▷ 未来电子对抗战争中的“王者”

钐元素的发现

1853年，在瑞士的日内瓦，化学家Jean Charles Galissard de Marignac在观察矿物光谱线时，发现了钐元素的光谱，并意识到这是一种未知的元素。但是真正意义上的发现钐元素的是Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran。他1879年在巴黎分离出钐盐。

钐纠缠且困惑着19世纪的化学家。它的历史开始于1803年铈的发现。铈被推测包含其它金属，在1839年Carl Mosander声称从中获取了镧和didymium(镨钕混合物)。关于镧他是正确的，但关于didymium他错了。在1879年Paul Émile Lecoq de Boisbaudran从铌钇矿中提取了didymium。之后他制作了硝酸didymium 的溶液并加入了氢氧化铵。他观察到沉淀物分两个阶段形成。他全神贯注于第一种沉淀物并测量了它的光谱，这才揭露了它是一种新的元素钐。

俄罗斯矿工官员瓦西里·萨马尔斯基-拜科霍夫茨（Vasili Samarsky-Bykhovets）给矿物学家海因里希·罗斯（Heinrich Rose）提供了一个矿石样品，因此海因里希·罗斯1847年将这个矿产命名为samalskite。新元素钐便以其被发现的矿物钐矿命名。

钐是地球上第40个最丰富的元素。地壳中钐的平均浓度为百万分之六；元素在海水中的浓度变化，范围从0.5到0.8份/万亿。钐在土壤中不均匀分布，例如，与较深的潮湿层相比，钐土可能在表面具有高200倍的钐浓度。在粘土中，表面上含量比深处多出一千多倍。

在自然界中很难找到游离的钐元素。它通常富集在其他矿物质中。钐元素的来源包括矿物独居石和韧皮矿。可使用离子交换和溶剂萃取，从独居石和膨润土中回收钐。此外，还可以通过电解氯化钠从其熔融氯化物中产生纯钐金属。

稀土元素钐可用于生产磁性材料、电子元器件和陶瓷电容器，是未来战争中电子对抗设备的核心材料，不可取代。此外，钐元素还广泛的应用于有机合成工业，电子，核工业，医疗等领域。

磁性材料方面的应用

在磁性材料方面钐主要用于生产钐钴永磁体，而钐钴永磁体因为其具有的尺寸优势被用在轻型电子设备中，并且其在高温下的所具有的功能受到了广泛的关注。

第一代稀土永磁材料钐钴磁体的诞生，曾经使钐在20世纪70年代成为稀土家族中“红极一时”的成员。先是SmCo5磁体于1969年问世。20世纪70年代末又出现第二代稀土永磁材料Sm2Co17，其最大磁能积达到30兆高奥(240千焦耳/米3)。由于钐钴永磁不但磁性强，而且具有很高的矫顽力(抗反磁场性能)和优异的高温使用性能，成为当时电子工业和军工特殊用途的新宠。1969年7月20日，美国载人宇宙飞船”阿波罗11号”首次成功登上月球，实现了人类登月梦想，是人类研究宇宙、探索宇宙的一个里程碑。在阿波罗多次登月计划的顺利实现中，导航系统上采用了钐钴永磁体，也保证了以后一系列航天计划的顺利实施。钐钴永磁材料在阿波罗上的应用被看作稀土用于尖端技术的典范。由此也使金属钐在当时一时“洛阳纸贵”，身价倍增。

20世纪80年代，出现了磁性更强的第三代稀土永磁材料钦铁硼。由于钕、铁比钐、钴资源丰富，价格也低得多，自然具有更强的市场竞争力。因此也取代了许多钐钴永磁材料的市场。但钐钴磁体在高热使用稳定性和抗腐蚀等性能方面一直优于钕铁硼磁体，目前仍然是某些工业特别是军事和航空等领域的首选材料，例如在美军的雷达探测系统中，钐钴永磁用于行波管实现微波聚能外；在雷达磁控管中，使用钐钴永磁作为汇聚电子束的载体。而陆基空管、侦察、搜索和火控雷达也都大量配备磁控管。

