Ứng dụng vật liệu đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Ứng dụng củaVật liệu đất hiếms trong Công nghệ quân sự hiện đại

Là một loại vật liệu chức năng đặc biệt, đất hiếm, được mệnh danh là "kho báu" của vật liệu mới, có thể cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu suất của các sản phẩm khác, và được mệnh danh là "vitamin" của ngành công nghiệp hiện đại. Nó không chỉ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp truyền thống như luyện kim, công nghiệp hóa dầu, gốm thủy tinh, kéo sợi len, da và nông nghiệp mà còn đóng vai trò không thể thiếu trong các lĩnh vực vật liệu như huỳnh quang, từ tính, laser, truyền thông sợi quang, năng lượng lưu trữ hydro, siêu dẫn, v.v. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và mức độ phát triển của các ngành công nghệ cao mới nổi như dụng cụ quang học, điện tử, hàng không vũ trụ, công nghiệp hạt nhân, v.v. Những công nghệ này đã được ứng dụng thành công trong công nghệ quân sự, thúc đẩy đáng kể phát triển công nghệ quân sự hiện đại.

Vai trò đặc biệt của vật liệu mới đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại đã thu hút sự chú ý rộng rãi của chính phủ và chuyên gia từ nhiều quốc gia khác nhau, chẳng hạn như được các bộ phận liên quan trong ngành liệt kê là yếu tố then chốt trong việc phát triển các ngành công nghệ cao và công nghệ quân sự. Hoa Kỳ, Nhật Bản và các nước khác.

Giới thiệu ngắn gọn về Đất hiếm và Mối quan hệ của chúng với Quân đội và Quốc phòng

Nói đúng ra thì tất cảnguyên tố đất hiếmcó những mục đích sử dụng quân sự nhất định, nhưng vai trò quan trọng nhất trong các lĩnh vực quốc phòng và quân sự phải là ứng dụng phạm vi laser, dẫn đường bằng laser, liên lạc bằng laser và các lĩnh vực khác.

 Ứng dụng thép đất hiếm và gang cầu trong công nghệ quân sự hiện đại

 1.1 Ứng dụng thép đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Các chức năng của nó bao gồm tinh chế, biến đổi và hợp kim hóa, chủ yếu bao gồm khử lưu huỳnh, khử oxy và loại bỏ khí, loại bỏ ảnh hưởng của các tạp chất có hại ở nhiệt độ nóng chảy thấp, tinh chế hạt và cấu trúc, ảnh hưởng đến điểm chuyển pha của thép và cải thiện độ cứng và tính chất cơ học của nó . Các cán bộ khoa học công nghệ quân sự đã phát triển nhiều loại vật liệu đất hiếm phù hợp để sử dụng làm vũ khí nhờ tận dụng đặc tính này của đất hiếm.

 1.1.1 Thép bọc thép

 Ngay từ đầu những năm 1960, ngành công nghiệp vũ khí của Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng đất hiếm trong thép áo giáp và thép súng, đồng thời liên tiếp sản xuất thép áo giáp đất hiếm như 601, 603 và 623, mở ra một kỷ nguyên mới nơi nguyên liệu thô chính Việc sản xuất xe tăng của Trung Quốc đều được thực hiện trong nước.

 1.1.2 Thép cacbon đất hiếm

Vào giữa những năm 1960, Trung Quốc đã thêm 0,05% nguyên tố đất hiếm vào thép carbon chất lượng cao ban đầu để sản xuất thép carbon đất hiếm. Giá trị tác động ngang của loại thép đất hiếm này đã tăng từ 70% đến 100% so với thép carbon ban đầu và giá trị tác động ở -40oC đã tăng gần gấp đôi. Hộp đạn có đường kính lớn làm bằng thép này đã được chứng minh qua các thử nghiệm bắn ở trường bắn là đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật. Hiện nay, Trung Quốc đã hoàn thiện và đưa vào sản xuất, đạt được mong muốn từ lâu của Trung Quốc là thay thế đồng bằng thép trong vật liệu hộp mực.

 1.1.3 Thép mangan cao đất hiếm và thép đúc đất hiếm

Thép mangan cao đất hiếm được sử dụng để sản xuất giày xích xe tăng và thép đúc đất hiếm được sử dụng để sản xuất cánh đuôi, phanh mõm và các bộ phận kết cấu pháo của sabot loại bỏ xuyên giáp tốc độ cao, có thể làm giảm quy trình xử lý, cải thiện tỷ lệ sử dụng thép và đạt được các chỉ số chiến thuật và kỹ thuật.

