為什么“愛國者”導(dǎo)彈能比較輕易地?fù)袈?ldquo;飛毛腿”？為什么盡管美制M1和蘇制T-72坦克的主炮直射距離差距并不大，但前者卻總是能更早開火，而且打得更準(zhǔn)？為什么F-22戰(zhàn)斗機(jī)可以超音速巡航？……
這些“為什么”勾勒出當(dāng)今軍事科技的巨大進(jìn)步，也同時(shí)勾勒出了近20年世界的動(dòng)蕩與沖突。針對每一個(gè)“為什么”，都有其具體而明確的答案。不過，從材料科學(xué)的角度，“稀土”能夠一次性解決上述所有問題。
稀土的開發(fā)應(yīng)用近幾十年來為軍事科技提供了推力強(qiáng)勁的引擎。海灣戰(zhàn)爭中那些匪夷所思的軍事奇跡，美軍在冷戰(zhàn)后局部戰(zhàn)爭中所表現(xiàn)出的對戰(zhàn)爭進(jìn)程的非對稱性控制能力，從一定意義上說，正是稀土成就了這一切。
正因如此，稀土的開發(fā)利用也孕育了巨大的危險(xiǎn)。一方面，越來越多的國家、軍事勢力為了獲得對對手的非對稱性控制能力，而參與稀土爭奪與研發(fā)，孕育了軍備競賽的風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，獲得這種能力的國家更傾向于以威脅或戰(zhàn)爭解決爭端。對此，中國作為稀土儲量世界第一的大國，有必要從源頭上為這種軍備競賽降溫，嚴(yán)格限制稀土開采，立刻禁止稀土出口。
事實(shí)上，中國政府對稀土開發(fā)不可謂不重視。早在上世紀(jì)50年代，周恩來總理就把稀土開發(fā)列入中國第一個(gè)科技發(fā)展規(guī)劃。1975年，中國便成立了稀土領(lǐng)導(dǎo)小組，即便國務(wù)院機(jī)構(gòu)幾多調(diào)整，但專門的稀土行業(yè)管理機(jī)構(gòu)卻一直得以保留。1991年，稀土被列入國家保護(hù)礦種。從稀土保護(hù)的政策面來看，專門的機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定的行業(yè)政策，國家一以貫之的總體控制，即便中國石油也沒有這樣的待遇。但是，稀土產(chǎn)業(yè)幾十年發(fā)展的成果，基本上還停留在低水平賣資源的水平。
對于稀土生產(chǎn)的現(xiàn)狀，國土資源部從1999年以來進(jìn)行過無數(shù)次的清理工作，針對的問題包括濫挖濫采、產(chǎn)能過剩、秩序混亂，采取的措施包括總量控制、炸毀非法礦井、沒收生產(chǎn)設(shè)備、司法介入、許可證、與基層政府簽訂責(zé)任狀、與礦山簽訂合同書……2005年，商務(wù)部開始用稅收控制稀土出口。這些措施力度之強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間之長，幾乎達(dá)到了管理部門的權(quán)力極限。
然而亂象依舊。有人曾總結(jié)中國稀土有七大難解之謎：1.以產(chǎn)業(yè)政策為導(dǎo)向的宏觀調(diào)控始終難以奏效；2.調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和控制生產(chǎn)總量的政策一敗再敗；3.可持續(xù)發(fā)展開采無法實(shí)行；4.以統(tǒng)一規(guī)劃為方針的加強(qiáng)管理措施難以實(shí)施；5.通過技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級的愿望永遠(yuǎn)只是愿望；6.依靠聯(lián)合重組實(shí)現(xiàn)行業(yè)自律的對策無從下手；7.強(qiáng)化推廣應(yīng)用從而提高產(chǎn)品附加值的目標(biāo)至今達(dá)不到。
就在這樣的亂象之中，中國稀土可開采儲量從十多年前的占世界80%，降到了如今的52%。若繼續(xù)現(xiàn)有的生產(chǎn)經(jīng)營模式，也許20到50年后，中國就將變成稀土小國。如果有一天，中國認(rèn)識到稀土的價(jià)值，而希望從世界購買，那么等待中國的就將是天價(jià)。
稀土在激光晶體中的應(yīng)用