除了在军事上的应用外，钐永磁体陀螺仪在民用工业上代替铁氧体制造定子磁场的小型和微型马达，用于汽车和自动仪表中的电极效率高及力矩大，重量和体积小。1979年，索尼推出了使用钐钴磁体制造的第一台便携式盒式录音机Sony Walkman。由于SmCo型能量密度大可制成磁体阀门，降低泄露，故可用于核电站的密封阀门。用于通讯和传输电子设备如微波主扬声器等在医疗上的应用也比较多，如经络磁疗器.手术器械和医疗磁片等。

钐作为磁性材料的另外一个用途就是用作磁致伸缩材料。超磁致伸缩薄膜(Giant Magnetostrictive Thin Films，简称GMF )是用于制作微机电系统驱动元件的新型功能材料，它具有强的磁致伸缩效应，高机电藕合系数与响应速度，低磁滞与低涡流损耗以及非接触式驱动等优点，在智能结构材料方面具有重要的地位和很好的应用前景。而SmFe2薄膜的磁致伸缩系数高，其磁晶各向异性较小，在低磁场下较易达到饱和值，且SmFe2薄膜具有最大的负磁致伸缩性能。因此SmFe:薄膜的研究近年来也受到了越来越多的关注。

在金属添加剂的应用

钐在炼钢和炼铁过程中可作为净化剂用。可脱氧除硫，生成Sm2O3和SmS进渣，从而提高钢及铁的性能但由于钐价高而生产中少用。目前多用含钐1.2%的混合稀土金属加入钢液中除氧除硫，效果较好。此外，用包头稀土精矿REO~30%为原料，以碳或硅铁作为还原剂进行熔炼制成稀土硅铁( RESiFe)合金，将它加入铁中可生产球墨铸铁，改善铁的性能。将这种稀土球墨铸铁制造迫击炮炮弹，可使炮弹有效杀伤碎片数量增加数倍，并锐化碎片边缘，大幅度改善杀伤力。

在铸造铝合金中加入钐0.08-0.2%后起着变质作用。可降低氧、高了合金的强度，延伸率硫和氢的含量对合金从而提热稳定性，耐蚀性，铸造性能和可塑性等，使合金更可利用。

在Mg-Al合金中添加Sm后，Sm可以夺取Mg-Al合金中部分Al，减少了Mg17Al12相，且与Al形成高熔点化合物。这些高熔点化合物一方面作为异质形核核心，增加形核数量，细化合金晶粒;另一方面可作为时效强化相阻止晶界滑移和位错的产生，从而提高镁合金室温和高温力学性能。

Sm单独加入镁中可以起到细晶强化、固溶强化和时效强化作用，Sm与Mg反应生成具有高熔点的强化相，经时效处理后大量析出，可以有效的强化镁基体，阻碍位错滑移，从而提高合金的力学性能。

在原子能工业中的应用

钐的热中子捕获面较大，达到6500巴，这对于原子反应堆很有实用价值因此，钐可制成棒用于反应堆内控制热中子量的材料，吸收热中子就可调节原子的分裂速度。

用Sm2O3与其他材料可制成耐火坩埚的结构材料，并成功用于熔炼核材料铀的坩埚容器，其具有较好的强度、高的耐腐蚀性和优良的热稳定性等特点。用这种坩埚还可以防止裂变物进入冷却剂内，有利于生产作业。此外，Sm2O3还用于制作反应堆的屏蔽结构材料。因为钐吸收种子能力强，故可防止放射性物质从反应堆中逸出，达到了保护核反应堆的作业人员的安全和健康。

钐-151在核爆样品放化分析中也有重要作用，作为核反应裂变产物，对其含量进行准确定量分析，可推算核材料的裂变份额。

在高温超导体的应用

早在1994年是日本超导工学研究所宣布他们发现新型钐系高温超导体，这种超导体在3T以上强磁场中具有较高的临界电流密度，后极大的提高了超导体轴承和蓄电用飞轮的性能。之后这项研究沉寂了一段时间。之后带2008年才陆续有报道称对稀土超导体的研究进展。2008年，中国科技大学陈仙辉教授研究了SmFeAsO1-xFx超导体，这种掺钐的超导体成功的打破了非铜氧化物超导体的记录，达到了Tc=43K，高于标准的BCS理论所提出的Tc，为氧磷族元素化物是非传统超导体提供了证据，也预示了钐掺杂氟的氧磷化物也能产生更高的临界温度。