Trước đây, vật liệu dùng cho thân đạn khoang phía trước ở Trung Quốc được làm bằng gang bán cứng với gang chất lượng cao được bổ sung thêm 30% đến 40% thép phế liệu. Do độ bền thấp, độ giòn cao, số mảnh vỡ hiệu quả sau khi nổ thấp và không sắc bén, lực sát thương yếu nên sự phát triển của thân đạn buồng trước đã từng bị cản trở. Kể từ năm 1963, nhiều loại đạn súng cối cỡ nòng khác nhau đã được sản xuất bằng sắt dẻo đất hiếm, giúp tăng tính chất cơ học của chúng lên gấp 1-2 lần, nhân số lượng mảnh hiệu quả và mài sắc độ sắc nét của mảnh, tăng cường đáng kể sức sát thương của chúng. Số lượng mảnh vỡ hiệu quả và bán kính sát thương chuyên sâu của một loại đạn pháo và đạn dã chiến làm bằng vật liệu này ở Trung Quốc tốt hơn một chút so với đạn thép.

Ứng dụng hợp kim đất hiếm màu như magie, nhôm trong công nghệ quân sự hiện đại

 Đất hiếmcó hoạt tính hóa học cao và bán kính nguyên tử lớn. Khi nó được thêm vào kim loại màu và hợp kim của chúng, nó có thể tinh chế ngũ cốc, ngăn chặn sự phân tách, khử khí, loại bỏ và tinh chế tạp chất, đồng thời cải thiện cấu trúc kim loại, để đạt được mục đích toàn diện là cải thiện tính chất cơ học, tính chất vật lý và tính chất xử lý . Các công nhân vật liệu trong và ngoài nước đã phát triển các hợp kim magie đất hiếm, hợp kim nhôm, hợp kim titan và siêu hợp kim mới bằng cách sử dụng đặc tính này của đất hiếm. Những sản phẩm này đã được sử dụng rộng rãi trong các công nghệ quân sự hiện đại như máy bay chiến đấu, máy bay tấn công, máy bay trực thăng, máy bay không người lái và vệ tinh tên lửa.

2.1 Hợp kim magie đất hiếm

Hợp kim magie đất hiếmcó cường độ riêng cao, có thể giảm trọng lượng máy bay, cải thiện hiệu suất chiến thuật và có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Hợp kim magiê đất hiếm do Tập đoàn Công nghiệp Hàng không Trung Quốc (sau đây gọi là AVIC) phát triển bao gồm khoảng 10 loại hợp kim magiê đúc và hợp kim magiê biến dạng, nhiều loại đã được sử dụng trong sản xuất và có chất lượng ổn định. Ví dụ, hợp kim magiê đúc ZM 6 với neodymium kim loại đất hiếm làm phụ gia chính đã được mở rộng để sử dụng cho các bộ phận quan trọng như vỏ giảm tốc phía sau máy bay trực thăng, sườn cánh máy bay chiến đấu và tấm áp suất chì rôto cho máy phát điện 30 kW. Hợp kim magie cường độ cao đất hiếm BM 25 do Tập đoàn AVIC và Tập đoàn Kim loại màu phối hợp phát triển đã thay thế một số hợp kim nhôm có độ bền trung bình và đã được ứng dụng trong máy bay va chạm.