激光晶體是由晶體基質(zhì)和激活離子組成。激光晶體的激光性能與晶體基質(zhì)、激活離子的特性關(guān)系極大。目前已知的激光晶體，大致可以分為氟化物晶體、含氧酸鹽晶體和氧化物晶體三大類。激活離子可分為過渡金屬離子、稀土離子及錒系離子。目前已知的約320種激光晶體中，約290種是摻入稀土作為激活離子的?？梢娤⊥猎诎l(fā)展激光晶體材料中的重要作用。在稀土元素中已實(shí)現(xiàn)激光輸出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11個(gè)三價(jià)離子和Sm、Dy、Tm三個(gè)二價(jià)離子。稀土的激光性能是由于稀土離子的4f電子在不同能級之間的躍遷而產(chǎn)生的。由于很多稀土離子具有豐富的能級和他們的4f電子的躍遷，使稀土成為激光晶體不可缺少的激活離子，為高新科技提供了很多性能優(yōu)越的高功率、LD泵浦、可調(diào)諧、新波長等摻稀土激光晶體。高功率摻稀土激光晶體主要有摻釹釔鋁石榴石(Nd：YAG)、摻釹鋁酸釔(Nd：YAP)、摻鋁釓稼石榴石(Nd：GGG)和摻釹鋁酸鎂鑭(Nd：LMA)等。其中，Nd：YAG最重要，應(yīng)用最廣，用量最大。國外早已投入生產(chǎn)，在美國Nd：YAG晶體已經(jīng)商品化，新產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，占領(lǐng)國際大部分市場?？烧{(diào)諧激光晶體同樣很引人注目。利用Ce離子的寬帶躍遷，從Ce：YLF和Ce：LaF3等晶體中獲得可調(diào)諧的紫外激光。目前最為有效的和可連續(xù)調(diào)諧的紫外激光晶體是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。
用于LD泵浦激光器的晶體主要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它合適的泵浦的晶體還有Yb：YAG等。我國的YVO4、Nd：YVO4晶體均已享譽(yù)國際市場，據(jù)估計(jì)其產(chǎn)品目前占國際市場的l/3。
在稀土激活離子中常用的是Nd離子，它輸出波長為1.06μm。多年來人們一直在進(jìn)行新波長激光晶體的探索工作。其中比較成功并獲得實(shí)際應(yīng)用的有摻Er和Ho的激光晶體。這些晶體輸出的波長對人眼安全，大氣傳輸特性好，對戰(zhàn)場的煙霧穿透能力強(qiáng)，保密性好，適合軍用。而且其波長容易被水吸收，更適合于激光醫(yī)療，在表面脫水和生物工程等方面，也將獲得應(yīng)用。目前我國對Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量試制能力，但末形成批量產(chǎn)品。
稀土的發(fā)展前景
1．稀土在晶體中的應(yīng)用前景
Nd：YAG晶體具有光學(xué)均勻性好，機(jī)械強(qiáng)度高，物化性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)高，激光性能良好及生長工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。正是由于Nd：YAG晶體具有這些優(yōu)良的性能，并可在室溫下可實(shí)現(xiàn)脈沖和連續(xù)等多種方式的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以它在軍事、工業(yè)和醫(yī)療等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，是目前固體激光材料中用量最大的激光晶體。在軍事方面，Nd：YAG晶體是應(yīng)用最廣泛的固體激光器的工作物質(zhì)，是軍用固體激光技術(shù)的支柱。目前90％以上的軍用固體激光器是以Nd：YAG激光晶體為工作物質(zhì)的。