在电子元器件中的应用

早在1960年发现红宝石激光的同时，就发现用掺钐的氟化钙可输出脉冲激光，这对稀土光学性质的研究是一个很大的推动。用氧化钐和氟化钐制做的光学镀膜材料可用于激光滤光片。随着应用的研究进展，鉴于其其弱的光谱吸收带，钐可以用于制作对钕的滤光玻璃:YAG固态激光器以围绕激光棒通过吸收杂射线，提高其工作效率。

在陶瓷电容器领域的应用

将Sm2O3，加入于陶瓷材料中，可很大程度上改善陶瓷的烧结性，致密性，显微结构和相组成等，从而提高了陶瓷的质量和性能，以便满足用户的选用。

压电陶瓷是由许多小晶粒的聚集体构成的，一般陶瓷不显示压电性，而只有在加上一个直流电场，使陶瓷中的电畴取向排列(极化处理)，而显示压电效应。如在PbTiO3、PET及PbNb2O6 中加入Sm2O3后，可改变该陶瓷的原有介电性、压电性及晶格参数等，从而使PbTiO3陶瓷的高频谐振峰变得单纯，使之适用于高灵敏度及高分辨率得超声换能器。目前压电陶瓷在军事上及民用中己获得了广泛应用，其最主要是制作电声器件(如送话器，受话器和高保真声合成器件等)、水声器件(如发射型及接受型的水声换能器等)。在Pb ( Zr,Ti )O3陶瓷中掺入Sm2O3,后，可改变陶瓷的组分(即组元比)以使材料中进行离子置换，从而改善了陶瓷的烧结性、介电性和压电性，更能满足实际需求。

Sm2O3还可作为改善陶瓷性能的“改善剂”，以有效提高陶瓷的优良性能。如用Sm2O3作为陶瓷半导体的掺杂剂，可大大的改善材料的性能。

钐钛酸化合物，具有良好的介电性能，适合用于作为涂料和在制作微波频率的电容器中使用。

在有机合成领域的应用

自从1980年Kagan把二碘化钐(SmI2)引入到有机合成以来, SmI2作为一种醚溶性的优良单电子转移试剂在有机合成中得到了广泛的应用，同时，SmI2的研究也进一步推动了化学家对其它钐试剂如金属钐，SmI3以及有机钐试剂应用于有机合成的研究。

由于二碘化钐对空气极为敏感。因此，直接用廉价的金属钐作为还原偶联试剂，已在很多的单电子转移反应中成功地替代了极易被氧化而价贵的二碘化钐。而且在某些情况下，金属钐尚可用含水溶液、离子液体或DMF等非质子极性溶剂代替醚类溶剂，而更有利于工业化。三碘化钐是一个中等强度的路易斯酸而应用于有机合成。

鉴于钐试剂特有的立体选择性，适用于大然产物复杂分子的合成.利用手性配体合成各种具有光学活性的钐试剂用于手性合成更是一个新兴的领域。同时也将扩大钐试剂的品种。

在医学领域的应用

钐153 (Samarium-153, )是一种放射性核素，由反应堆制备，通过中子轰击浓缩的钐152氧化物而产生，放射性核纯度高。153Sm可同时发射β和γ两种射线，153Sm所释放的β射线电离性能及生物学作用较强，经不同途径引入体内后适合用于局部病灶的内照射治疗，同时由于其组织内射程较短，对病灶周围正常组织的辐射损伤较小，有利于局部治疗时的剂量控制;而153Sm所释放的γ射线能量适中，适合γ照相机采集成像,有利于医务人员及病人家属的辐射防护。由于其兼顾了治疗和显像的双重特性，成为近年来放射性同位素临床应用研究的热点之一。

虽然，钐元素在稀土元素中不是一个特别显眼的存在，但是其在未来电子对战战争和医疗领域的作用，还是无可取代的。此外，由于对钐的研究的不重视，钐的储量呈现富集的趋势，我们需要充分认识到钐的作用，加大对其的应用研究，扩大钐的应用。

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