商务部、海关总署在7月3日在官网发布的关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告,引起网友广泛热议,由于这两种元素是芯片生产的重要材料,而主要产量在中国,且中国掌握了提炼这些元素的核心技术,这次出口管制对世界芯片行业将带来巨大的影响。
有分析认为这是中国针对美国、荷兰、日韩等国对中国芯片行业,从设计技术、生产设备、采购贸易开展的一次全面围剿的反击,镓、锗相关物项实施出口管制,可以厘清这些关键金属出口的最终用户和用途,以规避危害国家安全和利益的风险。另外,在美国*压打**中国高科技的背景下,中国的出口管制或许意味着一种对等反制。
但外交部很快澄清:中国政府依法对相关物项实施出口管制是国际的通行做法,不针对任何特定的国家。
今天我们来聊一个很有趣的话题,这两种重要的工业元素是怎么在自然界中被发现的?
首先说说“镓”元素

镓可由铝土矿或闪锌矿中提取。最后经电解制得纯净镓。主要从炼锌废渣和炼铝废渣中回收提取。工业生产以工业级金属镓为原料,用电解法、减压蒸馏法、分步结晶法、区域熔融法进一步提纯,制得高纯镓。在工业上,制造半导体氮化镓、砷化镓、磷化镓、锗半导体掺杂元;纯镓及低熔合金可作核反应的热交换介质;高温温度计的填充料;有机反应中作二酯化的催化剂,用途十分广泛。
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,目前镓的世界总储量约23万吨,中国的镓金属储量居世界第一,约占世界总储量的80%-85%。其中被列入出口管制中的砷化镓作为第二代半导体材料的代表,在高频、高速、高温及抗辐照等微电子器件研制中占有主要地位;半绝缘砷化镓材料主要用于雷达、卫星电视广播、微波及毫米波通信、无线通信(以手机为代表)及光纤通信等领域;氮化镓作为典型的第三代半导体材料,是目前世界上最先进的半导体材料,是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件,在手机快充、5G通信、电源、新能源汽车、LED以及雷达等方面具有远大的应用前景。
镓是化学史上第一个先从理论预言,后在自然界中被发现验证的化学元素。1871年,门捷列夫发现元素周期表中铝元素下面有个间隙尚未被占据,他预测这种未知元素的原子量大约是68,密度为5.9g/cm³,性质与铝相似,他的这一预测被法国化学家布瓦博得朗(Paul Emile Lecoq de Boisbaudran)证实了。 镓在巴黎由布瓦博得朗于1875年发现。他在闪锌矿矿石(ZnS)中提取的锌的原子光谱上观察到了一个新的紫色线。他知道这意味着一种未知的元素出现了。在1875年11月,布瓦博得朗提取并提纯了这种新的金属,并证明了它像铝。在1875年12月,他向法国科学院宣布了它。
由于镓在地壳中的浓度很低。在地壳中占总量的0.0015%。它的分布很广泛,但不以纯金属状态存在,而以硫镓铜矿(CuGaS2)形式存在。镓在其它金属矿床中的含量极低,经过一定富集后也只能达到几百克/吨,因而镓的提取非常困难。
再来说说“锗”元素
锗、锡和铅在元素周期表中是同属一族,后两者早被古代人们发现并利用,而锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少,而是因为它是地壳中最分散的元素之一,含锗的矿石是很少的。在工业上,锗具备多方面的特殊性质,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,是一种重要的战略资源。在电子工业中,在合金预处理中,在光学工业上,还可以作为催化剂。
锗常被应用于红外光学、纤维光纤、太阳能电池、聚合催化剂及医药等高新技术领域。未来在芯片、太阳能电池、生物科技和*器武**制造中具有极其重要的潜在价值。美国地质调查局2016年曾发布过一份统计数据,全球已探明的锗保有储量仅为8600金属吨,主要分布在美国、中国和俄罗斯。其中美国占全球的45%,其次是中国,占全球锗储量的41%。中国锗的产出主要来源于褐煤矿,开采便利,因此在全球锗产量中位居前列,近十年来累计供应全球68.5%的锗。而美国虽然是全球最大的锗资源储量国,但自1984年以来,就将锗作为国防储备资源进行保护,尤其是近几年已基本不再进行锗的开采。
门捷列夫于1871年预言其存在,十四年后德国化学家文克勒于1885年在分析硫银锗矿时发现了锗, 后由硫化锗与氢共热,制出了锗。门捷列夫把它命名为类硅。1886年,德国弗莱贝格矿业学院分析化学教授文克勒在分析夫赖堡附近发现的一种新的矿石——argyrodite(辉银锗矿)的时候,发现有一未知的新元素并通过实验验证了自己的推断,锗元素终于被发现,元素符号定为Ge。锗继镓后被发现,巩固了化学元素周期系。

总之,中国作为储量、产量及出口量的大国,多年来已经为全球产业链的发展做出了很大贡献,在高质量发展的背景下,加强战略资源的开发与管制也是非常合情合理的。 也许欧美国家可以通过技术手段寻找替代方案,但这需要时间。中国也可以利用这段时间,在芯片技术上迎头赶上。这是科学的内耗,技术的内耗,地球的内耗,我们作为被动的一方,只能奋起一搏。