——锂

军奇看到门前的电动车，就问：“现在电动车的电池用的是锂电池。锂也是稀有金属吧？它在高能物理与武器装备上有应用吗？”

邵上尉笑道：“你是看到哪问到哪。你知道吗？手机与笔记本电脑使用时都要用到锂电池，既然民用上都用了锂电池，军用无人地面车辆、机器人、混合电动战车等岂能不用？就是氢弹或原子弹里的原子雷管，也必须包厚厚的一层锂呢！就拿油电混合驱动的地面战车来说吧，采用锂离子电池作为动力源不仅可以降低油耗，减少后勤负担，还可以提高战术车辆的机动力和生存能力。目前，多国军队都加大了混合电驱动战车、无人地面车辆、地面机器人的锂离子电池模块的研发力度。不过，对大型地面装备来说，锂离子电池功率偏弱是制约其进一步应用的主要因素。因此，未来还需要继续研发高比功率、低成本的锂离子电池，满足地面装备的任务需求。”

军奇说：“邵叔叔说得极是。不过我还不清楚什么是锂电池呢！”“哦，锂离子电池是一种二次电池，也就是充电电池。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。不过要指出的是民用使用的都是锂离子电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。最后我还要告诉你，锂是金属中最轻的一种金属，碰不得空气，空气中它的表面会失去光泽，碰不得水，一遇水，能与水化合，放出氢气。但它的作用却不容小觑。”

战略金属中的“硬汉”——钨

军奇笑着说：“邵叔叔，您说我看到哪问到哪，现在我看到你家的电灯泡了，您知道我要问什么了吗？如果您不知道它用的是什么稀有金属，我可以提示一下，多少年来，我国的储量一直位于世界第一。”

邵上尉也跟着笑了：“没想到军奇竟然考起我来了。它是金属钨，灯泡里的发光的灯丝就是钨做的。为什么要用钨做电灯丝呢？因为钨是金属中的‘硬汉’，也是最难熔解的金属，熔点高达摄氏3000度，在室温下非常稳定。”

军奇说：“我是想知道钨在军事上的应用。”

“别急嘛！我会讲的。钨主要用于硬质合金、特種钢的生产，广泛用于国防工业、航空航天、信息产业等等方面。比如最平常的武器，如枪、炮的发射管就用到钨的合金。还有穿甲弹的弹丸，连坦克都能打得穿，很多是用碳化钨等材料制成的。钨合金的机械性能与贫铀相差无几，而且贫铀的缺点反而是它的优点。没有放射性，钨的化学性能也非常稳定，在摄氏千度高温下不会氧化，硬度也不会明显下降。钨的硬度极高，在金属加工领域，使用的刀具材料高速钢，就是含钨的合金。如果一个国家没有钨的话，金属加工能力就会出现问题，甚至导致机械行业的瘫痪，所以钨被称之为‘战略金属’，可见钨金属是多么重要了吧！”

军奇说：“过去，我国一直以钨的丰富储量为傲，可是经过百年开采，钨矿中的黑矿日益减少，形势不乐观，这是我最担心的。希望能保护好这些珍贵的有限资源。”

用于航空航天的“太空金属”——钛

军奇说：“邵叔叔，你知道吗？昨天我妈妈买了一只新锅，说是钛锅，有重量轻、强度高、有良好的抗腐蚀能力，不会和食材酱料发生反应，食材原汁原味。这么好的材料，军事上一定有应用。我就想听你这方面的介绍。”

邵上尉说：“你真是想到哪问到哪，你对什么都好奇。钛的优点不止你说的这些呢，钛还耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，而且密度高，非常坚硬，燃点很高，要摄氏1725度才能熔化，所以有‘太空金属’的美誉，比如亚音速飞机的外壳，是用铝镁合金制造的，但如果是超音速飞机、火箭、宇宙飞船，铝镁外壳就吃不消了，就一定要改为钛合金的外壳了，这就决定了钛在航空航天、武器装备、能源、化工、冶金、建筑和交通，甚至医药等领域应用前景广阔。”

军奇疑惑地问：“钛还能用在医药上？可以制药吗？”

“不不，是做人造骨骼。钛与人体骨骼接近，对人体组织具有良好的生物相容性，质轻，弹性模量低，无磁性，无毒性，抗腐蚀性，强度高，韧性好，无副作用。外科植入物中的钛合金用量正以每年5%-7%的速度增长。采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中，取得了良好的效果，被医学界给予了很高的评价。”

军奇说：“怪不得我妈妈买了口钛锅回来，像是捡了个宝贝似的，原来钛金属有这么多的优点啊！”

与红外挂钩的现代“照妖镜”——锗

军奇意犹未尽，一时想不起问什么好了，就盯着邵上尉脸上看。邵上尉笑着说：“是不是对我的眼镜感兴趣呀？我这不是美军士兵戴的夜视护目镜呵！”

军奇兴奋起来，就问：“对了，邵叔叔，这夜视镜为什么能夜视，是什么材料制成的呀？”

“怎么样？我这一提示，你的新问题就出来了吧？有一种稀有金属叫锗，在远红外光学仪器方面有重要用途。在军事上，锗除了制造单兵使用的夜视护目镜，还用于便携式红外成像系统，坦克、舰船、飞机等武器平台所用的红外热像仪与热瞄准器。此外，导弹上装配的红外成像导引头、红外跟踪系统及侦察监视系统等也离不开锗。为啥锗产品都与‘红外’挂上钩呢？因为单质锗的折射系数很高，只对红外光透明，而对可见光和紫外光不透明，所以红外夜视仪等军用观察仪采用纯锗制作透镜。锗还是重要的半导体材料，在航空航天测控、半导体、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有着广泛而重要的应用，锗还在医药、冶金、荧光粉等领域有着广泛而重要的应用。”

“那么我国锗的储量怎么样呢？”邵上尉说：“哦，锗储量很不乐观，全球的锗资源量比较贫乏，已探明的锗保有储量仅为8600吨，而且锗资源分布非常集中。”

军奇紧张起来，连忙问：“那么我们国家有金属锗的储量吗？”“别担心，幸亏我国有。世界锗资源主要分布在中国、美国与俄罗斯，美国保有储量3870吨，占全球含量的45%，其次是中国，占全球41%……”军奇松了一口气，说：“还好，比美国少不了多少。”邵上尉拍了拍军奇的肩膀说：“军奇有一颗浓浓的爱国心。每个青少年都应该这样！”