تطبيق المواد الأرضية النادرة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

المعادن النادرةتُعرف هذه المواد بـ"كنز" المواد الجديدة، فهي مادة وظيفية مميزة، ويمكنها تحسين جودة وأداء المنتجات الأخرى بشكل كبير، وتُعرف أيضًا بـ"فيتامينات" الصناعة الحديثة. لا يقتصر استخدامها على نطاق واسع في الصناعات التقليدية، مثل المعادن والبتروكيماويات والسيراميك الزجاجي وغزل الصوف والجلود والزراعة، بل تلعب أيضًا دورًا أساسيًا في مواد مثل الفلورسنت والمغناطيسية والليزر واتصالات الألياف البصرية وطاقة تخزين الهيدروجين والموصلية الفائقة، وغيرها. وهي تؤثر بشكل مباشر على سرعة ومستوى تطور الصناعات التكنولوجية المتقدمة الناشئة، مثل الأجهزة البصرية والإلكترونيات والفضاء الجوي والصناعة النووية. وقد طُبقت هذه التقنيات بنجاح في التكنولوجيا العسكرية، مما ساهم بشكل كبير في تطوير التكنولوجيا العسكرية الحديثة.

الدور الخاص الذي يلعبهالعناصر الأرضية النادرةحظيت المواد الجديدة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة باهتمام كبير من قبل الحكومات والخبراء من مختلف البلدان، حيث تم إدراجها كعنصر أساسي في تطوير الصناعات عالية التقنية والتكنولوجيا العسكرية من قبل الإدارات ذات الصلة في بلدان مثل الولايات المتحدة واليابان.

مقدمة موجزة عنالعناصر الأرضية النادرةوعلاقتها بالجيش والدفاع الوطني
وبالمعنى الدقيق للكلمة، فإن جميع العناصر الأرضية النادرة لها تطبيقات عسكرية معينة، ولكن الدور الأكثر أهمية الذي تلعبه في الدفاع الوطني والمجالات العسكرية ينبغي أن يكون في تطبيقات مثل تحديد المدى بالليزر، والتوجيه بالليزر، والاتصالات بالليزر.

تطبيقالعناصر الأرضية النادرةالفولاذ والعناصر الأرضية النادرةالحديد المطاوع في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

1.1 تطبيقالعناصر الأرضية النادرةالفولاذ في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

تشمل هذه الوظيفة جانبين: التنقية والسبائك، وخاصةً إزالة الكبريت والأكسدة والغازات، مما يُزيل تأثير الشوائب الضارة منخفضة درجة الانصهار، ويُحسّن حبيبات الفولاذ وبنيته، ويؤثر على نقطة انتقال الطور في الفولاذ، ويُحسّن صلابته وخصائصه الميكانيكية. وقد طوّر العاملون في مجال العلوم والتكنولوجيا العسكرية العديد من مواد الأرض النادرة المناسبة للاستخدام في الأسلحة من خلال الاستفادة من خصائص...العناصر الأرضية النادرة.

1.1.1 فولاذ الدروع

في وقت مبكر من أوائل ستينيات القرن العشرين، بدأت صناعة الأسلحة في الصين في البحث عن تطبيق العناصر الأرضية النادرة في الفولاذ المدرع والفولاذ المستخدم في البنادق، وأنتجت على التواليالعناصر الأرضية النادرةالفولاذ المدرع مثل 601 و603 و623، مما يبشر بعصر جديد من المواد الخام الرئيسية لإنتاج الدبابات في الصين على أساس الإنتاج المحلي.

1.1.2العناصر الأرضية النادرةالفولاذ الكربوني

في منتصف الستينيات، أضافت الصين 0.05%العناصر الأرضية النادرةعناصر إلى نوع معين من الفولاذ الكربوني عالي الجودة لإنتاجالعناصر الأرضية النادرةفولاذ كربوني. تزيد قيمة التأثير الجانبي لهذا الفولاذ النادر بنسبة 70% إلى 100% مقارنةً بالفولاذ الكربوني الأصلي، وتتضاعف تقريبًا عند درجة حرارة -40 درجة مئوية. وقد أثبتت اختبارات ميدان الرماية أن غلاف الخرطوشة الكبير المصنوع من هذا الفولاذ يلبي المتطلبات التقنية بالكامل. وقد انتهت الصين من تصنيعه ودخل حيز الإنتاج، محققةً بذلك رغبة الصين الراسخة في استبدال النحاس بالفولاذ في صناعة الخراطيش.

1.1.3 الفولاذ عالي المنغنيز من العناصر الأرضية النادرة والفولاذ المصبوب من العناصر الأرضية النادرة

العناصر الأرضية النادرةيتم استخدام الفولاذ عالي المنغنيز في تصنيع ألواح مسارات الخزانات، بينماالعناصر الأرضية النادرةيُستخدم الفولاذ المصبوب في تصنيع أجنحة الذيل، ومكابح الفوهات، والمكونات الهيكلية للمدفعية لقذائف اختراق القذائف عالية السرعة. هذا يُقلل من خطوات المعالجة، ويُحسّن استخدام الفولاذ، ويُحقق مؤشرات تكتيكية وفنية.

