L'aplicació de materials de terres rares en la tecnologia militar moderna

Terres rares,Coneguts com el "tresor" dels nous materials, com a material funcional especial, poden millorar considerablement la qualitat i el rendiment d'altres productes i es coneixen com les "vitamines" de la indústria moderna. No només s'utilitzen àmpliament en indústries tradicionals com la metal·lúrgia, la petroquímica, la vitroceràmica, la filatura de llana, el cuir i l'agricultura, sinó que també tenen un paper indispensable en materials com la fluorescència, el magnetisme, el làser, la comunicació per fibra òptica, l'emmagatzematge d'energia d'hidrogen, la superconductivitat, etc. Afecta directament la velocitat i el nivell de desenvolupament d'indústries emergents d'alta tecnologia com ara instruments òptics, electrònica, aeroespacial i la indústria nuclear. Aquestes tecnologies s'han aplicat amb èxit en la tecnologia militar, promovent enormement el desenvolupament de la tecnologia militar moderna.

El paper especial que va tenirterres raresEls nous materials en la tecnologia militar moderna han atret una gran atenció per part de governs i experts de diversos països, com ara ser considerats un element clau en el desenvolupament d'indústries d'alta tecnologia i tecnologia militar per departaments pertinents de països com els Estats Units i el Japó.

Una breu introducció aTerra rarai la seva relació amb l'exèrcit i la defensa nacional
En rigor, tots els elements de terres rares tenen certes aplicacions militars, però el paper més crític que juguen en la defensa nacional i els camps militars hauria de ser en aplicacions com ara la telemetria làser, el guiatge làser i la comunicació làser.

L'aplicació deterres raresacer iterres raresferro dúctil en la tecnologia militar moderna

1.1 Aplicació deTerra raraL'acer en la tecnologia militar moderna

La funció inclou dos aspectes: purificació i aliatge, principalment dessulfuració, desoxidació i eliminació de gasos, eliminant la influència de les impureses nocives de baix punt de fusió, refinant el gra i l'estructura, afectant el punt de transició de fase de l'acer i millorant la seva templabilitat i propietats mecàniques. El personal de ciència i tecnologia militar ha desenvolupat molts materials de terres rares adequats per al seu ús en armes utilitzant les propietats deterres rares.

1.1.1 Acer blindat

Ja a principis dels anys seixanta, la indústria armamentística xinesa va començar a investigar l'aplicació de terres rares en acer blindat i acer per a armes de foc, i successivament va produirterres raresacer blindat com el 601, el 603 i el 623, marcant el començament d'una nova era de matèries primeres clau per a la producció de tancs a la Xina basada en la producció nacional.

1.1.2Terres raresacer al carboni

A mitjans dels anys seixanta, la Xina va afegir un 0,05%terres rareselements per a un cert acer al carboni d'alta qualitat per produirterres raresacer al carboni. El valor d'impacte lateral d'aquest acer de terres rares augmenta entre un 70% i un 100% en comparació amb l'acer al carboni original, i el valor d'impacte a -40 ℃ gairebé es duplica. El casquet de gran diàmetre fet d'aquest acer s'ha demostrat mitjançant proves de tir al camp de tir que compleix plenament els requisits tècnics. Actualment, la Xina l'ha finalitzat i posat en producció, fent realitat el desig de fa temps de la Xina de substituir el coure per acer en el material dels cartutxos.

1.1.3 Acer de terres rares amb alt contingut de manganès i acer fos de terres rares

Terres raresl'acer amb alt manganès s'utilitza per fabricar plaques de roda de tancs, mentre queterres raresL'acer fos s'utilitza per fabricar ales de cua, frens de boca i components estructurals d'artilleria per a projectils perforadors d'alta velocitat. Això pot reduir els passos de processament, millorar la utilització de l'acer i aconseguir indicadors tàctics i tècnics.