2.2 Hợp kim titan đất hiếm

Đầu những năm 1970, Viện Vật liệu Hàng không Bắc Kinh (gọi tắt là Viện Vật liệu Hàng không) đã thay thế một số nhôm và silicon bằng kim loại đất hiếm xeri (Ce) trong hợp kim titan Ti-A1-Mo, hạn chế sự kết tủa của các pha giòn và cải thiện khả năng chịu nhiệt của hợp kim đồng thời cải thiện độ ổn định nhiệt của nó. Trên cơ sở đó, hợp kim titan ZT3 chịu nhiệt độ cao được đúc hiệu suất cao có chứa xeri đã được phát triển. So với các hợp kim quốc tế tương tự, nó có những ưu điểm nhất định về độ bền nhiệt và hiệu suất xử lý. Vỏ máy nén được sản xuất cùng với nó được sử dụng cho động cơ W PI3 II, giúp giảm trọng lượng 39 kg mỗi máy bay và tăng tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng lên 1,5%. Ngoài ra, việc giảm khoảng 30% các bước xử lý đã đạt được những lợi ích kinh tế và kỹ thuật đáng kể, lấp đầy khoảng trống trong việc sử dụng vỏ titan đúc cho động cơ hàng không ở Trung Quốc ở nhiệt độ 500oC. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có các hạt oxit xeri nhỏ trong cấu trúc vi mô của hợp kim ZT3 có chứa xeri. Xeri kết hợp một phần oxy trong hợp kim để tạo thành vật liệu chịu lửa và có độ cứng caooxit đất hiếmvật liệu Ce2O3. Những hạt này cản trở sự chuyển động của trật khớp trong quá trình biến dạng hợp kim, cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao của hợp kim. Xeri thu giữ một phần tạp chất khí (đặc biệt là ở ranh giới hạt), có thể tăng cường hợp kim trong khi vẫn duy trì độ ổn định nhiệt tốt. Đây là nỗ lực đầu tiên áp dụng lý thuyết tăng cường điểm hòa tan khó trong hợp kim titan đúc. Ngoài ra, Viện Vật liệu Hàng không đã phát triển ổn định, giá rẻYttri(III) oxitcát và bột qua nhiều năm nghiên cứu và công nghệ xử lý khoáng hóa đặc biệt trong quy trình đúc chính xác bằng dung dịch hợp kim titan. Nó đã đạt đến mức tốt hơn về trọng lượng riêng, độ cứng và độ ổn định đối với chất lỏng titan, đồng thời cho thấy những lợi thế lớn hơn trong việc điều chỉnh và kiểm soát hiệu suất của bùn vỏ. Ưu điểm vượt trội của việc sử dụngYttri(III) oxitVỏ để sản xuất vật đúc titan là với điều kiện chất lượng đúc và trình độ quy trình tương đương với quy trình phủ vonfram, có thể sản xuất vật đúc hợp kim titan mỏng hơn quy trình phủ vonfram. Hiện nay, quy trình này đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loại máy bay, động cơ và vật đúc dân dụng.

2.3 Hợp kim nhôm đất hiếm

Hợp kim nhôm đúc chịu nhiệt HZL206 do AVIC phát triển có các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng vượt trội so với các hợp kim nước ngoài có chứa niken và đã đạt đến trình độ tiên tiến của các hợp kim tương tự ở nước ngoài. Hiện nay nó được sử dụng làm van chịu áp cho máy bay trực thăng và máy bay chiến đấu với nhiệt độ làm việc 300oC, thay thế thép và hợp kim titan. Trọng lượng kết cấu đã được giảm bớt và được đưa vào sản xuất hàng loạt. Độ bền kéo của hợp kim ZL117 silic nhôm đất hiếm ở 200-300oC vượt quá độ bền của hợp kim piston Tây Đức KS280 và KS282. Khả năng chống mài mòn của nó cao gấp 4-5 lần so với hợp kim piston ZL108 thường được sử dụng, với hệ số giãn nở tuyến tính nhỏ và độ ổn định kích thước tốt. Nó đã được sử dụng trong các phụ kiện hàng không KY-5, máy nén khí KY-7 và piston động cơ mô hình hàng không. Việc thêm các nguyên tố đất hiếm vào hợp kim nhôm giúp cải thiện đáng kể cấu trúc vi mô và tính chất cơ học. Cơ chế hoạt động của các nguyên tố đất hiếm trong hợp kim nhôm là: hình thành sự phân bố phân tán, với các hợp chất nhôm nhỏ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường pha thứ hai; Việc bổ sung các nguyên tố đất hiếm đóng vai trò khử khí, do đó làm giảm số lượng lỗ chân lông trong hợp kim và cải thiện hiệu suất của hợp kim; Các hợp chất nhôm đất hiếm đóng vai trò là hạt nhân không đồng nhất để tinh chế các hạt và pha eutectic, đồng thời cũng là chất biến tính; Các nguyên tố đất hiếm thúc đẩy sự hình thành và sàng lọc các pha giàu sắt, làm giảm tác hại của chúng. α— Lượng dung dịch sắt rắn trong A1 giảm khi tăng lượng đất hiếm bổ sung, điều này cũng có lợi cho việc cải thiện độ bền và độ dẻo.

