中國粉體網(wǎng)訊 稀土元素（15個鑭系元素,、釔,、鈧共17個元素的總稱）因其獨特的電子層結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的磁,、光,、電等物理和化學(xué)特性,，在新能源汽車、新型顯示與照明,、工業(yè)機器人,、電子信息、航空航天,、國防軍工,、節(jié)能環(huán)保及高端裝備制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中均發(fā)揮著重要的作用，是不可或缺的核心基礎(chǔ)材料,。
稀土功能材料（六硼化鑭微納粉）圖源：湖南稀土金屬材料研究院
1,、我國在全球稀土價值鏈中尚未擺脫“低端鎖定”的不利局面
近年來，以美國為首的西方發(fā)達國家以“舉國體制+全球陣營”的戰(zhàn)略手段加速重構(gòu)稀土產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈,，逐步擺脫對中國稀土礦產(chǎn)品和稀土新材料的進口依賴,，試圖通過“全面脫鉤”的方式對中國稀土產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈進行戰(zhàn)略遏制和圍堵孤立。正因如此,，我國將稀土列為國家重點管控和發(fā)展的戰(zhàn)略資源,，并在《中國制造2025》等國家中長期發(fā)展規(guī)劃中將稀土功能材料列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料予以重點發(fā)展。
稀土是我國具有國際話語權(quán)的重要戰(zhàn)略資源和優(yōu)勢領(lǐng)域,。但實際上,，我國僅在稀土產(chǎn)業(yè)鏈的上游和中游具備一定的比較優(yōu)勢。
以稀土功能材料在我國的稀土消費結(jié)構(gòu)來看,，稀土永磁材料受益于新能源汽車和電子工業(yè)等領(lǐng)域的高速發(fā)展,，在消費結(jié)構(gòu)中的占比最高超過40%；冶金和機械,、石油化工,、玻璃陶瓷占比分別約為12%、9%和8%,，儲氫材料和發(fā)光材料各占比約7%,；催化材料、拋光材料和農(nóng)業(yè)輕紡各占5%,。
郭文娟等通過incoPta專利數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),，在熒光粉、發(fā)光,、催化,、拋光領(lǐng)域，美國占據(jù)絕對優(yōu)勢,；在合金,、永磁材料等領(lǐng)域日本處于全球領(lǐng)先地位；在吸氫合金,、纖維激光器方面美國,、日本技術(shù)相當,。我國在稀土功能材料的各領(lǐng)域都與美日差別較大，在稀土催化材料,、稀土永磁材料,、稀土合金材料領(lǐng)域的差距相對較小，但仍有很大提升空間,。
放眼全球,，我國在更大的稀土價值鏈中還長期呈現(xiàn)“低端鎖定”的不利局面。
2,、稀土功能材料研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
（1）高純稀土金屬及合金靶材
世界知名的高純稀土金屬及靶材制造企業(yè)主要是日本東曹株式會社,、美國霍尼韋爾國際公司等世界500強企業(yè)。我國高純稀土金屬及靶材制造企業(yè)主要包括有研稀土新材料股份有限公司,、湖南稀土金屬材料研究院等,。
經(jīng)過多年科技攻關(guān)，我國在高純稀土金屬及合金領(lǐng)域也有了一些突破性進展,。湖南稀土金屬材料研究院建成一條年產(chǎn)2000片高純稀土金屬靶材的生產(chǎn)線,，實現(xiàn)利潤3000萬元以上，其稀土金屬及合金靶材產(chǎn)品純度>4N,，60種金屬雜質(zhì)總和<10―4,，產(chǎn)品應(yīng)用于集成電路芯片等高端電子器件。北京有研稀土新材料公司自主研發(fā)了稀土金屬,、靶材制備技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,，并首次實現(xiàn)了高性能釹鐵硼晶間擴散鋱/鏑靶材的規(guī)模化生產(chǎn),。
不過我國靶材企業(yè)總體規(guī)模小,，技術(shù)水平低，產(chǎn)業(yè)布局分散,，在靶材生產(chǎn)技術(shù),、設(shè)備、產(chǎn)品規(guī)模和質(zhì)量方面與發(fā)達國家存在較大差距,，主要表現(xiàn)在實驗靶材小,、靶材濺射效率低、批量穩(wěn)定性差,、生產(chǎn)規(guī)模小等問題,，限制了我國在稀土新材料方面的自主創(chuàng)新和高端應(yīng)用開發(fā)。所以,，未來有必要解決高純稀土金屬及合金靶材國產(chǎn)化問題。