1.2 Aplicació de la fosa nodular de terres rares en la tecnologia militar moderna

En el passat, els materials dels projectils de cambra davantera de la Xina es feien de ferro colat semirígid fet de ferro porcí d'alta qualitat barrejat amb un 30% a un 40% de ferralla d'acer. A causa de la seva baixa resistència, alta fragilitat, fragmentació efectiva baixa i no afilada després de l'explosió i feble poder letal, el desenvolupament de cossos de projectils de cambra davantera va ser restringit. Des del 1963, s'han fabricat diversos calibres de projectils de morter utilitzant ferro dúctil de terres rares, que ha augmentat les seves propietats mecàniques d'1 a 2 vegades, ha multiplicat el nombre de fragments efectius i ha afilat les vores dels fragments, augmentant considerablement el seu poder letal. El projectil de combat d'un cert tipus de projectil de canó i projectil de canó de camp fet d'aquest material al nostre país té un nombre efectiu de fragmentació i un radi de letal dens lleugerament superiors que el projectil d'acer.

L'aplicació de materials no ferrososaliatge de terres rarescom el magnesi i l'alumini en la tecnologia militar moderna

Terres rarestenen una alta activitat química i grans radis atòmics. Quan s'afegeixen a metalls no ferrosos i els seus aliatges, poden refinar la mida del gra, evitar la segregació, eliminar gasos, impureses i purificar, i millorar l'estructura metal·logràfica, aconseguint així objectius integrals com ara millorar les propietats mecàniques, les propietats físiques i el rendiment del processament. Els treballadors de materials nacionals i estrangers han utilitzat les propietats deterres raresper desenvolupar nousterres raresaliatges de magnesi, aliatges d'alumini, aliatges de titani i aliatges d'alta temperatura. Aquests productes s'han utilitzat àmpliament en tecnologies militars modernes com ara avions de combat, avions d'assalt, helicòpters, vehicles aeris no tripulats i satèl·lits de míssils.

2.1Terres raresaliatge de magnesi

Terres raresEls aliatges de magnesi tenen una alta resistència específica, poden reduir el pes de les aeronaus, millorar el rendiment tàctic i tenen àmplies perspectives d'aplicació. Elterres raresEls aliatges de magnesi desenvolupats per China Aviation Industry Corporation (d'ara endavant AVIC) inclouen uns 10 graus d'aliatges de magnesi fosos i aliatges de magnesi deformats, molts dels quals s'han utilitzat en la producció i tenen una qualitat estable. Per exemple, l'aliatge de magnesi fos ZM 6 amb neodimi de metall de terres rares com a additiu principal s'ha ampliat per ser utilitzat en peces importants com ara carcasses de reducció posterior d'helicòpters, costelles d'ales de caça i plaques de pressió de plom de rotor per a generadors de 30 kW. L'aliatge de magnesi d'alta resistència de terres rares BM25 desenvolupat conjuntament per China Aviation Corporation i Nonferrous Metals Corporation ha substituït alguns aliatges d'alumini de resistència mitjana i s'ha aplicat en avions d'impacte.

