镓早在第二次世界大战期间就被认为是一种战略性和关键金属,早期原子弹为解决钚弹的加工难题,就添加少量镓以形成钚镓合金作为解决方案。如今镓依然在核反应堆领域有广泛应用。
镓对于现代社会的意义尤其重大,它被称为“半导体工业新粮食”,主要用于复合半导体、集成电路、雷达、电视和手机屏幕、太阳能电池板等领域。在军事方面,砷化镓和氮化镓是先进雷达不可或缺的核心材料。
例如美国空军F-22隐形战斗机装备的AN/APG-77有源相控阵雷达、F-35隐形战斗机搭载的AN/APG-81有源相控阵雷达,都采用第二代砷化镓电子元器件。
相比之下,氮化镓材料具有更高的功率密度和频率特性,使用氮化镓技术的相控阵雷达具备更高的功率输出和更宽的工作频率范围,可以在体积和重量基本不变的情况下大幅提升探测距离和提供更精确的目标锁定能力。
目前美国空军正计划为F-35配备采用第三代氮化镓技术的AN/APG-85有源相控阵雷达。基于同样的理由,号称可以发现隐形战斗机的美军E-2D和E-7预警机,或是美国海军主力驱逐舰,它们配备的先进雷达也都离不开镓。
锗:红外设备的理想材料
相比于其他稀有金属,美国拥有全球最多的锗储备,占全球的45%,略高于中国(41%)。与镓的储藏情况类似,锗也没有单独的富矿可供开采,而是以伴生矿的形式分布在含硫化物的铅、锌、铜矿以及特定的煤矿中。
美国的锗资源虽然丰富,但主要以铅锌伴生矿为主,这也意味着美国需要大量生产铅锌,才能从中提炼出极少量的锗,而中国锗资源主要来源于褐煤矿,开采相对便利。此外,美国从1984年以来,就将锗作为国防储备资源进行保护。
美国国际贸易委员会今年3月的一份报告显示,2018年至2021年,中国占美国锗进口量的54%。2023年中国生产了全球60%的锗,但在中方去年8月开始正式实施出口管制后,中国海关数据显示,截至今年10月,中国没有向美国付运任何锻造和未锻造的锗或镓。