在工業(yè)領(lǐng)域，Nd：YAG晶體由于能獲得高功率激光輸出而廣泛應(yīng)用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器銷售額持續(xù)增長，其中高功率激光器的銷售保持強(qiáng)勁勢頭，其主要原因是全世界汽車制造商繼續(xù)推出新型號，零部件更多采用激光加工，而且激光加工逐漸從使用C02激光器轉(zhuǎn)向采用Nd：YAG激光器。根據(jù)Laser Focus World的統(tǒng)計(jì)，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，銷售額為1.17億美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，銷售額2.89億美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，銷售額預(yù)計(jì)增長8％，達(dá)3.12億美元?！♂t(yī)學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域，也一直是Nd：YAG激光器的重要應(yīng)用之一，在所有激光醫(yī)療設(shè)備中，Nd：YAG激光醫(yī)療設(shè)備都得到廣泛的應(yīng)用。這不僅因其重復(fù)頻率和平均功率較高。更主要是其1.06μm波長可用石英光纖導(dǎo)光，因此能夠被柔軟的傳輸線傳輸功率。根據(jù)LaserFocus World的統(tǒng)計(jì)，全世界固體激光器在醫(yī)療方面的應(yīng)用，1997年銷售額為1.59億美元，1998年銷售額為2.7億美元，1999年銷售額預(yù)計(jì)達(dá)3.1億美元。
2、稀土在泵浦激光晶體中的應(yīng)用前景
八十年代半導(dǎo)體激光器(LD)取得了重大進(jìn)展，成為固體激光器的一種新型泵浦源?？捎枚O管泵浦的激光晶體多種多樣，除了傳統(tǒng)的激光基質(zhì)YAG、YLF外，還有高增益YV04等，激活離子除傳統(tǒng)Nd離于外，還有Yb、Ho、Tm、Er離子等。Yb：YAG具有許多特點(diǎn)適合高功率LD泵浦，有可能發(fā)展成為重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S―FAP晶體將來有可能用于激光核聚變的激光材料，引起人們的關(guān)注。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho：YLF激光晶體的發(fā)射波長適合在軍事上應(yīng)用。#p#分頁標(biāo)題#e#
3、稀土在可調(diào)諧激光晶體中的發(fā)展前景
摻稀土的可調(diào)諧激光晶體中除上述的晶體以外，還有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶體等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶體的波長在2.84―3.05μm之間連續(xù)可調(diào)。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上用的導(dǎo)彈紅外尋彈頭大部分是采用3―5μm的中波紅外探測器，因此研制Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶體，可對于中紅外制導(dǎo)武器對抗提供有效的干擾源，具有深遠(yuǎn)的軍事意義。另外，3―5μm的紅外光可以用來遠(yuǎn)距離探測化學(xué)物質(zhì)，因此可用于反化學(xué)戰(zhàn)和環(huán)境保護(hù)。
4、稀土在新波長激光晶體中的應(yīng)用前景
鞏固發(fā)展已有的產(chǎn)品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，進(jìn)一步提高晶體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同時(shí)要繼續(xù)加強(qiáng)開拓應(yīng)用價(jià)值大的激光新波段。
稀土令武器更冷血
稀土是關(guān)系到世界和平與國家安全的戰(zhàn)略性金屬。為什么“愛國者”導(dǎo)彈能比較輕易擊毀“飛毛腿”導(dǎo)彈？這得益于前者精確制導(dǎo)系統(tǒng)的出色工作。其制導(dǎo)系統(tǒng)中使用了大約4公斤的釤鈷磁體和釹鐵硼磁體用于電子束聚焦，釤、釹是稀土元素。