2.2Terres raresaliatge de titani

A principis dels anys setanta, l'Institut de Materials Aeronàutics de Pequín (anomenat l'Institut) va substituir part de l'alumini i el silici permetall de terres rares ceri (Ce) en aliatges de titani Ti-A1-Mo, limitant la precipitació de fases fràgils i millorant la resistència a la calor i l'estabilitat tèrmica de l'aliatge. Sobre aquesta base, es va desenvolupar un aliatge de titani d'alta temperatura fos d'alt rendiment ZT3 que conté ceri. En comparació amb aliatges internacionals similars, té certs avantatges en resistència a la calor, resistència i rendiment del procés. La carcassa del compressor fabricada amb ell s'utilitza per al motor W PI3 II, reduint el pes de cada avió en 39 kg i augmentant la relació empenyiment-pes en un 1,5%. A més, els passos de processament es redueixen en un 30%, aconseguint importants beneficis tècnics i econòmics, omplint el buit de l'ús de carcasses de titani fos per a motors d'aviació a la Xina en condicions de 500 ℃. La investigació ha demostrat que hi ha petitesòxid de ceripartícules a la microestructura de l'aliatge ZT3 que contéceri.Cericombina una porció d'oxigen de l'aliatge per formar un refractari i d'alta duresaòxid de terres raresmaterial, Ce2O3. Aquestes partícules dificulten el moviment de les dislocacions durant la deformació de l'aliatge, millorant el rendiment a altes temperatures de l'aliatge.Cericaptura algunes impureses de gas (especialment als límits de gra), cosa que pot enfortir l'aliatge mantenint una bona estabilitat tèrmica. Aquest és el primer intent d'aplicar la teoria de l'enfortiment difícil del punt de solut en la fosa d'aliatges de titani. A més, després d'anys de recerca, l'Institut de Materials d'Aviació ha desenvolupat materials estables i econòmicsòxid d'itriMaterials de sorra i pols en el procés de fosa de precisió en solució d'aliatge de titani, utilitzant una tecnologia especial de tractament de mineralització. Ha aconseguit bons nivells de gravetat específica, duresa i estabilitat al líquid de titani. Pel que fa a l'ajust i el control del rendiment de la pasta de closca, ha demostrat una major superioritat. L'avantatge destacat d'utilitzar closca d'òxid d'itri per fabricar peces de fosa de titani és que, en condicions on la qualitat i el nivell de procés de les peces de fosa són comparables als del procés de capa superficial de tungstè, és possible fabricar peces de fosa d'aliatge de titani que són més primes que les del procés de capa superficial de tungstè. Actualment, aquest procés s'ha utilitzat àmpliament en la fabricació de diversos avions, motors i peces de fosa civils.

2.3Terres raresaliatge d'alumini

L'aliatge d'alumini fos resistent a la calor HZL206 que conté terres rares desenvolupat per AVIC té propietats mecàniques superiors a alta temperatura i temperatura ambient en comparació amb els aliatges que contenen níquel a l'estranger, i ha assolit el nivell avançat d'aliatges similars a l'estranger. Ara s'utilitza com a vàlvula resistent a la pressió per a helicòpters i avions de combat amb una temperatura de treball de 300 ℃, substituint els aliatges d'acer i titani. Ha reduït el pes estructural i s'ha posat en producció en massa. La resistència a la tracció deterres raresL'aliatge hipereutèctic d'alumini i silici ZL117 a 200-300 ℃ és superior a la dels aliatges de pistó KS280 i KS282 d'Alemanya Occidental. La seva resistència al desgast és 4-5 vegades superior a la dels aliatges de pistó ZL108 d'ús comú, amb un petit coeficient d'expansió lineal i una bona estabilitat dimensional. S'ha utilitzat en accessoris d'aviació KY-5, compressors d'aire KY-7 i pistons de motors de models d'aviació. L'addició deterres rareselements als aliatges d'alumini milloren significativament la microestructura i les propietats mecàniques. El mecanisme d'acció dels elements de terres rares en els aliatges d'alumini és formar una distribució dispersa, i els petits compostos d'alumini tenen un paper important en l'enfortiment de la segona fase; L'addició deterres raresels elements tenen un paper en la desgasificació i la purificació, reduint així el nombre de porus de l'aliatge i millorant-ne el rendiment;Terres raresEls compostos d'alumini, com a nuclis cristal·lins heterogenis per refinar grans i fases eutèctiques, també són un tipus de modificador; els elements de terres rares promouen la formació i el refinament de fases riques en ferro, reduint els seus efectes nocius. α— La quantitat de ferro en solució sòlida a A1 disminueix amb l'augment deterres raresa més, que també és beneficiós per millorar la resistència i la plasticitat.

