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山东大学 - 《山东大学报》

稀土创新,造福人类

作者:于敦波    
2024-03-06     浏览(1308)     (0)





  稀土是当今世界重要的战略资源,被誉为“现代工业维生素”和“新材料宝库”。当今世界每六项新技术的发明,就有一项离不开稀土。同时,稀土也是支撑制造强国、战略性新兴产业发展不可或缺的关键战略元素。那么稀土究竟是什么呢?它为何如此重要?它的发展现状如何?与我们的日常生活又有怎样的联系呢?
  一、何为稀土

  稀土(Rare Earth,简称RE)是元素周期表第三副族中原子序数从57至71的15种镧系元素,再加上与其性质相近的钪(Sc)和钇(Y),共17种元素的总称。稀土是从1794年芬兰矿物学家加多林分离出钇(Y)开始,一直到1947年美国人马林斯基等制得钷(Pm)的前后150多年间陆续发现的。按照电子结构和化学性质不同,稀土可分为轻稀土、中稀土和重稀土。其中,轻稀土的丰度较高,重稀土的丰度较低,重稀土的价值也更高。
  对于稀土的认识,部分人可能会存在一些误区,认为稀土储量非常稀少。其实,稀土并不“稀”。首先,世界稀土储量丰富,稀土在地壳中的丰度要高于我们所熟知的铜、铅、锌等,总储量在1.2到1.4亿吨之间调动。其次,目前每年全球的稀土用量仅为30万吨左右,再加上稀土资源的回收量也越来越多,足够供给我们生产生活所需。所以说,稀土资源并没有人们平常所认为的那样非常稀缺。

  二、稀土是重要的战略资源

  稀土元素具有独特的电子层结构,表现出优异的磁、光、电等物理和化学特性,为科技创新与制造提供了更多可能。同时,稀土也是我国具有国际话语权的优势领域,党和国家领导人高度重视稀土行业及其科技的发展。习近平总书记曾经指出:“稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。要加大科技创新工作力度,不断提高开发利用的技术水平,延伸产业链,提高附加值,加强项目环境保护,实现绿色发展、可持续发展。”稀土资源在国外也同样备受重视,美、欧、日均将稀土视为占领科技制高点的关键战略材料。

  三、稀土行业发展状况

  世界稀土产业的发展主要分为三个阶段,第一阶段(1952-1965)为稀土元素开发阶段,第二阶段(1965-1985)为稀土技术工业化阶段,第三阶段(1985年至今)为稀土材料产业化阶段。在稀土行业发展的过程中,先后经历了欧洲主导、美国主导、以及从20世纪80年代至今中国主导的三个时期。
  我国的稀土研发开始于20世纪50年代末,经过70多年的努力,我国的稀土行业实现了从无到有、从小到大的跨越式发展,建立了较为完整的稀土采、选、冶、材料加工及应用产业链和工业体系,已成为世界稀土资源生产、应用及供应大国。同时,我国的稀土资源高效提取分离技术水平居世界领先地位,稀土永磁、发光、储氢等新型稀土功能材料研发也不断取得新突破。随着稀土行业持续推进供给侧结构性改革、促进行业转型升级,推动行业绿色、可持续发展,我国稀土行业将迎来新的发展机遇。

  四、稀土与人类生活息息相关

  稀土材料的发展与应用领域的突破息息相关,新应用的诞生会催生新产业,催生的小产业能够撬动大产业,从而造福人类生活。例如,汽车制造是稀土应用的一大领域,高端汽车中稀土新材料部件高达100件以上;稀土在电子器件中的应用也十分广泛,比如说手机、电脑的屏幕、摄像头等就都用到了稀土材料。
  稀土磁性材料是稀土材料中最为重要、规模最大的分支,是稀土最大的消耗领域。它能够实现磁与力-热-电等能量形式的转换,实现驱动、传感、换能功能。稀土永磁材料(NdFeB)也被称为“磁王”,是目前世界上最强的磁体。这种材料在声学领域、传统汽车领域、新能源汽车、风力发电、节能家电以及工业自动化等方面得到了广泛应用,我们所熟知的5G基建也离不开稀土磁性材料。
  此外,稀土光功能材料也广泛应用到了我们的日常生产和生活中,比如半导体光源就因节能高效、绿色环保成为了目前发展的主流,近红外光源也已被应用到了现代农业、安防监控、生物识别以及食品安全等多个领域中。这不仅体现了材料与应用的相互推动作用,更为我们的日常生活带来了极大的便利,大大提高了人们的生产效率和生活质量,提高了人们的幸福感!稀土创新正在不断造福人类!