Ứng dụng vật liệu đốt đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

3.1 Kim loại đất hiếm nguyên chất

Kim loại đất hiếm nguyên chất do có tính chất hóa học hoạt động nên dễ phản ứng với oxy, lưu huỳnh, nitơ tạo thành các hợp chất ổn định. Khi chịu ma sát và va đập mạnh, tia lửa điện có thể đốt cháy các chất dễ cháy. Vì vậy, ngay từ năm 1908, nó đã được chế tạo thành đá lửa. Người ta phát hiện ra rằng trong số 17 nguyên tố đất hiếm, có sáu nguyên tố, bao gồm xeri, lanthanum, neodymium, praseodymium, samarium và yttrium, có hiệu suất đốt cháy đặc biệt tốt. Người ta đã chế tạo nhiều loại vũ khí gây cháy dựa trên đặc tính đốt cháy của kim loại đất hiếm. Ví dụ, tên lửa "Mark 82" nặng 227 kg của Mỹ sử dụng lớp lót kim loại đất hiếm, không chỉ tạo ra hiệu ứng nổ tiêu diệt mà còn có hiệu ứng đốt cháy. Đầu đạn tên lửa không đối đất "người giảm chấn" của Mỹ được trang bị 108 thanh vuông kim loại đất hiếm làm lớp lót, thay thế một số mảnh vỡ đúc sẵn. Các thử nghiệm nổ tĩnh cho thấy khả năng đốt cháy nhiên liệu hàng không của nó cao hơn 44% so với nhiên liệu không lót.

3.2 Hỗn hợp kim loại đất hiếm

Do giá nguyên chất caokim loại đất hiếms, kim loại đất hiếm tổng hợp chi phí thấp được sử dụng rộng rãi trong vũ khí đốt ở nhiều quốc gia khác nhau. Chất đốt kim loại đất hiếm tổng hợp được nạp vào vỏ kim loại dưới áp suất cao, mật độ chất cháy (1,9 ~ 2,1) × 103 kg/m3, tốc độ cháy 1,3-1,5 m/s, đường kính ngọn lửa khoảng 500 mm, và nhiệt độ ngọn lửa lên tới 1715-2000oC. Sau khi đốt, thân đèn sợi đốt vẫn nóng trong hơn 5 phút. Trong thời kỳ xâm lược Việt Nam, quân đội Mỹ đã sử dụng súng phóng lựu để phóng một quả lựu đạn đốt 40mm, bên trong chứa một lớp lót dễ cháy làm bằng hỗn hợp kim loại đất hiếm. Sau khi đạn phát nổ, mỗi mảnh đạn có lớp lót bắt lửa có thể đốt cháy mục tiêu. Vào thời điểm đó, sản lượng bom hàng tháng đạt 200.000 viên đạn, tối đa là 260.000 viên.

3.3 Hợp kim đốt đất hiếm

Hợp kim đốt đất hiếm có trọng lượng 100g có thể tạo thành 200 ~ 3000 nhóm, bao phủ một khu vực rộng lớn, tương đương với bán kính sát thương của đạn xuyên giáp và đạn xuyên giáp. Vì vậy, việc phát triển loại đạn đa chức năng với sức đốt đã trở thành một trong những hướng phát triển đạn dược chính trong và ngoài nước. Đối với đạn xuyên giáp và đạn xuyên giáp, việc thực hiện chiến thuật của chúng đòi hỏi sau khi xuyên giáp xe tăng địch có thể đốt nhiên liệu và đạn của mình để tiêu diệt hoàn toàn xe tăng. Đối với lựu đạn, cần phải đốt cháy các vật tư quân sự và cơ sở chiến lược trong phạm vi sát thương của chúng. Được biết, một thiết bị gây cháy kim loại đất hiếm bằng nhựa được sản xuất tại Mỹ được làm bằng nylon gia cố bằng sợi thủy tinh với hộp mực hợp kim đất hiếm hỗn hợp bên trong, có tác dụng tốt hơn đối với nhiên liệu hàng không và các mục tiêu tương tự.