L'aplicació deterres raresmaterials de combustió en la tecnologia militar moderna

3.1 Purmetalls de terres rares

Purmetalls de terres rares, a causa de les seves propietats químiques actives, són propensos a reaccionar amb oxigen, sofre i nitrogen per formar compostos estables. Quan se sotmeten a una fricció i impacte intensos, les espurnes poden encendre materials inflamables. Per tant, ja el 1908, es va convertir en sílex. S'ha descobert que entre els 17terres rareselements, sis elements incloent-hiceri, lantà, neodimi, praseodimi, samari, iitritenen un rendiment incendiari particularment bo. La gent ha convertit les propietats incendiàries de rsón metalls terrososen diversos tipus d'armes incendiàries, com ara el míssil Mark 82 de 227 kg dels EUA, que utilitzametall de terres raresrevestiment, que no només produeix efectes explosius mortals sinó també efectes incendiaris. El cap de coets aire-terra americà "Damping Man" està equipat amb 108 varetes quadrades de metalls de terres rares com a revestiments, substituint alguns fragments prefabricats. Les proves de voladura estàtica han demostrat que la seva capacitat per encendre combustible d'aviació és un 44% superior a la dels sense revestiment.

3.2 Mixtmetall de terres raress

A causa de l'alt preu del purmetalls de terres rares,diversos països utilitzen àmpliament materials compostos baratsmetall de terres raress en armes de combustió. El compostmetall de terres raresL'agent de combustió es carrega a la carcassa metàl·lica a alta pressió, amb una densitat de l'agent de combustió de (1,9~2,1) × 10³ kg/m3, velocitat de combustió d'1,3-1,5 m/s, diàmetre de la flama d'uns 500 mm, temperatura de la flama de fins a 1715-2000 ℃. Després de la combustió, la durada de l'escalfament del cos incandescent és superior a 5 minuts. Durant la guerra del Vietnam, l'exèrcit nord-americà va llançar una granada incendiària de 40 mm utilitzant un llançador, i el revestiment d'ignició interior estava fet d'un metall de terres rares mixtes. Després que el projectil exploti, cada fragment amb un revestiment d'ignició pot encendre l'objectiu. En aquell moment, la producció mensual de la bomba va arribar a 200.000 trets, amb un màxim de 260.000 trets.

3.3Terres raresaliatges de combustió

Aterres raresUn aliatge de combustió que pesa 100 g pot formar entre 200 i 3000 espurnes amb una gran àrea de cobertura, cosa que equival al radi de letal dels projectils perforants i perforants d'armadura. Per tant, el desenvolupament de municions multifuncionals amb poder de combustió s'ha convertit en una de les principals direccions del desenvolupament de municions tant a casa com a l'estranger. Per als projectils perforants i perforants d'armadura, el seu rendiment tàctic requereix que, després de penetrar l'armadura dels tancs enemics, també puguin encendre el seu combustible i municions per destruir completament el tanc. Per a les granades, cal encendre subministraments militars i instal·lacions estratègiques dins del seu abast de letal. S'ha informat que una bomba incendiària de metalls de terres rares de plàstic fabricada als Estats Units té un cos fet de niló reforçat amb fibra de vidre i un nucli d'aliatge mixt de terres rares, que s'utilitza per tenir millors efectes contra objectius que contenen combustible d'aviació i materials similars.

Aplicació de 4Terra raraMaterials en protecció militar i tecnologia nuclear

4.1 Aplicació en tecnologia de protecció militar

Els elements de terres rares tenen propietats resistents a la radiació. El Centre Nacional de Seccions Eficaces de Neutrons dels Estats Units va utilitzar materials polimèrics com a substrat i va fabricar dos tipus de plaques amb un gruix de 10 mm amb o sense addició d'elements de terres rares per a proves de protecció radiològica. Els resultats mostren que l'efecte de blindatge tèrmic dels neutrons deterres raresels materials polimèrics són 5-6 vegades millors que els deterres raresmaterials polimèrics lliures. Els materials de terres rares amb elements afegits com arasamari, europi, gadolini, disprosi, etc. tenen la secció transversal d'absorció de neutrons més alta i tenen un bon efecte en la captura de neutrons. Actualment, les principals aplicacions dels materials antiradiació de terres rares en tecnologia militar inclouen els aspectes següents.