1.2 استخدام الحديد الزهر العقدي من العناصر الأرضية النادرة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

في الماضي، كانت مواد مقذوفات الغرفة الأمامية في الصين تُصنع من الحديد الزهر شبه الصلب، المصنوع من حديد الصب عالي الجودة الممزوج بنسبة 30% إلى 40% من خردة الفولاذ. ونظرًا لضعف قوتها وهشاشتها العالية، وانخفاض معدل تفتيتها الفعال وغير الحاد بعد الانفجار، وضعف قدرتها على القتل، فقد كان تطوير أجسام مقذوفات الغرفة الأمامية مقيدًا في السابق. منذ عام 1963، صُنعت عيارات مختلفة من قذائف الهاون باستخدام حديد الدكتايل الأرضي النادر، مما زاد من خصائصها الميكانيكية بمقدار 1-2 مرة، وضاعف عدد الشظايا الفعالة، وشحذ حواف الشظايا، مما عزز قدرتها على القتل بشكل كبير. تتميز قذائف القتال لنوع معين من قذائف المدافع وقذائف المدافع الميدانية المصنوعة من هذه المادة في بلدنا بعدد تفتيت فعال ونصف قطر قتل كثيف أفضل قليلاً من القذيفة الفولاذية.

تطبيق المعادن غير الحديديةسبائك الأرض النادرةمثل المغنيسيوم والألمنيوم في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

المعادن النادرةتتميز بنشاط كيميائي عالٍ وأنصاف أقطار ذرية كبيرة. عند إضافتها إلى المعادن غير الحديدية وسبائكها، يمكنها تحسين حجم الحبيبات، ومنع الفصل، وإزالة الغازات والشوائب، وتنقية المعادن، وتحسين بنيتها المعدنية، مما يحقق أهدافًا شاملة مثل تحسين الخواص الميكانيكية والفيزيائية وأداء المعالجة. وقد استفاد عمال المواد المحليون والأجانب من خصائصها.العناصر الأرضية النادرةلتطوير جديدالعناصر الأرضية النادرةسبائك المغنيسيوم، وسبائك الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم، والسبائك عالية الحرارة. تُستخدم هذه المنتجات على نطاق واسع في التقنيات العسكرية الحديثة، مثل الطائرات المقاتلة، والطائرات الهجومية، والمروحيات، والطائرات بدون طيار، والأقمار الصناعية الصاروخية.

2.1العناصر الأرضية النادرةسبيكة المغنيسيوم

العناصر الأرضية النادرةتتميز سبائك المغنيسيوم بقوة نوعية عالية، ويمكنها تقليل وزن الطائرات، وتحسين الأداء التكتيكي، ولها آفاق تطبيق واسعة.العناصر الأرضية النادرةتشمل سبائك المغنيسيوم التي طورتها شركة صناعة الطيران الصينية (المشار إليها فيما يلي باسم AVIC) حوالي 10 درجات من سبائك المغنيسيوم المصبوبة وسبائك المغنيسيوم المشوهة، وقد استُخدم العديد منها في الإنتاج وتميزت بجودة مستقرة. على سبيل المثال، تم توسيع نطاق استخدام سبيكة المغنيسيوم المصبوب ZM 6 مع النيوديميوم المعدني الأرضي النادر كمادة مضافة رئيسية، لتشمل أجزاءً مهمة مثل أغلفة تخفيض السرعات الخلفية للطائرات المروحية، وأضلاع أجنحة الطائرات المقاتلة، وألواح ضغط الرصاص الدوارة لمولدات الطاقة بقدرة 30 كيلوواط. وقد حلت سبيكة المغنيسيوم الأرضية النادرة عالية القوة BM25، التي طورتها شركة الطيران الصينية وشركة المعادن غير الحديدية بشكل مشترك، محل بعض سبائك الألومنيوم متوسطة القوة، واستُخدمت في الطائرات ذات القدرة العالية على التصادم.