Ứng dụng vật liệu đất hiếm trong bảo vệ quân sự và công nghệ hạt nhân

4.1 Ứng dụng trong công nghệ bảo vệ quân sự

Các nguyên tố đất hiếm có đặc tính chống bức xạ. Trung tâm mặt cắt neutron quốc gia Hoa Kỳ đã chế tạo hai loại tấm có độ dày 10 mm bằng cách sử dụng vật liệu polymer làm vật liệu cơ bản, có hoặc không bổ sung các nguyên tố đất hiếm, để thử nghiệm bảo vệ bức xạ. Kết quả cho thấy hiệu quả che chắn neutron nhiệt của vật liệu polymer đất hiếm tốt hơn 5-6 lần so với vật liệu polymer không chứa đất hiếm. Trong số đó, các vật liệu đất hiếm có Sm, Eu, Gd, Dy và các nguyên tố khác có tiết diện hấp thụ neutron lớn nhất và hiệu quả bắt neutron tốt. Hiện nay, các ứng dụng chính của vật liệu bảo vệ bức xạ đất hiếm trong công nghệ quân sự bao gồm các khía cạnh sau.

4.1.1 Che chắn bức xạ hạt nhân

Hoa Kỳ sử dụng 1% boron và 5% nguyên tố đất hiếmgadolinium, samariVàlanthanumchế tạo bê tông chống bức xạ dày 600mm để che chắn nguồn neutron phân hạch của lò phản ứng bể bơi. Pháp đã phát triển vật liệu bảo vệ bức xạ đất hiếm bằng cách thêm Boride, hợp chất đất hiếm hoặc hợp kim đất hiếm vào than chì làm vật liệu cơ bản. Chất độn của vật liệu che chắn composite này cần phải được phân bố đều và chế tạo thành các bộ phận đúc sẵn, đặt xung quanh kênh lò phản ứng theo các yêu cầu khác nhau của khu vực che chắn.

4.1.2 Che chắn bức xạ nhiệt bể chứa

Nó bao gồm bốn lớp veneer, với tổng độ dày 5-20 cm. Lớp thứ nhất làm bằng nhựa gia cố sợi thủy tinh, có bột vô cơ bổ sung 2% hợp chất đất hiếm làm chất độn để chặn neutron nhanh và hấp thụ neutron chậm; Lớp thứ hai và thứ ba bổ sung thêm các nguyên tố than chì boron, polystyrene và đất hiếm chiếm 10% tổng lượng chất độn ở lớp trước để chặn neutron năng lượng trung gian và hấp thụ neutron nhiệt; Lớp thứ tư sử dụng than chì thay vì sợi thủy tinh và bổ sung thêm 25% hợp chất đất hiếm để hấp thụ neutron nhiệt.

4.1.3 Khác

Việc áp dụng lớp phủ chống bức xạ đất hiếm cho xe tăng, tàu, nơi trú ẩn và các thiết bị quân sự khác có thể có tác dụng chống bức xạ.

