镓是元素周期表中第31号元素, 1875年,法国科学家布瓦博德兰使用光谱分析法,分析比利牛斯山的闪锌矿时,发现一种陌生的紫色光线,研究后意外发现了新元素:镓。
然而他没想到的是,镓早已经被门捷列夫预言了,门捷列夫在1867年提出了元素周期表,还在元素周期表中留下了一些未知元素的空位,并预言了这些元素的性质,比如:颜色,比重和原子量等等,其中就包括镓,当时他给镓起的名字是“类铝”,还预言它容易挥发,将来会有人会用光谱分析的方法把它找到。
布瓦博德兰发现了镓之后,门捷列夫立即给他写信,还告诉他镓的原子量接近68,比重在5.9左右。但是布瓦博德兰认为镓的比重是4.7,出于科学严谨的态度,他又重新测定了镓的比重,结果发现确实是5.9,门捷列夫的预言全对,证明了元素周期表的科学性以及前瞻性。
锗是元素周期表中第32号元素,也是门捷列夫预言的元素(拟硅),预测的各项数据也都和实际情况相差无几。
这两种元素都是战略关键矿产,都被列入了国家战略性矿产名录中。既然是战略矿产,那就说明它们和国家的战略项目是息息相关的。
镓元素是IIIA族金属,密度是5.904克/立方厘米,熔点很低,29.78℃,捧在手上就能融化,而沸点却很高,达到了达2403℃,是自然界中液相温区最大的金属元素。
在高温条件下,镓能与很多金属或者非金属发生化学反应,形成化合物,而镓的化合物应用范围非常广,通讯,航空航天,军事领域以及医疗领域都离不开它。
氮化镓:第三代半导体材料,拥有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子报和速度以及更优的抗辐照能力。相比于砷化镓来说,它的功率更大,耐热性更好,目前美国新一代雷达用的就是氮化镓。
据DARPA称:与砷化镓相比,氮化镓的天线发射器功率要大一个数量级,探测距离比原来延伸了77%。也就是说,相同功率下,使用氮化镓的雷达接收发射单元的数量,可以减少到原来的1/10,让雷达变得更小更轻,满足上舰、上机需求。同时,使用氮化镓元器件的平均无故障间隔时间可以达到千万小时,远远高于现有产品,所以氮化镓的前景应用比砷化镓还要广,5G通信,新能源汽车等都离不开它。
美国F-35雷达使用的就是砷化镓生产源相控阵雷达,新一代雷达使用的是氮化镓,不管是砷化镓还是氮化镓,都是镓,美国都依赖进口。中国管控镓,等于让美军没了制作雷达的原材料,可能面临停产风险。
锗也是重要的半导体材料之一,具有亲石、亲铁、亲硫、亲有机质等性质,同时具有高红外折射率、色散率低等光学性质和优良的力学性能,这个特征让它很适合制作红外锗镜头,应用于军事车辆。在半导体领域,航空航天,光纤通讯以及太阳能电池等多个领域都有广泛而且非常重要的应用,甚至可以说是这些领域的基础材料之一。
镓在地壳中的含量只有0.0015%,分布还非常分散,经常以伴生矿存在,主要和铝土矿伴生,也会少量存在锡矿、钨矿和铅锌矿中,目前主要是从铝土矿加工的副产品和锌加工的残渣中回收。
目前镓全球总储量约23万吨,而中国镓金属储量位居世界第一,储量19万吨,约占世界总储量的80%-80%,其余的镓产量连中国零头都不到:
根据美国地质调查局2016年发布的数据显示,目前锗全球保有储量约8600吨,其中美国占全球45%,中国占全球41%。但是中国供应了全球70%的锗,这是因为中国的锗主要来源于褐煤,开采便利。
美国虽然拥有全球45%的锗,但自从1984年以来,就将锗作为国防储备资源进行保护,这些年已经几乎不再进行锗的开采,主要从我国进口。
值得注意的是日本,日本的镓虽然储量不高,但是它们的回收技术非常高,会从废品中回收镓和锗,不过废品回收也是有损耗率的,如果不能从外部买到镓,回收技术再好,也收不回来多少,更何况镓的应用前景越来越广阔,未来对镓的需求量会猛增,仅靠回收无法满足要求。不过可以给我国一个启示,那就是:做好稀有金属的回收工作。
其实,镓和锗我们出口量虽多,但都是初加工产品,在深加工领域技术相对薄弱,在高端精镓(高端电子元件)、高端锗制品领域,仍旧无法满足国内需要,还要从国际上进口。而国外呢,从我国进口原材料之后,深加工成精镓再卖给我们。
但是现状却是,国外从我国购买原材料,也就是镓和锗,却又反过来制成芯片来卡中国脖子,所以中国对这两种金属相关物项实施出口管制,既是作为对美国芯片制裁的一种反制,也是为了让资源留给国内需要。
首先,镓和锗作为关键矿产,具有战略性作用,出口管制不是不出口,而是要申请出口许可证,要从最终用户、最终用途的角度来决定是否要出口,美方和武器生产商再想用中国的家和锗,那是不可能了,这叫做打蛇打七寸;半导体方面,国外也依赖中国的锗和镓,作为反制,他们的半导体产业链必然也会受到很深的影响。
其次,你可能会说,镓虽然中国储量最丰富,但是锗储量最丰富的可是美国,美国锗储量第一,并且还封存开采,中国对锗出口管制,美国可以开采自己的锗。其实你没搞明白锗的开采难度,它并不是像煤炭或者铁矿一样,一挖一麻袋。锗是伴生矿,它的分布比较分散,对开采技术要求高,而且一个矿想要能商业化开采,至少需要投入10多年的时间,10年可以改变很多事情,最起码可以让美国一些锗产业链崩溃,再想重建就更难了。
还有,我国在镓和锗方面深加工程度不够,最赚钱的精加工技术还掌握在别人手里,出口初级产品也赚不到什么钱,还污染环境,又消耗了我国的镓和锗的储备,所以管控镓和锗的出口刚好保护了我国的战略性矿产,同时再伴随着政策指导和支持,升级一波镓和锗的精加工,让更加赚钱的环节掌握在自己手里,更加符合中国长远利益。
所以你看,中国管控出口镓和锗,其实就是才出了“对3”,我们还有很多王炸没有用。而美国的芯片制裁,已经出尽了王牌,都快把底牌打没了。返回搜狐,查看更多
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