2.2العناصر الأرضية النادرةسبائك التيتانيوم

في أوائل سبعينيات القرن العشرين، قام معهد بكين للمواد الجوية (المشار إليه باسم المعهد) باستبدال بعض الألومنيوم والسيليكون بـالمعادن الأرضية النادرة السيريوم (Ce) في سبائك التيتانيوم Ti-A1-Mo، مما يحد من ترسب المراحل الهشة ويحسن مقاومة السبيكة للحرارة واستقرارها الحراري. بناءً على ذلك، طُوّرت سبيكة تيتانيوم ZT3 عالية الأداء المصبوبة عالية الحرارة المحتوية على السيريوم. بالمقارنة مع السبائك الدولية المماثلة، تتميز هذه السبائك بمزايا معينة في مقاومة الحرارة والقوة وأداء العملية. يُستخدم غلاف الضاغط المُصنّع بها لمحرك W PI3 II، مما يقلل وزن كل طائرة بمقدار 39 كجم ويزيد نسبة الدفع إلى الوزن بنسبة 1.5%. بالإضافة إلى ذلك، تُقلل خطوات المعالجة بنحو 30%، مما يحقق فوائد تقنية واقتصادية كبيرة، ويسد فجوة استخدام أغلفة التيتانيوم المصبوب لمحركات الطائرات في الصين تحت ظروف 500 درجة مئوية. وقد أظهرت الأبحاث أن هناك...أكسيد السيريومالجسيمات في البنية الدقيقة لسبائك ZT3 المحتوية علىالسيريوم.السيريوميجمع جزءًا من الأكسجين في السبائك لتشكيل مادة مقاومة للحرارة وذات صلابة عاليةأكسيد العناصر الأرضية النادرةمادة Ce2O3. هذه الجسيمات تعيق حركة الخلع أثناء تشوه السبائك، مما يُحسّن أداء السبائك في درجات الحرارة العالية.السيريوميلتقط بعض شوائب الغاز (خاصةً عند حدود الحبيبات)، مما قد يُعزز السبيكة مع الحفاظ على استقرار حراري جيد. هذه هي المحاولة الأولى لتطبيق نظرية تقوية نقطة المذاب الصعبة في صب سبائك التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك، وبعد سنوات من البحث، طوّر معهد مواد الطيران مادةً مستقرةً وغير مكلفة.أكسيد الإيتريوممواد الرمل والمسحوق في عملية صب سبائك التيتانيوم بدقة باستخدام تقنية معالجة تمعدنية خاصة. وقد حققت مستويات جيدة من حيث الوزن النوعي والصلابة والاستقرار لسائل التيتانيوم. كما أظهرت تفوقًا كبيرًا في ضبط أداء ملاط ​​الغلاف والتحكم فيه. تتمثل الميزة البارزة لاستخدام غلاف أكسيد الإيتريوم في تصنيع مصبوبات التيتانيوم في أنه في ظل ظروف تقارب فيها جودة ومستوى عملية المصبوبات جودة ومستوى عملية عملية طبقة التنغستن السطحية، يُمكن تصنيع مصبوبات سبائك التيتانيوم أرق من مصبوبات عملية طبقة التنغستن السطحية. تُستخدم هذه العملية حاليًا على نطاق واسع في تصنيع مختلف أنواع الطائرات والمحركات والمصبوبات المدنية.

2.3العناصر الأرضية النادرةسبائك الألومنيوم

تتميز سبيكة الألومنيوم المصبوب المقاومة للحرارة HZL206 المحتوية على معادن نادرة، والتي طورتها شركة AVIC، بخصائص ميكانيكية فائقة في درجات الحرارة العالية ودرجة حرارة الغرفة مقارنةً بالسبائك المحتوية على النيكل في الخارج، وقد وصلت إلى مستوى متقدم من السبائك المماثلة في الخارج. تُستخدم الآن كصمام مقاوم للضغط في الطائرات المروحية والطائرات المقاتلة عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 300 درجة مئوية، لتحل محل سبائك الفولاذ والتيتانيوم. تتميز بوزن هيكلي أقل، وقد دخلت مرحلة الإنتاج الضخم. قوة الشد...العناصر الأرضية النادرةسبيكة ZL117 فائقة اليوتكتيك من الألومنيوم والسيليكون عند درجة حرارة تتراوح بين 200 و300 درجة مئوية أعلى من سبائك المكبس الألمانية الغربية KS280 وKS282. وتزيد مقاومتها للتآكل بمقدار 4-5 مرات عن سبائك المكبس الشائعة الاستخدام ZL108، مع معامل تمدد خطي صغير وثبات أبعاد جيد. وقد استُخدمت في ملحقات الطيران KY-5 وKY-7 وضواغط الهواء ومكابس محركات نماذج الطائرات. إضافةالعناصر الأرضية النادرةتُحسّن إضافة العناصر النادرة إلى سبائك الألومنيوم البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية بشكل ملحوظ. آلية عمل العناصر الأرضية النادرة في سبائك الألومنيوم هي تكوين توزيع مُشتت، وتلعب مركبات الألومنيوم الصغيرة دورًا هامًا في تقوية المرحلة الثانية؛ إضافةالعناصر الأرضية النادرةتلعب العناصر دورًا في إزالة الغازات والتنقية، وبالتالي تقليل عدد المسام في السبائك وتحسين أدائها؛العناصر الأرضية النادرةمركبات الألومنيوم، كنوى بلورية غير متجانسة لتكرير الحبوب والمراحل الأيوتكتيكية، هي أيضًا نوع من المُعدِّلات؛ تعزز العناصر الأرضية النادرة تكوين وتكرير المراحل الغنية بالحديد، مما يقلل من آثارها الضارة. α— تقل كمية الحديد في المحلول الصلب في A1 مع زيادةالعناصر الأرضية النادرةبالإضافة إلى ذلك، فإن ذلك مفيد أيضًا لتحسين القوة والمرونة.

تطبيقالعناصر الأرضية النادرةمواد الاحتراق في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