4.2 Ứng dụng trong công nghệ hạt nhân

Oxit đất hiếm Yttrium(III) có thể được sử dụng làm chất hấp thụ nhiên liệu uranium dễ cháy trong lò phản ứng nước sôi (BWR). Trong số tất cả các nguyên tố, gadolinium có khả năng hấp thụ neutron mạnh nhất, với khoảng 4600 mục tiêu trên mỗi nguyên tử. Mỗi nguyên tử gadolinium tự nhiên hấp thụ trung bình 4 neutron trước khi thất bại. Khi trộn với uranium có thể phân hạch, gadolinium có thể thúc đẩy quá trình đốt cháy, giảm mức tiêu thụ uranium và tăng sản lượng năng lượng. Không giống như cacbua Boron,Gadolinium(III) oxitkhông tạo ra deuterium, một sản phẩm phụ có hại. Nó có thể phù hợp với cả nhiên liệu uranium và vật liệu phủ của nó trong phản ứng hạt nhân. Ưu điểm của việc sử dụng gadolinium thay vì boron là gadolinium có thể được trộn trực tiếp với uranium để ngăn chặn sự giãn nở của thanh nhiên liệu hạt nhân. Theo thống kê, trên thế giới có 149 lò phản ứng hạt nhân dự kiến ​​xây dựng, trong đó có 115 lò phản ứng nước áp lực sử dụngtai hiếmh Gadolinium(III) oxit.Samari đất hiếm,europiumvà dysprosi đã được sử dụng làm chất hấp thụ neutron trong các lò phản ứng tạo neutron. Đất hiếmyttricó tiết diện bắt neutron nhỏ và có thể được sử dụng làm vật liệu ống cho lò phản ứng muối nóng chảy. Lá mỏng được thêm gadolinium đất hiếm và dysprosium có thể được sử dụng làm máy dò trường neutron trong kỹ thuật công nghiệp hạt nhân và hàng không vũ trụ, một lượng nhỏ thulium đất hiếm và erbium có thể được sử dụng làm vật liệu mục tiêu của máy phát neutron ống kín và đất hiếm gốm kim loại oxit europium có thể được sử dụng để chế tạo tấm đỡ điều khiển lò phản ứng cải tiến. Gadolinium đất hiếm cũng có thể được sử dụng làm chất phụ gia phủ để ngăn chặn bức xạ bom neutron, và xe bọc thép được phủ một lớp phủ đặc biệt có chứa oxit gadolinium có thể ngăn chặn bức xạ neutron. Đất hiếm ytterbium được sử dụng trong thiết bị đo ứng suất mặt đất do vụ nổ hạt nhân dưới lòng đất gây ra. Khi ytterbium đất hiếm chịu tác dụng của lực, điện trở tăng lên và sự thay đổi điện trở có thể được sử dụng để tính toán áp suất tác dụng. Liên kết lá gadolinium đất hiếm được lắng đọng và xen kẽ với một nguyên tố nhạy cảm với ứng suất có thể được sử dụng để đo ứng suất hạt nhân cao.

Ứng dụng 5 vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, được mệnh danh là vua từ tính thế hệ mới, hiện là vật liệu nam châm vĩnh cửu có hiệu suất toàn diện cao nhất được biết đến. Nó có đặc tính từ tính cao hơn 100 lần so với thép từ tính được sử dụng trong thiết bị quân sự vào những năm 1970. Hiện nay, nó đã trở thành một vật liệu quan trọng trong truyền thông công nghệ điện tử hiện đại. Nó được sử dụng trong ống sóng lan truyền và các thiết bị tuần hoàn trong các vệ tinh trái đất nhân tạo, radar và các khía cạnh khác. Vì vậy, nó có ý nghĩa quân sự quan trọng.

Nam châm SmCo và nam châm NdFeB được sử dụng để tập trung chùm tia điện tử trong hệ thống dẫn đường tên lửa. Nam châm là thiết bị tập trung chính của chùm tia điện tử, truyền dữ liệu đến bề mặt điều khiển của tên lửa. Có khoảng 5–10 pound (2,27–4,54 kg) nam châm trong mỗi thiết bị dẫn hướng lấy nét của tên lửa. Ngoài ra, nam châm đất hiếm còn được dùng để dẫn động động cơ và làm quay bánh lái máy bay của tên lửa dẫn đường. Ưu điểm của chúng là từ tính mạnh hơn và trọng lượng nhẹ hơn nam châm Al Ni Co ban đầu.

Ứng dụng vật liệu Laser đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Laser là một loại nguồn sáng mới có tính đơn sắc, định hướng, kết hợp tốt và có thể đạt được độ sáng cao. Vật liệu laser và laser đất hiếm ra đời đồng thời. Cho đến nay, khoảng 90% vật liệu laser có chứa đất hiếm. Ví dụ, tinh thể garnet nhôm Yttrium là loại laser được sử dụng rộng rãi có thể thu được công suất cao liên tục ở nhiệt độ phòng. Ứng dụng của laser trạng thái rắn trong quân sự hiện đại bao gồm các khía cạnh sau.

