如果现在给你扔到非洲大草原,你有可能会被狼群或者狮子给吃掉,那我们人类祖先如何活下来的呢?答案肯定是武器,最早是石头武器,无论是磨好的时候绑在木杆上,还是直接扔石头,都是我们人类的有效武器,从此我们能和草原上最凶猛的敌人相抗衡,甚至远距离攻击他们。
表面上看,因为原始人拿着更先进的武器,但在本质上,是原始人手里拿着狼掌握不了的元素,这就是地壳里的各种硅酸盐,俗称石头。硅酸盐的硬度比起生物的骨骼高得多,所以原始人比狼群厉害。
随着时代的进步来到公元前6000年,在土耳其北部有一群神人,他们手持武器能够快速刺穿人的胸膛,手拿盾牌能够抵挡任何武器的攻击,他们就是赫梯人。他们最先掌握了冶铁技术,这个在当时还是依靠木质弓箭的年代,他们无疑是降维打击。
金属铁在原素周期表里,序列号是26,看看前面的原素都有哪些?碳、氢、氧、氮、磷,这些是我们人类还有其他动物体内,常见的原素,这些构不成我们与动物的差异。从铁原素开始,我们人类文明开始了新的跃迁。凡是原子序号在26之后的元素,全都必须在超新星爆发中才能生产。我们人类之所以强大的原因,是因为我们能利用原素周期表靠后的原素。
一战给人类带来灾难,但是却给人类科技带来的快速发展,其中就有对新的稀有元素的运用。德国在一战时期,在大炮里加入一种“钼”的原素,致使大炮炮管的性能大幅提升,耐高温,强度大幅提高,随之而来的是炮弹射程提高十倍,这就是鼎鼎大名的——巴黎大炮。当炮弹落入巴黎的时候,对当时巴黎人心理的恐慌,让人铭记了这个大炮。
巴黎大炮
再说二战时期最耀眼的稀有原素钚和铀,它们就是两颗原子弹的原料,属于放射性金属。原子弹的威力超过了任何一种人类热兵器武器。甚至可以说,二战的终结者其实是两种金属。
再比如美军的 M1A2 主战坦克有先进的火控系统,这能让它在战场上率先发现敌人,率先开火。它的火控系统里要加入稀土金属“钇”。同时这款坦克的夜视仪里,含有“锗”“镧”元素。现代潜艇和战舰,都需要在钛金属里加入金属“铼”元素,强化舰体。美军著名的“宙斯盾”系统核心部分的 SPY-1 相控雷达里,也含有各种稀土元素。
M1A2 主战坦克
最典型的例子是美国的 F-35 战斗机,用作者的原话说,F-35 飞过了整个元素周期表:飞机的螺母和螺栓都加入“铍”,雷达的信号加强需要金属“镓”,电容里需要金属“钽”。一架 F-35 战斗机,总共需要使用400千克的稀土。
生活中大家都会用到铝制容器,因为可塑性强,在600°温度里,可以随意铸造各种形状;耐腐蚀,铝制容器不容易生锈。但是铝有一个最大的弱点,那就是太软了,如果你见过刚出炉的电解铝,材质是十分软的,甚至拿刀都能切。
街头铸造铝制容器
可是如果忘里加入“钪”呢?只需每克铝里加入0.002克钪,比我们炒菜放的食盐量还少,这个合金便有了高温强度、结构稳定性、焊接性能、抗腐蚀性等各项优异性能。同时,还保留了铝轻、导电性好、价格便宜的所有特点。我们平时坐的飞机,甚至航天火箭都用的这种合金。
还有一种金属“铌”,只要在1吨钢材里加入100克金属铌,比指甲盖还少的量,就能让钢材的性质发生重大改变,强度大幅提升。我们目前经常听到哪个车型省油,其实就是通过“铌”来改善金属性能,减轻重量,降低能耗,但是整车刚性,结构强度都不会降低。
在纯金属的内部,原子排列是比较规整的。这种规整的排列也带来的容易相对流动,造成金属材质的软,当加入这些稀有原素后,这些金属的流动性就大大降低,热导性、导电性、磁性都会发生变化。因为加入金属“铌”我们可以用来制备合金、制造超导体,甚至仿生金属。
一般来说,有机物和金属之间是相互排斥的。人体很容易对金属过敏,比如戴眼镜的人可能有过这样的经历,眼镜的金属腿把耳朵那个位置弄得很痒,这就是皮肤对金属过敏。我们为什么要戴纯银的配饰,就因为银是少有的一种,人体皮肤不过敏的金属。但是,金属铌对人体的友好程度远远超过银。
用术语说,铌有很好的“抗生理腐蚀性”和“生物相容性”,说白了就是不生锈,不排异,也不和人体里的各种体液发生作用。甚至更神奇的是,肌肉居然能够在铌条上生长,就像在真正的骨头上生长一样。有人给铌起了一个外号,叫“金属肉”。
如果人的头盖骨损伤了,最佳的替代物是铌片的人造头骨。铌丝,可以用来缝合神经和肌腱。把铌做成纱状或网状的结构,可以用来补偿肌肉组织。如果人体骨折,用“铌合金”打造人造骨骼是最好的。你可能会说,人造骨骼不都是钛合金吗?是。原因很简单,铌太少也太贵了,一般人用不起。
稀有金属这么厉害,是不是谁能拥有它,谁的国家力量就强呢?确实如此,那些拥有广袤疆土的国家,拥有稀有金属的概率就会越高,金属钯,俄罗斯储量很大。有一个叫诺里尔斯克镍业的俄罗斯公司,控制了全球40%的钯金市场份额。再比如,刚才我们说的金属“铌”,巴西一个叫 CBMM 矿冶公司控制了世界总产量85%的供给,中国稀土占全世界60%。早年我们能对日本制裁手段有限,钓鱼岛事件发生后,日本拘禁了我们的船长,但是随后我们对日本进行稀土出口的禁令,稀土是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂,随后日本就慌了,也因此,稀土价格短时间内暴涨20倍。
稀有金属不像石油、煤炭这些资源,它们都是地球上造出来的,金属是宇宙制造。只有大质量恒星的死亡,爆炸才能生产元素周期表后面的金属。因此未来不仅仅是地球的战争,还是我们在太空的战争。
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