3.1 نقيالمعادن الأرضية النادرة

نقيالمعادن الأرضية النادرةنظرًا لخصائصها الكيميائية النشطة، فهي عرضة للتفاعل مع الأكسجين والكبريت والنيتروجين لتكوين مركبات مستقرة. عند تعرضها لاحتكاك واصطدام شديدين، يمكن للشرر أن يشعل مواد قابلة للاشتعال. لذلك، منذ عام ١٩٠٨، تم تحويلها إلى حجر الصوان. وقد وُجد أن من بين ١٧العناصر الأرضية النادرةالعناصر، ستة عناصر بما في ذلكالسيريوم, اللانثانوم, نيوديميوم, البراسيوديميوم, الساماريوم، والإيتريومتتميز بأداء جيد في الحرق العمد. وقد حوّل الناس خصائص الحرق العمد إلىهي معادن أرضيةإلى أنواع مختلفة من الأسلحة الحارقة، مثل الصاروخ الأمريكي مارك 82 الذي يزن 227 كجم، والذي يستخدمالمعادن الأرضية النادرةبطانة، لا تُنتج فقط آثار انفجار قاتلة، بل تُنتج أيضًا آثار حرائق متعمدة. الرأس الحربي الصاروخي الأمريكي جو-أرض "Damping Man" مُجهز بـ 108 قضبان مربعة من معادن أرضية نادرة كبطانات، لتحل محل بعض الشظايا المُصنعة مسبقًا. وقد أظهرت اختبارات التفجير الساكن أن قدرته على إشعال وقود الطائرات أعلى بنسبة 44% من قدرة الرؤوس الحربية غير المُبطنة.

3.2 مختلطالمعادن الأرضية النادرةs

بسبب ارتفاع سعر النقيالمعادن الأرضية النادرة،تستخدم العديد من البلدان على نطاق واسع مواد مركبة غير مكلفةالمعادن الأرضية النادرةفي أسلحة الاحتراق. المركبالمعادن الأرضية النادرةيتم تحميل عامل الاحتراق في الغلاف المعدني تحت ضغط عالٍ، بكثافة عامل احتراق (1.9 ~ 2.1) × 103 كجم / م 3، وسرعة احتراق 1.3-1.5 م / ث، وقطر اللهب حوالي 500 مم، ودرجة حرارة اللهب تصل إلى 1715-2000 درجة مئوية. بعد الاحتراق، تكون مدة تسخين الجسم المتوهج أطول من 5 دقائق. خلال حرب فيتنام، أطلق الجيش الأمريكي قنبلة حارقة 40 مم باستخدام قاذف، وكانت بطانة الاشتعال الداخلية مصنوعة من معدن أرضي نادر مختلط. بعد انفجار المقذوف، يمكن لكل شظية مع بطانة الاشتعال إشعال الهدف. في ذلك الوقت، وصل الإنتاج الشهري للقنبلة إلى 200000 طلقة، بحد أقصى 260000 طلقة.

3.3العناصر الأرضية النادرةسبائك الاحتراق

Aالعناصر الأرضية النادرةيمكن لسبائك الاحتراق التي تزن 100 غرام أن تُشكّل 200-3000 شرارة بمساحة تغطية كبيرة، وهو ما يعادل نصف قطر القتل لقذائف خارقة للدروع. لذلك، أصبح تطوير ذخيرة متعددة الوظائف ذات قوة احتراق أحد الاتجاهات الرئيسية لتطوير الذخيرة في الداخل والخارج. بالنسبة لقذائف خارقة للدروع، يتطلب أداؤها التكتيكي أنه بعد اختراق دروع دبابة العدو، يمكنها أيضًا إشعال وقودها وذخيرتها لتدمير الدبابة تمامًا. بالنسبة للقنابل اليدوية، يلزم إشعال الإمدادات العسكرية والمنشآت الاستراتيجية ضمن نطاق القتل. أفادت التقارير أن قنبلة حارقة بلاستيكية من معادن أرضية نادرة مصنوعة في الولايات المتحدة لها جسم مصنوع من النايلون المقوى بالألياف الزجاجية ونواة من سبائك أرضية نادرة مختلطة، والتي تُستخدم لتحقيق تأثيرات أفضل ضد الأهداف التي تحتوي على وقود الطائرات والمواد المماثلة.

تطبيق 4العناصر الأرضية النادرةالمواد المستخدمة في الحماية العسكرية والتكنولوجيا النووية

4.1 تطبيق تكنولوجيا الحماية العسكرية

تتميز العناصر الأرضية النادرة بخصائص مقاومة للإشعاع. استخدم المركز الوطني للمقاطع العرضية للنيوترونات في الولايات المتحدة مواد بوليمرية كركيزة، وصنع نوعين من الصفائح بسمك 10 مم، مع أو بدون إضافة عناصر أرضية نادرة، لاختبارات الحماية من الإشعاع. تُظهر النتائج أن تأثير الحماية الحرارية للنيوترونات لـالعناصر الأرضية النادرةالمواد البوليمرية أفضل من المواد الأخرى بـ 5-6 مراتالعناصر الأرضية النادرةمواد بوليمرية حرة. المواد الأرضية النادرة مع عناصر مضافة مثلالساماريوم, اليوروبيوم, الغادولينيوم, الديسبروسيومتتميز هذه المواد بأعلى مقطع عرضي لامتصاص النيوترونات، ولها تأثير جيد في التقاطها. حاليًا، تشمل التطبيقات الرئيسية لمواد العناصر الأرضية النادرة المضادة للإشعاع في التكنولوجيا العسكرية الجوانب التالية.

4.1.1 الحماية من الإشعاع النووي

تستخدم الولايات المتحدة 1% من البورون و5% من العناصر الأرضية النادرةالغادولينيوم, الساماريوم، واللانثانوملصنع خرسانة مقاومة للإشعاع بسمك 600 متر لحماية مصادر نيوترونات الانشطار في مفاعلات حمامات السباحة. طورت فرنسا مادةً للحماية من الإشعاع من العناصر الأرضية النادرة بإضافة البوريدات.العناصر الأرضية النادرةالمركبات، أوسبائك الأرض النادرةإلى الجرافيت كركيزة. يجب توزيع حشو مادة الحماية المركبة هذه بالتساوي، وتصنيعها في أجزاء مسبقة الصنع، تُوضع حول قناة المفاعل وفقًا لمتطلبات أجزاء الحماية المختلفة.