4.1.1 Blindatge contra la radiació nuclear

Els Estats Units utilitzen un 1% de bor i un 5% d'elements de terres raresgadolini, samari, ilantàper fabricar un formigó resistent a la radiació de 600 m de gruix per protegir les fonts de neutrons de fissió en reactors de piscines. França ha desenvolupat un material de protecció radiològica de terres rares afegint borurs,terres rarescompostos, oaliatges de terres raresal grafit com a substrat. Cal que el farciment d'aquest material de blindatge compost es distribueixi uniformement i es converteixi en peces prefabricades, que es col·loquen al voltant del canal del reactor segons els diferents requisits de les peces de blindatge.

4.1.2 Blindatge contra la radiació tèrmica del tanc

Consta de quatre capes de xapa, amb un gruix total de 5-20 cm. La primera capa està feta de plàstic reforçat amb fibra de vidre, amb pols inorgànica afegida amb un 2%.terres rarescompostos com a farcits per bloquejar neutrons ràpids i absorbir neutrons lents; La segona i tercera capes afegeixen grafit de bor, poliestirè i elements de terres rares que representen el 10% de la quantitat total de farcit a la primera per bloquejar neutrons d'energia intermèdia i absorbir neutrons tèrmics; La quarta capa utilitza grafit en lloc de fibra de vidre i afegeix un 25%terres rarescompostos per absorbir neutrons tèrmics.

4.1.3 Altres

Sol·licitudterres raresEls recobriments antiradiació per a tancs, vaixells, refugis i altres equips militars poden tenir un efecte antiradiació.

4.2 Aplicació en tecnologia nuclear

Terres raresòxid d'itries pot utilitzar com a absorbent combustible per a combustible d'urani en reactors d'aigua bullent (BWR). Entre tots els elements,gadolinité la capacitat més forta per absorbir neutrons, amb aproximadament 4600 objectius per àtom. Cada naturalgadolinil'àtom absorbeix una mitjana de 4 neutrons abans de fallar. Quan es barreja amb urani fissionable,gadolinipot promoure la combustió, reduir el consum d'urani i augmentar la producció d'energia.Òxid de gadolinino produeix deuteri com a subproducte nociu com el carbur de bor, i pot ser compatible tant amb el combustible d'urani com amb el seu material de recobriment durant les reaccions nuclears. L'avantatge d'utilitzargadolinien lloc de bor és aixògadolinies pot barrejar directament amb urani per evitar l'expansió de les barres de combustible nuclear. Segons les estadístiques, actualment hi ha 149 reactors nuclears previstos a tot el món, dels quals 115 reactors d'aigua a pressió utilitzen terres raresòxid de gadolini. Terres raressamari, europi, idisprosis'han utilitzat com a absorbents de neutrons en reactors reproductors de neutrons.Terres rares itrité una petita secció transversal de captura en neutrons i es pot utilitzar com a material de canonades per a reactors de sals foses. Làmines primes amb afegitterres rares gadoliniidisprosies poden utilitzar com a detectors de camp de neutrons en enginyeria aeroespacial i nuclear, petites quantitats deterres rarestuliierbies poden utilitzar com a materials objectiu per a generadors de neutrons de tubs segellats, iòxid de terres raresLa ceràmica metàl·lica de ferro i europi es pot utilitzar per fabricar plaques de suport de control del reactor millorades.Terres raresgadolinitambé es pot utilitzar com a additiu de recobriment per prevenir la radiació de neutrons i vehicles blindats recoberts amb recobriments especials que contenenòxid de gadolinipot evitar la radiació de neutrons.Terres rares itterbis'utilitza en equips per mesurar l'estrès geostàtic causat per explosions nuclears subterrànies. Quanòrbita rarahitterbise sotmet a una força, la resistència augmenta i el canvi de resistència es pot utilitzar per calcular la pressió a la qual està sotmès. Enllaçterres rares gadoliniLa làmina dipositada per deposició de vapor i recobriment esglaonat amb un element sensible a la tensió es pot utilitzar per mesurar una tensió nuclear elevada.

