MONTHLY ADMONITION NEWS


WORLD  CHINESE  JOURNALISTS

《稀土斷供下的美國戰略挑戰與國際合作對策》
來源:蔡元鴻 | 記者/作家:蔡元鴻(軍武科技觀察家) | 發佈時間 :2025-04-21 | 24 次瀏覽: | 分享到:




中國大陸自4月起,對中、重稀土實施出口管制,瞬間點燃美中關稅大戰的新戰場,也暴露出美國及盟軍對稀土資源的高度依賴。如F‑35、核潛艦推進系統、雷達與聲納等關鍵裝備,皆以釹(Nd)、鏑(Dy)、釤(Sm)等元素,製成的高性能永磁體與感測元件為核心。

 

短期內,非稀土替代材料與回收技術雖已取得突破,但在性能、軍規驗證與量產時程上仍難以應急;新興的超導體、量子與光子技術則提供遠景—卻需5–10年方能落地。美國若想脫鉤大陸稀土,需要在替代研發、回收再造與國際合作三線並進,並同步建立緊急儲備與加速「從礦到磁」供應鏈,才能在未來的軍武科技競賽中重塑韌性。

 

當前美軍最先進的武器系統,如 F‑35 戰機與核潛艦,其電機與舵機中使用的釹鐵硼(NdFeB)與釤鈷(SmCo)永磁體,必須在–55°C 至 125°C 的極端環境下,長期保持高剩磁和保磁力,美國防部指出,每架 F‑35 平均含400公斤以上稀土合金如,若無穩定供應,這些零件將面臨停產危機 。此外,鏑(Dy)與鋱(Tb)等重稀土,在相控陣雷達與紅外感測器中,提升頻寬與分辨率,釔(Y)與釤則用於磁致伸縮聲納換能器,可保障深海探測與潛艦隱匿能力。

 

稀土材料的重要性毋庸置疑,但資源有限使得「無稀土替代材料」的研究成為關鍵,助力可持續發展和技術突破。在無稀土永磁體研究中,下列三大方向尤為關鍵:

 

首先,美國「明尼蘇達Niron Magnetics公司」,已成功研發全球首個工業級鐵氮化物(Iron Nitride)永磁體,完全不含稀土元素,並在工業電機與發電機領域示範應用;但其年產能仍只能支撐小規模系統,尚未達到國防級千噸級需求。

 

其次,美國「橡樹嶺國家實驗室」(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)團隊發現,鉿鈷硼(HfCoB)合金在常溫下展現出不錯的剩磁與能量積,為無稀土永磁體提供另一可行配方;但量產技術與製程一致性仍需進一步優化。

 

除此之外,而英國劍橋大學研究指出,隕石緩慢冷卻所形成的四方鐵鎳合金(Tetrataenite)可媲美某些稀土磁體,但人工快速製備技術尚未成熟,量產仍需克服結晶與結構控制難題。部份研發團隊也嘗試以廉價鈰(Ce)部分替代釹,以降低成本與環境成本,雖對性能影響僅約10–20%,仍可作為次級配置。

 

自2020年起,美國防部已投資建構國內「從礦到磁」供應鏈,涵蓋開採、分離、精煉與永磁體製造;即便如期在2027年前投產,也僅能滿足全球市占10–15%,仍與大陸90%市占率存在明顯落差。此外,授予「德克薩斯REEcycle公司」,從退役武器與電子廢料中提取關鍵稀土,預估年產約50噸氧化稀土,需2–3年方能達商業化規模,短期內難填補斷供缺口。而「北愛爾蘭Ionic Technologies公司」,則透過離子液技術分離,可年產約400噸高純度稀土氧化物,後續將與美合作以強化國防後勤。

 

美方亦正與澳洲、加拿大、巴西等「友礦國家」洽談新礦開發,但從勘探到投產最少需5–10年,並且面臨當地法規與環保限制 ;同時考慮建立類似戰略石油儲備的稀土儲備機制,以應對突發斷供危機。加上美國國防高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)的「魯棒量子感測器計畫」(Robust Quantum Sensors)致力於將量子光學感測器從實驗室帶到戰場,未來有望在無需傳統稀土陶瓷的情況下,達成高靈敏度偵測。

 

量子雷達與光子技術雖具顛覆潛力,但從研發到軍用量產至少需10–15年才能成熟。

 

在大陸以稀土管制作為戰略籌碼的當下,美國軍工體系若不打破單一依賴,就將陷入研發與生產瓶頸。儘管替代材料、回收再造與新興量子超導等技術正加速推進,但在短期(1–3年)內難以完全頂替。要真正擺脫「一條神經被掐住」的危機,美國及其盟友必須在替代研發、回收供應鏈建設與國際合作上三線並舉,並同步建立緊急儲備與加速「從礦到磁」落地,才能在全球軍武科技競賽中重塑供應韌性與戰略自主。

 


最 新 資 

NEWS