4.1.2 حماية الخزان من الإشعاع الحراري

يتكون من أربع طبقات من القشرة، بسماكة إجمالية تتراوح بين 5 و20 سم. الطبقة الأولى مصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف زجاجية، مع إضافة مسحوق غير عضوي بنسبة 2%.العناصر الأرضية النادرةالمركبات كحشوات لمنع النيوترونات السريعة وامتصاص النيوترونات البطيئة؛ تضيف الطبقتان الثانية والثالثة جرافيت البورون والبوليسترين والعناصر الأرضية النادرة بنسبة 10% من إجمالي كمية الحشو إلى الأولى لمنع نيوترونات الطاقة المتوسطة وامتصاص النيوترونات الحرارية؛ تستخدم الطبقة الرابعة الجرافيت بدلاً من الألياف الزجاجية، وتضيف 25%العناصر الأرضية النادرةمركبات لامتصاص النيوترونات الحرارية.

4.1.3 آخرون

التقديمالعناصر الأرضية النادرةيمكن أن يكون للطلاءات المضادة للإشعاع للدبابات والسفن والملاجئ وغيرها من المعدات العسكرية تأثير مضاد للإشعاع.

4.2 التطبيق في التكنولوجيا النووية

العناصر الأرضية النادرةأكسيد الإيتريوميمكن استخدامه كممتص قابل للاشتعال لوقود اليورانيوم في مفاعلات الماء المغلي (BWRs). من بين جميع العناصر،الغادولينيوملديه أقوى قدرة على امتصاص النيوترونات، مع ما يقرب من 4600 هدف لكل ذرة. كل طبيعيالغادولينيومتمتص الذرة ما معدله 4 نيوترونات قبل الفشل. عند خلطها باليورانيوم الانشطاري،الغادولينيوميمكن أن يعزز الاحتراق، ويقلل من استهلاك اليورانيوم، ويزيد من إنتاج الطاقة.أكسيد الغادولينيوملا يُنتج نواتج ثانوية ضارة مثل الديوتيريوم، مثل كربيد البورون، ويمكن استخدامه مع وقود اليورانيوم ومواد طلائه أثناء التفاعلات النووية. ميزة استخدامالغادولينيومبدلا من البورون هو ذلكالغادولينيوميمكن خلطه مباشرةً باليورانيوم لمنع تمدد قضبان الوقود النووي. ووفقًا للإحصاءات، يوجد حاليًا 149 مفاعلًا نوويًا مُخططًا له حول العالم، منها 115 مفاعلًا يعمل بالماء المضغوط تستخدم عناصر أرضية نادرة.أكسيد الغادولينيوم. العناصر الأرضية النادرةالساماريوم, اليوروبيوم، والديسبروسيوموقد تم استخدامها كممتصات للنيوترونات في مولدات النيوترون.العناصر الأرضية النادرة الإيتريوميتميز بمقطع عرضي صغير لالتقاط النيوترونات، ويمكن استخدامه كمادة أنابيب لمفاعلات الملح المنصهر. رقائق رقيقة مضافةالعناصر الأرضية النادرة الغادولينيوموالديسبروسيوميمكن استخدامها ككاشفات لحقل النيوترون في هندسة صناعة الطيران والفضاء والصناعة النووية، كميات صغيرة منالعناصر الأرضية النادرةالثوليوموالإربيوميمكن استخدامها كمواد مستهدفة لمولدات النيوترونات الأنبوبية المغلقة، وأكسيد العناصر الأرضية النادرةيمكن استخدام سيراميك معدن الحديد الأوروبيوم لصنع لوحات دعم التحكم في المفاعل المحسنة.العناصر الأرضية النادرةالغادولينيوميمكن أيضًا استخدامها كمادة مضافة للطلاء لمنع الإشعاع النيوتروني، والمركبات المدرعة المطلية بطلاءات خاصة تحتوي علىأكسيد الغادولينيوميمكن أن يمنع الإشعاع النيوتروني.العناصر الأرضية النادرة الإيتربيوميُستخدم في معدات قياس الضغط الأرضي الناتج عن الانفجارات النووية تحت الأرض. عندماالعناصر الأرضية النادرةحالإيتربيوميتعرض لقوة، وتزداد المقاومة، ويمكن استخدام التغير في المقاومة لحساب الضغط الذي يتعرض له. ربطالعناصر الأرضية النادرة الغادولينيوميمكن استخدام الرقائق المترسبة عن طريق الترسيب البخاري والطلاء المتدرج مع عنصر حساس للإجهاد لقياس الإجهاد النووي العالي.