5, Aplicació deTerra raraMaterials d'imants permanents en la tecnologia militar moderna

Elterres raresEl material d'imant permanent, aclamat com la nova generació de reis magnètics, és actualment conegut com el material d'imant permanent de més alt rendiment integral. Té propietats magnètiques més de 100 vegades superiors a les de l'acer magnètic utilitzat en equips militars a la dècada de 1970. Actualment, s'ha convertit en un material important en la comunicació tecnològica electrònica moderna, utilitzat en tubs d'ones viatgeres i circuladors en satèl·lits artificials de la Terra, radars i altres camps. Per tant, té una importància militar significativa.

SamariEls imants de cobalt i els imants de neodimi-ferro-bor s'utilitzen per a l'enfocament de feixos d'electrons en sistemes de guia de míssils. Els imants són els principals dispositius d'enfocament per als feixos d'electrons i transmeten dades a la superfície de control del míssil. Hi ha aproximadament entre 2,27 i 4,54 kg d'imants a cada dispositiu de guia d'enfocament del míssil. A més,terres raresEls imants també s'utilitzen per impulsar motors elèctrics i girar el timó dels míssils guiats. Els seus avantatges resideixen en les seves propietats magnètiques més fortes i el seu pes més lleuger en comparació amb els imants originals d'alumini, níquel i cobalt.

6. Aplicació deTerra raraMaterials làser en la tecnologia militar moderna

El làser és un nou tipus de font de llum que té bona monocromaticitat, direccionalitat i coherència, i pot aconseguir una alta brillantor. El làser iterres raresels materials làser van néixer simultàniament. Fins ara, aproximadament el 90% dels materials làser impliquenterres raresPer exemple,itriEl cristall de granat d'alumini és un làser àmpliament utilitzat que pot aconseguir una sortida contínua d'alta potència a temperatura ambient. L'aplicació dels làsers d'estat sòlid en l'exèrcit modern inclou els aspectes següents.

6.1 Mesura de distància amb làser

ElneodimidopatitriEl telèmetre làser de granat d'alumini desenvolupat per països com els Estats Units, Gran Bretanya, França i Alemanya pot mesurar distàncies de fins a 4000 a 20000 metres amb una precisió de 5 metres. Els sistemes d'armes com el MI americà, el Leopard II d'Alemanya, el Leclerc francès, el Type 90 del Japó, el Mecca d'Israel i el darrer tanc Challenger 2 desenvolupat britànic utilitzen aquest tipus de telèmetre làser. Actualment, alguns països estan desenvolupant una nova generació de telèmetres làser sòlids per a la seguretat dels ulls humans, amb un rang de longitud d'ona de treball d'1,5-2,1 μM. S'han desenvolupat telèmetres làser de mà utilitzantholmidopatitrilàsers de fluorur de liti als Estats Units i al Regne Unit, amb una longitud d'ona de treball de 2,06 μM, que arriba fins a 3000 m. Els Estats Units també han col·laborat amb empreses internacionals de làser per desenvolupar un dopat amb erbiitriLàser de fluorur de liti amb una longitud d'ona d'1,73 μM i fortament equipat amb tropes. La longitud d'ona del làser del telèmetre militar de la Xina és d'1,06 μM, amb un abast que va de 200 a 7000 m. La Xina obté dades importants dels teodolits de televisió làser en les mesures de la distància de l'objectiu durant el llançament de coets de llarg abast, míssils i satèl·lits de comunicació experimentals.

6.2 Guiatge làser

Les bombes guiades per làser utilitzen làsers per al guiatge terminal. El làser Nd·YAG, que emet desenes de polsos per segon, s'utilitza per irradiar el làser objectiu. Els polsos es codifiquen i els polsos de llum poden autoguiar la resposta del míssil, evitant així la interferència del llançament de míssils i els obstacles establerts per l'enemic. La bomba planadora GBV-15 de l'exèrcit nord-americà, també coneguda com la "bomba hàbil". De la mateixa manera, també es pot utilitzar per fabricar projectils guiats per làser.