6.1 Đo khoảng cách bằng laser

Garnet nhôm yttrium pha tạp neodymium được phát triển ở Hoa Kỳ, Anh, Pháp, Đức và các nước khác có thể đo khoảng cách 4000 ~ 20000 m với độ chính xác 5 m. Các hệ thống vũ khí như MI của Mỹ, Leopard II của Đức, Lecler của Pháp, Type 90 của Nhật Bản, Mekava của Israel và xe tăng Challenger 2 mới nhất của Anh đều sử dụng loại máy đo xa laser này. Hiện nay, một số quốc gia đang phát triển máy đo xa laser trạng thái rắn thế hệ mới đảm bảo an toàn cho mắt con người, với bước sóng hoạt động từ 1,5 đến 2,1 μ M. Máy đo xa laser cầm tay do Hoa Kỳ và Vương quốc Anh phát triển sử dụng pha tạp holmium Laser Yttrium lithium fluoride có dải hoạt động 2,06 μM, phạm vi lên tới 3000 m. Hoa Kỳ và Công ty Laser Quốc tế cũng cùng sử dụng laser Yttrium lithium fluoride pha tạp erbium và phát triển máy đo khoảng cách laser có bước sóng 1,73 μM và quân đội được trang bị hạng nặng. Bước sóng laser của máy đo xa quân sự của Trung Quốc là 1,06 μM, dao động từ 200 đến 7000 m. Khi phóng tên lửa tầm xa, tên lửa và thử nghiệm vệ tinh liên lạc, Trung Quốc đã thu được dữ liệu quan trọng về đo tầm xa thông qua Máy kinh vĩ Laser TV.

6.2 Hướng dẫn bằng Laser

Bom dẫn đường bằng laser sử dụng tia laser để dẫn đường ở thiết bị đầu cuối. Mục tiêu được chiếu xạ bằng tia laser Nd · YAG phát ra hàng chục xung mỗi giây. Các xung được mã hóa và các xung ánh sáng có thể hướng dẫn phản ứng của tên lửa, từ đó ngăn chặn sự can thiệp từ việc phóng tên lửa và các chướng ngại vật do kẻ thù đặt ra. Ví dụ, bom GBV-15 Glide của quân đội Mỹ được gọi là "bom thông minh". Tương tự, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất vỏ dẫn hướng bằng laser.

6.3 Giao tiếp bằng laser

Ngoài Nd · YAG có thể được sử dụng để liên lạc bằng laser, đầu ra laser của tinh thể photphat lithium tetra Neodymium(III) (LNP) được phân cực và dễ điều chỉnh. Nó được coi là một trong những vật liệu laser vi mô hứa hẹn nhất, thích hợp làm nguồn sáng của truyền thông sợi quang và dự kiến ​​sẽ được ứng dụng trong quang học tích hợp và truyền thông không gian. Ngoài ra, tinh thể đơn Yttri sắt garnet (Y3Fe5O12) có thể được sử dụng làm các thiết bị sóng bề mặt tĩnh điện khác nhau bằng quy trình tích hợp vi sóng, giúp các thiết bị được tích hợp và thu nhỏ, đồng thời có các ứng dụng đặc biệt trong điều khiển từ xa radar và đo từ xa, dẫn đường và các biện pháp đối phó điện tử.

Ứng dụng 7 vật liệu siêu dẫn đất hiếm trong công nghệ quân sự hiện đại

Khi một vật liệu thấp hơn một nhiệt độ nhất định sẽ xảy ra hiện tượng điện trở bằng 0, tức là hiện tượng siêu dẫn. Nhiệt độ là nhiệt độ tới hạn (Tc). Chất siêu dẫn là chất phản nam châm. Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn, chất siêu dẫn sẽ đẩy lùi mọi từ trường cố tác dụng lên chúng. Đây được gọi là hiệu ứng Meissner. Việc bổ sung các nguyên tố đất hiếm vào vật liệu siêu dẫn có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ tới hạn Tc. Điều này đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển và ứng dụng của vật liệu siêu dẫn. Vào những năm 1980, Hoa Kỳ, Nhật Bản và các nước phát triển khác đã liên tục bổ sung một lượng nhất định lanthanum, yttri, europium, erbium và các oxit đất hiếm khác vào các hợp chất oxit Bari và Đồng (II), sau đó được trộn, ép và thiêu kết thành hình thành vật liệu gốm siêu dẫn, giúp cho việc ứng dụng rộng rãi công nghệ siêu dẫn, đặc biệt là trong ứng dụng quân sự, trở nên sâu rộng hơn.

7.1 Mạch tích hợp siêu dẫn

Trong những năm gần đây, nước ngoài đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ siêu dẫn trong máy tính điện tử và phát triển mạch tích hợp siêu dẫn sử dụng vật liệu gốm siêu dẫn. Nếu mạch tích hợp này được sử dụng để chế tạo máy tính siêu dẫn thì nó không chỉ có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, thuận tiện sử dụng mà còn có tốc độ tính toán nhanh hơn máy tính bán dẫn từ 10 đến 100 lần.