為什么M1坦克能做到先敵發(fā)現(xiàn)？因?yàn)樵撎箍怂b備摻釹釔鋁石榴石激光測距機(jī)，在晴朗的白天可以達(dá)到近4000米的觀瞄距離，而T-72的激光測距機(jī)能看到2000米就算不錯(cuò)。而在夜間，加入稀土元素鑭的夜視儀又成為伊拉克軍隊(duì)的夢魘。
至于F-22超音速巡航的功能，則拜其強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)以及輕而堅(jiān)固的機(jī)身所賜，它們都大量使用稀土科技造就的特種材料。比如F119發(fā)動(dòng)機(jī)葉片以及燃燒室使用了阻燃鈦合金，這種鈦合金的制造據(jù)說是使用了錸；而F-22的機(jī)身就更加是用稀土強(qiáng)化的鎂鈦合金武裝。否則，超音速巡航中，F(xiàn)119強(qiáng)大的動(dòng)力足以摧毀它自己。上述種種還只是窺豹一斑。事實(shí)上，凡稱得上高技術(shù)的兵器幾乎無一沒有稀土的身影；更致命的是，稀土往往集中在使這些武器化腐朽為神奇的最關(guān)鍵部位。比如“愛國者”除了制導(dǎo)系統(tǒng)，彈體控制翼面等關(guān)鍵部位也是用稀土合金；一些先進(jìn)坦克的裝甲用稀土材料后，防彈性能更好；還有美國那些掌控戰(zhàn)場形勢的“千里眼”、“順風(fēng)耳”中用稀土科技造就的大功率行波管，這使得其工作更可靠，抗干擾性更強(qiáng)……
簡單說，相比傳統(tǒng)兵器，高技術(shù)兵器的優(yōu)點(diǎn)在于其更方便、更靈敏、更準(zhǔn)確、更容易操縱。這些提起來容易，但卻集中體現(xiàn)了當(dāng)今材料科學(xué)、電子科學(xué)以及工程制造的諸多最高成就。而這些成就的獲得，往往是源于稀土的某些特殊功能的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。
稀土有工業(yè)“維生素”之稱，由于其具有優(yōu)良的光電磁等物理特性，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機(jī)、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說，美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制，以及能夠?qū)橙怂翢o忌憚地公開殺戮，正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等。
為他人做嫁衣的中國稀土
“中東有石油，中國有稀土。”這是鄧小平1992年南巡時(shí)說的一句名言。然而，在發(fā)達(dá)國家先后將稀土視為戰(zhàn)略資源，并有所行動(dòng)的時(shí)候，稀土在中國更多只被看作是換取外匯的普通商品。
中國稀土占據(jù)著幾個(gè)世界第一：儲量占世界總儲量的第一，尤其是在軍事領(lǐng)域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土；生產(chǎn)規(guī)模第一，2005年中國稀土產(chǎn)量占全世界的96%；出口量世界第一，中國產(chǎn)量的60%用于出口，出口量占國際貿(mào)易的63%以上，而且中國是世界上惟一大量供應(yīng)不同等級、不同品種稀土產(chǎn)品的國家。可以說，中國是在敞開了門不計(jì)成本地向世界供應(yīng)。據(jù)國家發(fā)改委的報(bào)告，中國的稀土冶煉分離年生產(chǎn)能力20萬噸，超過世界年需求量的一倍。而中國的大方，造就了一些國家的貪婪。
以制造業(yè)和電子工業(yè)起家的日本、韓國自身資源短缺，對稀土的依賴不言而喻。中國出口量的近70%都去了這兩個(gè)國家。至于稀土儲量世界第二的美國，早早便封存了國內(nèi)最大的稀土礦芒廷帕斯礦，鉬的生產(chǎn)也已停止，轉(zhuǎn)而每年從我國大量進(jìn)口。西歐國家儲量本就不多，就更加珍愛本國稀土資源，也是我國稀土重要用戶。