6.3 Comunicació làser

A més de Nd · YAG, la sortida làser de litineodimiEl cristall de fosfat (LNP) està polaritzat i és fàcil de modular, cosa que el converteix en un dels materials microlàser més prometedors. És adequat com a font de llum per a la comunicació per fibra òptica i s'espera que s'apliqui en òptica integrada i comunicació còsmica. A més,itriEl monocristall de granat de ferro (Y3Fe5O12) es pot utilitzar com a diversos dispositius d'ones superficials magnetostàtiques mitjançant tecnologia d'integració de microones, fent que els dispositius estiguin integrats i miniaturitzats, i tenint aplicacions especials en control remot de radar, telemetria, navegació i contramesures electròniques.

7. L'aplicació deTerra raraMaterials superconductors en la tecnologia militar moderna

Quan un determinat material experimenta una resistència zero per sota d'una determinada temperatura, es coneix com a superconductivitat, que és la temperatura crítica (Tc). Els superconductors són un tipus de material antimagnètic que repel·leix qualsevol intent d'aplicar un camp magnètic per sota de la temperatura crítica, conegut com a efecte Meisner. L'addició d'elements de terres rares als materials superconductors pot augmentar considerablement la temperatura crítica Tc. Això promou enormement el desenvolupament i l'aplicació de materials superconductors. A la dècada de 1980, països desenvolupats com els Estats Units i el Japó van afegir una certa quantitat deòxid de terres rarescom aralantà, itri,europi, ierbia l'òxid de bari iòxid de courecompostos, que es van barrejar, premsar i sinteritzar per formar materials ceràmics superconductors, cosa que va fer que l'aplicació generalitzada de la tecnologia superconductora, especialment en aplicacions militars, fos més extensa.

7.1 Circuits integrats superconductors

En els darrers anys, s'ha dut a terme investigació a l'estranger sobre l'aplicació de la tecnologia superconductora en ordinadors electrònics, i s'han desenvolupat circuits integrats superconductors utilitzant materials ceràmics superconductors. Si aquest tipus de circuit integrat s'utilitza per fabricar ordinadors superconductors, no només serà de mida petita, lleuger i convenient d'utilitzar, sinó que també tindrà una velocitat de càlcul de 10 a 100 vegades més ràpida que els ordinadors semiconductors, amb operacions de coma flotant que arriben de 300 a 1 bilió de vegades per segon. Per tant, l'exèrcit dels EUA prediu que un cop s'introdueixin els ordinadors superconductors, es convertiran en un "multiplicador" de l'efectivitat de combat del sistema C1 a l'exèrcit.

7.2 Tecnologia d'exploració magnètica superconductora

Els components sensibles magnètics fets de materials ceràmics superconductors tenen un volum reduït, cosa que facilita la integració i la creació de matrius. Poden formar sistemes de detecció multicanal i multiparàmetre, augmentant considerablement la capacitat d'informació de la unitat i millorant considerablement la distància de detecció i la precisió del detector magnètic. L'ús de magnetòmetres superconductors no només pot detectar objectius mòbils com ara tancs, vehicles i submarins, sinó que també pot mesurar la seva mida, cosa que porta a canvis significatius en tàctiques i tecnologies com ara la guerra antitanc i antisubmarina.

Es diu que la Marina dels Estats Units ha decidit desenvolupar un satèl·lit de teledetecció utilitzant aixòterres raresmaterial superconductor per demostrar i millorar la tecnologia tradicional de teledetecció. Aquest satèl·lit, anomenat Naval Earth Image Observatory, es va llançar l'any 2000.