5، تطبيقالعناصر الأرضية النادرةالمواد المغناطيسية الدائمة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الالعناصر الأرضية النادرةتُعرف مادة المغناطيس الدائم، التي تُوصف بالجيل الجديد من ملوك المغناطيسية، حاليًا بأنها مادة المغناطيس الدائم ذات الأداء الشامل الأعلى. تتمتع بخواص مغناطيسية أعلى بأكثر من 100 مرة من الفولاذ المغناطيسي المستخدم في المعدات العسكرية في سبعينيات القرن الماضي. وفي الوقت الحالي، أصبحت مادة مهمة في مجال الاتصالات الإلكترونية الحديثة، حيث تُستخدم في أنابيب الموجات المتنقلة والدوائر في الأقمار الصناعية الأرضية والرادارات وغيرها من المجالات. لذا، لها أهمية عسكرية بالغة.

الساماريومتُستخدم مغناطيسات الكوبالت ومغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون لتركيز حزم الإلكترونات في أنظمة توجيه الصواريخ. تُعد المغناطيسات أجهزة التركيز الرئيسية لحزم الإلكترونات، وتنقل البيانات إلى سطح التحكم في الصاروخ. يحتوي كل جهاز توجيه تركيز للصاروخ على ما يقارب 2.27-4.54 كجم من المغناطيسات. بالإضافة إلى ذلك،العناصر الأرضية النادرةتُستخدم المغناطيسات أيضًا لتشغيل المحركات الكهربائية وتدوير دفة الصواريخ الموجهة. وتكمن مزاياها في خواصها المغناطيسية الأقوى ووزنها الأخف مقارنةً بمغناطيسات الألومنيوم والنيكل والكوبالت الأصلية.

6. تطبيقالعناصر الأرضية النادرةمواد الليزر في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

الليزر هو نوع جديد من مصادر الضوء يتميز بأحادية اللون واتجاهية وتماسك جيدين، ويمكنه تحقيق سطوع عالي.العناصر الأرضية النادرةوُلدت مواد الليزر في وقت واحد. وحتى الآن، تتضمن حوالي 90% من مواد الليزرالعناصر الأرضية النادرة. على سبيل المثال،الإيتريومبلورة عقيق الألومنيوم هي ليزر شائع الاستخدام، قادر على تحقيق إنتاج مستمر عالي الطاقة في درجة حرارة الغرفة. يشمل استخدام ليزرات الحالة الصلبة في المجال العسكري الحديث الجوانب التالية.

6.1 قياس المدى بالليزر

النيوديميوممخدرالإيتريومجهاز تحديد المدى بالليزر المصنوع من الألومنيوم العقيقي، والذي طورته دول مثل الولايات المتحدة الأمريكية وبريطانيا وفرنسا وألمانيا، يمكنه قياس مسافات تتراوح بين 4000 و20000 متر بدقة 5 أمتار. وتستخدم أنظمة الأسلحة، مثل الدبابة الأمريكية MI، ودبابة ليوبارد 2 الألمانية، ودبابة ليكلير الفرنسية، ودبابة تايب 90 اليابانية، ودبابة مكة الإسرائيلية، وأحدث دبابة بريطانية الصنع تشالنجر 2، هذا النوع من أجهزة تحديد المدى بالليزر. وفي الوقت الحالي، تعمل بعض الدول على تطوير جيل جديد من أجهزة تحديد المدى بالليزر الصلب لسلامة العين البشرية، بنطاق طول موجي عامل يتراوح بين 1.5 و2.1 ميكرومتر. وقد طُوّرت أجهزة تحديد المدى بالليزر المحمولة باليد باستخدام...الهولميوممخدرالإيتريومليزرات فلوريد الليثيوم في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة، بطول موجي عامل يبلغ 2.06 ميكرومتر، ويصل مداها إلى 3000 متر. كما تعاونت الولايات المتحدة مع شركات ليزر عالمية لتطوير ليزر مُشبَّع بالإربيوم.الإيتريومليزر فلوريد الليثيوم، بطول موجي 1.73 ميكرومتر، مُجهزٌّ بكثافة من قِبل القوات. يبلغ طول موجة الليزر في جهاز تحديد المدى العسكري الصيني 1.06 ميكرومتر، ويتراوح مداه بين 200 و7000 متر. تحصل الصين على بيانات مهمة من أجهزة قياس المسافة التلفزيونية بالليزر في قياسات مدى الهدف أثناء إطلاق الصواريخ بعيدة المدى، والقذائف، وأقمار الاتصالات التجريبية.

6.2 التوجيه بالليزر

تستخدم القنابل الموجهة بالليزر أشعة الليزر للتوجيه النهائي. ويُستخدم ليزر Nd·YAG، الذي يُصدر عشرات النبضات في الثانية، لتسليط الضوء على الهدف بالليزر. تُشفَّر النبضات، ويمكن للنبضات الضوئية توجيه استجابة الصاروخ ذاتيًا، مما يمنع التداخل مع إطلاق الصواريخ والعوائق التي يضعها العدو. القنبلة الشراعية GBV-15 للجيش الأمريكي، والمعروفة أيضًا باسم "القنبلة البارعة"، تُستخدم أيضًا في تصنيع القذائف الموجهة بالليزر.