發(fā)達(dá)國家的貪婪表現(xiàn)在，除了生產(chǎn)所需，它們不但通過政府撥款超額購進(jìn)，存儲在各自國家的倉庫中——這種做法，日美韓等國行之有年；除了購買，還通過投資等方式規(guī)避中國法律，參與稀土開發(fā)，行公開掠奪之實(shí)。遺憾的是，至今未見中國政府有效的控制舉措。許多專家呼吁的戰(zhàn)略儲備制度，至今不見動(dòng)靜。而且，由于并未真正認(rèn)識到稀土戰(zhàn)略價(jià)值，導(dǎo)致中國的稀土開發(fā)變成了不折不扣的資源浪費(fèi)——生產(chǎn)無序、競爭無度，中國在擁有對稀土資源壟斷性控制的同時(shí)，卻完全不具有定價(jià)權(quán)，稀土價(jià)格長期低位徘徊，有時(shí)甚至賤過豬肉。
一擁而上的盲目開發(fā)以及宏觀規(guī)劃水平低劣，導(dǎo)致中國并未成為稀土開發(fā)大國，中國稀土科技遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。鑒于稀土在提升軍事科技方面的顯著作用，如果任這種趨勢發(fā)展，中國出口的稀土有朝一日將構(gòu)成對中國國家安全以及世界和平嚴(yán)重的威脅，中國將為其短視以及不負(fù)責(zé)任的生產(chǎn)開發(fā)付出代價(jià)。
目前，中國稀土的主要購買國日本、韓國、美國，前二者與中國存在領(lǐng)土糾紛，后者則在臺灣問題上構(gòu)成對中國最大的現(xiàn)實(shí)威脅，而且是近些年世界局部戰(zhàn)爭主要參與者。事實(shí)上有些對抗已經(jīng)在中國東海、黃海上演。但是，在這些對抗發(fā)生時(shí)，很少有人想到那些真正能威脅中國的戰(zhàn)機(jī)、艦艇與導(dǎo)彈，監(jiān)視中國的雷達(dá)上的關(guān)鍵部件可能就是中國不計(jì)后果出口的稀土造就的。美日韓都是稀土科技大國。以日本為例，日本在有關(guān)稀土應(yīng)用的材料科學(xué)、雷達(dá)、微電子產(chǎn)業(yè)上甚至擁有比美國更強(qiáng)的技術(shù)制造能力。美軍現(xiàn)役武器中，潛艇用高強(qiáng)度鋼，導(dǎo)彈微電子芯片的80%由日本制造，戰(zhàn)機(jī)引擎的特種陶瓷也是日本研發(fā)……日本科學(xué)家曾夸口說，如果不用日本芯片，美國巡航導(dǎo)彈的精度就不是10米，而是50米。不過，我們可以想象，這些微電子芯片、高強(qiáng)度鋼如果缺少了稀土，可能根本就無法被制造出來。
必須禁止稀土出口
既然過去幾十年中，政府領(lǐng)導(dǎo)不可謂不關(guān)注，主管部門不可謂不盡心，專家學(xué)者們也提出了大量的建議，但中國的稀土開發(fā)依然還停留在低水平，那么從長遠(yuǎn)計(jì)，最有效而且最容易實(shí)行的方式，莫過于立刻禁止稀土出口，只維持國內(nèi)生產(chǎn)以及研發(fā)所需的產(chǎn)出規(guī)模，或者干脆從國際市場購買。
此好處有三：第一，能最大限度地保護(hù)不可再生的稀土資源，從根子上杜絕地方對稀土的無序開發(fā)以及偷盜行為，因?yàn)檫@些年，稀土的大量流失，正是因?yàn)橐恍┱蛡€(gè)人被國際市場的蠅頭小利所惑；第二，解決產(chǎn)業(yè)整合，淘汰生產(chǎn)效率不高、資源開發(fā)浪費(fèi)嚴(yán)重的小企業(yè)，淘汰過剩的生產(chǎn)能力；第三，為中國稀土科技爭取技術(shù)開發(fā)、升級的時(shí)間，但是必須認(rèn)識到，要在短期內(nèi)追上國際水平，僅靠消極的保護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！∪毡緡H未來科學(xué)研究所的代表浜田和幸曾說：“中國擁有世界稀土資源的88%（原文如此，應(yīng)為可開采量），鋇、銻和銦的儲量也非常豐富，掐住了日美的咽喉，日本和美國沒有這些稀有金屬，就無法制造精密的制導(dǎo)武器。”中國或許不該去掐別人的咽喉，但必須未雨綢繆，不要讓別人在未來掐住自己的咽喉。民進(jìn)中央聯(lián)絡(luò)委員會(huì)委員、中科聯(lián)碳科技有限公司董事長晏雙利曾不無憂心地指出，“我國的稀有金屬儲量也不多了。”#p#分頁標(biāo)題#e#
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