8. Aplicació deTerra raraMaterials magnetostrictius gegants en la tecnologia militar moderna

Terres raresEls materials magnetostrictius gegants són un nou tipus de material funcional desenvolupat recentment a finals dels anys vuitanta a l'estranger. Principalment es refereixen a compostos de ferro de terres rares. Aquest tipus de material té un valor magnetostrictiu molt més gran que el ferro, el níquel i altres materials, i el seu coeficient magnetostrictiu és aproximadament 10²-10³ vegades superior al dels materials magnetostrictius generals, per la qual cosa s'anomena materials magnetostrictius grans o gegants. Entre tots els materials comercials, els materials magnetostrictius gegants de terres rares tenen el valor de deformació i l'energia més alts sota acció física. Especialment amb el desenvolupament reeixit de l'aliatge magnetostrictiu Terfenol-D, s'ha obert una nova era de materials magnetostrictius. Quan el Terfenol-D es col·loca en un camp magnètic, la seva variació de mida és més gran que la dels materials magnètics ordinaris, cosa que permet aconseguir alguns moviments mecànics de precisió. Actualment, s'utilitza àmpliament en diversos camps, des de sistemes de combustible, control de vàlvules de líquid, microposicionament fins a actuadors mecànics per a telescopis espacials i reguladors d'ales d'avions. El desenvolupament de la tecnologia del material Terfenol-D ha fet progressos innovadors en la tecnologia de conversió electromecànica. I ha jugat un paper important en el desenvolupament de tecnologia d'avantguarda, tecnologia militar i modernització de les indústries tradicionals. L'aplicació de materials magnetostrictius de terres rares en l'exèrcit modern inclou principalment els aspectes següents:

8.1 Sònar

La freqüència d'emissió general del sonar és superior a 2 kHz, però el sonar de baixa freqüència per sota d'aquesta freqüència té els seus avantatges especials: com més baixa sigui la freqüència, menor serà l'atenuació, més lluny es propagarà l'ona sonora i menys afectarà el blindatge contra l'eco submarí. Els sonars fets de material Terfenol-D poden complir els requisits d'alta potència, petit volum i baixa freqüència, per la qual cosa s'han desenvolupat ràpidament.

8.2 Transductors electromecànics

Principalment utilitzat per a petits dispositius d'acció controlada: actuadors. Incloent-hi una precisió de control que arriba al nivell nanomètric, així com servobombes, sistemes d'injecció de combustible, frens, etc. S'utilitza per a cotxes militars, avions i naus espacials militars, robots militars, etc.

8.3 Sensors i dispositius electrònics

Com ara magnetòmetres de butxaca, sensors per detectar desplaçament, força i acceleració, i dispositius d'ones acústiques superficials sintonitzables. Aquests últims s'utilitzen per a sensors de fase en mines, sonars i components d'emmagatzematge en ordinadors.

9. Altres materials

Altres materials com araterres raresmaterials luminescents,terres raresmaterials d'emmagatzematge d'hidrogen, materials magnetoresistius gegants de terres rares,terres raresmaterials de refrigeració magnètics, iterres raresEls materials d'emmagatzematge magnetoòptic s'han aplicat amb èxit en l'exèrcit modern, millorant considerablement l'efectivitat en combat de les armes modernes. Per exemple,terres raresEls materials luminescents s'han aplicat amb èxit als dispositius de visió nocturna. En els miralls de visió nocturna, els fòsfors de terres rares converteixen els fotons (energia lumínica) en electrons, que es milloren a través de milions de petits forats al pla del microscopi de fibra òptica, reflectint-se endavant i endarrere des de la paret, alliberant més electrons. Alguns fòsfors de terres rares a l'extrem posterior converteixen els electrons de nou en fotons, de manera que la imatge es pot veure amb un ocular. Aquest procés és similar al d'una pantalla de televisió, onterres raresLa pols fluorescent emet una imatge de color determinat a la pantalla. La indústria americana sol utilitzar pentòxid de niobi, però perquè els sistemes de visió nocturna tinguin èxit, l'element de terres rareslantàés un component crucial. A la Guerra del Golf, les forces multinacionals van utilitzar aquestes ulleres de visió nocturna per observar els objectius de l'exèrcit iraquià una vegada i una altra, a canvi d'una petita victòria.

10. Conclusió

El desenvolupament de laterres raresla indústria ha promogut eficaçment el progrés integral de la tecnologia militar moderna, i la millora de la tecnologia militar també ha impulsat el desenvolupament pròsper de laterres raresindústria. Crec que amb el ràpid avenç de la ciència i la tecnologia mundials,terres raresels productes tindran un paper més important en el desenvolupament de la tecnologia militar moderna amb les seves funcions especials i aportaran enormes beneficis econòmics i socials destacats alterres raresindústria mateixa.