6.3 الاتصالات بالليزر

بالإضافة إلى Nd · YAG، فإن ناتج الليزر من الليثيومنيوديميومبلورة الفوسفات (LNP) مستقطبة وسهلة التعديل، مما يجعلها من أكثر مواد الليزر الدقيقة الواعدة. وهي مناسبة كمصدر ضوء لاتصالات الألياف الضوئية، ومن المتوقع استخدامها في البصريات المتكاملة والاتصالات الكونية. بالإضافة إلى ذلك،الإيتريوميمكن استخدام بلورة واحدة من حجر العقيق الحديدي (Y3Fe5O12) كأجهزة موجات سطحية مغناطيسية ثابتة مختلفة باستخدام تكنولوجيا تكامل الميكروويف، مما يجعل الأجهزة متكاملة وصغيرة الحجم، ولها تطبيقات خاصة في التحكم عن بعد بالرادار، والقياس عن بعد، والملاحة، والتدابير المضادة الإلكترونية.

7. تطبيقالعناصر الأرضية النادرةالمواد الفائقة التوصيل في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

عندما تُصبح مقاومة مادة ما صفرية عند درجة حرارة معينة، تُعرف هذه الحالة بالموصلية الفائقة، وهي درجة الحرارة الحرجة (Tc). الموصلات الفائقة هي نوع من المواد المضادة للمغناطيسية، حيث تصد أي محاولة لتطبيق مجال مغناطيسي تحت درجة الحرارة الحرجة، والمعروفة باسم تأثير مايسنر. إضافة عناصر أرضية نادرة إلى المواد فائقة التوصيل يمكن أن تزيد بشكل كبير من درجة الحرارة الحرجة (Tc). هذا يُعزز بشكل كبير تطوير وتطبيق المواد فائقة التوصيل. في ثمانينيات القرن الماضي، أضافت دول متقدمة مثل الولايات المتحدة واليابان كمية معينة من...أكسيد العناصر الأرضية النادرةمثل مثلاللانثانوم, الإيتريوم,اليوروبيوم، والإربيومإلى أكسيد الباريوم وأكسيد النحاسالمركبات، التي تم خلطها وضغطها وصهرها لتشكيل مواد سيراميكية فائقة التوصيل، مما يجعل التطبيق الواسع النطاق لتكنولوجيا الموصلية الفائقة، وخاصة في التطبيقات العسكرية، أكثر شمولاً.

7.1 الدوائر المتكاملة فائقة التوصيل

في السنوات الأخيرة، أُجريت أبحاثٌ في الخارج حول تطبيق تقنية الموصلية الفائقة في الحواسيب الإلكترونية، وطُوّرت دوائر متكاملة فائقة التوصيل باستخدام مواد سيراميكية فائقة التوصيل. إذا استُخدم هذا النوع من الدوائر المتكاملة في تصنيع حواسيب فائقة التوصيل، فلن يقتصر الأمر على صغر حجمها وخفة وزنها وسهولة استخدامها، بل سيتمتع أيضًا بسرعة حوسبة أعلى بعشرة إلى مئة مرة من حواسيب أشباه الموصلات، مع عمليات حسابية فاصلة عائمة تتراوح بين 300 وتريليون مرة في الثانية. لذلك، يتوقع الجيش الأمريكي أنه بمجرد إدخال الحواسيب فائقة التوصيل، ستُصبح "عاملًا مضاعفًا" للفعالية القتالية لنظام القيادة والسيطرة (C1) في الجيش.

7.2 تقنية الاستكشاف المغناطيسي الفائق التوصيل

تتميز المكونات الحساسة للمغناطيس المصنوعة من مواد سيراميكية فائقة التوصيل بحجمها الصغير، مما يُسهّل التكامل والتنسيق. ويمكنها تشكيل أنظمة كشف متعددة القنوات والمعلمات، مما يزيد بشكل كبير من سعة معلومات الوحدة، ويُحسّن مسافة الكشف ودقة الكاشف المغناطيسي بشكل كبير. لا يقتصر استخدام مقاييس المغناطيسية فائقة التوصيل على كشف الأهداف المتحركة، مثل الدبابات والمركبات والغواصات، بل يشمل أيضًا قياس حجمها، مما يُحدث تغييرات جوهرية في التكتيكات والتقنيات، مثل الحرب المضادة للدبابات والغواصات.

ويقال إن البحرية الأميركية قررت تطوير قمر صناعي للاستشعار عن بعد باستخدام هذاالعناصر الأرضية النادرةمادة فائقة التوصيل لعرض وتحسين تقنيات الاستشعار عن بُعد التقليدية. أُطلق هذا القمر الصناعي، المسمى "مرصد صور الأرض البحرية"، عام ٢٠٠٠.

8. تطبيقالعناصر الأرضية النادرةالمواد المغناطيسية العملاقة في التكنولوجيا العسكرية الحديثة

العناصر الأرضية النادرةالمواد المغناطيسية العملاقة هي نوع جديد من المواد الوظيفية، طُوِّرَت حديثًا في الخارج في أواخر ثمانينيات القرن الماضي. تُشير هذه المواد بشكل رئيسي إلى مركبات الحديد من العناصر الأرضية النادرة. يتميز هذا النوع من المواد بقيمة مغناطيسية أكبر بكثير من الحديد والنيكل ومواد أخرى، كما أن معامل مغناطيسيته أعلى بحوالي 102-103 مرات من معامل المواد المغناطيسية العامة، ولذلك تُسمى مواد مغناطيسية عملاقة. من بين جميع المواد التجارية، تتميز المواد المغناطيسية العملاقة من العناصر الأرضية النادرة بأعلى قيمة إجهاد وطاقة تحت التأثير الفيزيائي. ومع التطوير الناجح لسبائك تيرفينول-دي المغناطيسية، بدأ عصر جديد من المواد المغناطيسية. عند وضع تيرفينول-دي في مجال مغناطيسي، يكون تباين حجمه أكبر من تباين المواد المغناطيسية العادية، مما يُتيح تحقيق حركات ميكانيكية دقيقة. يُستخدم حاليًا على نطاق واسع في مجالات مُختلفة، من أنظمة الوقود، والتحكم في صمامات السوائل، وتحديد المواقع الدقيقة، إلى المُشغلات الميكانيكية للتلسكوبات الفضائية، ومنظمات أجنحة الطائرات. حقق تطوير تقنية مادة تيرفينول-دي تقدمًا هائلاً في تكنولوجيا التحويل الكهروميكانيكي. ولعب دورًا هامًا في تطوير التكنولوجيا المتطورة، والتكنولوجيا العسكرية، وتحديث الصناعات التقليدية. ويشمل استخدام المواد المغناطيسية الأرضية النادرة في المجال العسكري الحديث الجوانب التالية بشكل رئيسي:

8.1 سونار

تردد انبعاث السونار العام أعلى من 2 كيلوهرتز، لكن السونار منخفض التردد الذي يقل عن هذا التردد يتميز بمزايا خاصة: فكلما انخفض التردد، قل التوهين، وامتدت الموجة الصوتية، وقل تأثير الصدى تحت الماء. تتميز السونار المصنوعة من مادة تيرفينول-دي بقدرتها على تلبية متطلبات الطاقة العالية والحجم الصغير والتردد المنخفض، مما أدى إلى تطورها السريع.

8.2 المحولات الكهربائية الميكانيكية

يُستخدم بشكل رئيسي في أجهزة التحكم الصغيرة - المحركات. يشمل ذلك دقة تحكم تصل إلى مستوى النانومتر، بالإضافة إلى مضخات المؤازرة، وأنظمة حقن الوقود، والفرامل، وغيرها. يُستخدم أيضًا في السيارات العسكرية، والطائرات العسكرية، والمركبات الفضائية، والروبوتات العسكرية، وغيرها.

8.3 أجهزة الاستشعار والأجهزة الإلكترونية

مثل أجهزة قياس المغناطيسية الجيبية، وأجهزة استشعار الإزاحة والقوة والتسارع، وأجهزة الموجات الصوتية السطحية القابلة للضبط. تُستخدم هذه الأخيرة في أجهزة استشعار الطور في المناجم، وأجهزة السونار، ومكونات التخزين في أجهزة الكمبيوتر.

9. مواد أخرى

مواد أخرى مثلالعناصر الأرضية النادرةالمواد المضيئة،العناصر الأرضية النادرةمواد تخزين الهيدروجين، والمواد المغناطيسية العملاقة النادرة،العناصر الأرضية النادرةمواد التبريد المغناطيسية، والعناصر الأرضية النادرةطُبّقت جميع مواد التخزين المغناطيسية البصرية بنجاح في الجيوش الحديثة، مما حسّن بشكل كبير من فعالية الأسلحة الحديثة في القتال. على سبيل المثال،العناصر الأرضية النادرةطُبّقت المواد المضيئة بنجاح في أجهزة الرؤية الليلية. في مرايا الرؤية الليلية، تُحوّل فوسفورات العناصر الأرضية النادرة الفوتونات (طاقة الضوء) إلى إلكترونات، تُعزّز من خلال ملايين الثقوب الصغيرة في مستوى مجهر الألياف البصرية، فتنعكس ذهابًا وإيابًا عن الجدار، مُطلقةً المزيد من الإلكترونات. تُحوّل بعض فوسفورات العناصر الأرضية النادرة في الطرف الخلفي الإلكترونات إلى فوتونات، بحيث يُمكن رؤية الصورة باستخدام عدسة عينية. تُشبه هذه العملية شاشة التلفزيون، حيثالعناصر الأرضية النادرةيُصدر مسحوق الفلورسنت صورة ملونة معينة على الشاشة. تستخدم الصناعة الأمريكية عادةً خماسي أكسيد النيوبيوم، ولكن لضمان نجاح أنظمة الرؤية الليلية، يجب استخدام عنصر الأرض النادراللانثانوميُعدّ هذا النظام عنصرًا أساسيًا. خلال حرب الخليج، استخدمت القوات متعددة الجنسيات هذه النظارات الليلية لمراقبة أهداف الجيش العراقي مرارًا وتكرارًا، مقابل تحقيق نصر صغير.

10.الخاتمة

تطويرالعناصر الأرضية النادرةلقد عززت الصناعة بشكل فعال التقدم الشامل للتكنولوجيا العسكرية الحديثة، كما أدى تحسين التكنولوجيا العسكرية أيضًا إلى دفع التنمية المزدهرةالعناصر الأرضية النادرةالصناعة. أعتقد أنه مع التقدم السريع في العلوم والتكنولوجيا العالمية،العناصر الأرضية النادرةستلعب المنتجات دورًا أكبر في تطوير التكنولوجيا العسكرية الحديثة بوظائفها الخاصة، وستجلب فوائد اقتصادية واجتماعية هائلة إلى العالم.العناصر الأرضية النادرةالصناعة نفسها.