（2）稀土永磁材料
燒結(jié)釹鐵硼磁體在風力發(fā)電,、混合動力和電動汽車等新能源汽車,、節(jié)能家電,、工業(yè)機器人、高速和磁懸浮列車等高新技術(shù)行業(yè)中的廣泛發(fā)展,，為稀土永磁材料行業(yè)發(fā)展提供了重要支撐以及較為可觀的行業(yè)增長潛力,。
盡管我國已成為全球最大的稀土永磁材料生產(chǎn)國，以高豐度稀土永磁材料為代表的部分稀土永磁制備技術(shù)已處于世界領(lǐng)先地位,，但我國的稀土永磁材料產(chǎn)品,，目前還無法滿足高檔機器人、第五代移動通信技術(shù)（5G）,、光刻機等新興產(chǎn)業(yè)對高端永磁體的技術(shù)需求,。同時，在整個稀土永磁材料的核心知識產(chǎn)權(quán),、熱壓熱變形,、晶粒細化等最先進的制備技術(shù)及連續(xù)化智能化裝備等領(lǐng)域，仍然同美國,、日本等發(fā)達國家存在不小的差距,。
（3）稀土發(fā)光材料
稀土是熒光粉的關(guān)鍵元素，在照明燈,、顯示器,、智能便攜式設(shè)備當中都有應(yīng)用。在發(fā)光材料領(lǐng)域,，以白光發(fā)光二極管（LED）用照明與顯示材料來說,，三菱化學(xué)株式會社、電氣化學(xué)株式會社,、日亞化學(xué)工業(yè)株式會社等日本企業(yè)在全球市場的生產(chǎn)量,、銷售量、資產(chǎn)總額等方面占據(jù)絕對優(yōu)勢,。而我國的白光LED熒光粉國產(chǎn)化率也從2000年的不足5%提升至目前的約85%,，但在創(chuàng)新驅(qū)動力與自我提升能力方面，我國企業(yè)與國外仍有一定的技術(shù)差距,。
我國較有行業(yè)影響力的企業(yè)主要有有研稀土新材料股份有限公司,、江蘇博睿光電有限公司、江門科恒實業(yè)股份有限公司,。有研稀土聯(lián)合支持下游應(yīng)用企業(yè)開發(fā)適用于全光譜和LED光源的新型高效熒光粉,，設(shè)計用于高顯色性LED照明、紫/藍光激發(fā)的高端熒光粉,，在國內(nèi)多家LED企業(yè)獲得應(yīng)用,，并獲得顯著的經(jīng)濟效益。中科院福建物構(gòu)所鄧水全研究團隊首次揭示了熒光粉材料熱致發(fā)光藍移和熱致發(fā)光效率降低的微觀物理機制,，為建立一般性的熱相關(guān)的發(fā)光理論奠定了基礎(chǔ),。
（4）稀土催化材料
稀土在用作催化劑或催化組分時具有獨特的化學(xué)性質(zhì),，并在化石燃料催化燃燒、工業(yè)廢氣凈化,、固態(tài)電池等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,。稀土元素的存在可以使催化劑性能顯著提高，但是目前存在著許多挑戰(zhàn),，特別是如何利用其在新的催化過程或催化劑（能量型和環(huán)境型催化劑）中的應(yīng)用,。
與世界同類催化劑相比，國產(chǎn)裂化催化劑在使用性能上已達到相同水平,。但在機動車尾氣凈化催化劑,、火電廠用高溫工業(yè)廢氣脫硝催化劑領(lǐng)域，如鈰鋯稀土儲氧材料,、改性氧化鋁涂層等關(guān)鍵材料,，大尺寸、超薄壁載體（>600目）規(guī)�,；a(chǎn),，以及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)與裝備等方面，與國外先進水平仍有一定差距,。
（5）稀土儲氫材料
稀土儲氫材料在較低溫度下可吸放氫氣,，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ懿牧虾途G色能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略材料。稀土儲氫合金是目前所有儲氫材料中性能最佳,，且唯一實現(xiàn)大規(guī)模商用化的儲氫材料,，主要應(yīng)用于高性能的可充電鎳氫電池。
目前,，世界上95%的稀土儲氫材料由中國和日本提供,，產(chǎn)量超過全球總量的70%。雖然我國稀土儲量豐富,，為儲氫材料行業(yè)的發(fā)展提供充足的原材料市場保證,，但稀土儲氫材料成本偏高、儲氫量小,、吸收氫氣后電池體積高度膨脹,，易粉化，也成為制約其發(fā)展的一個主要因素,。
（6）稀土拋光材料
稀土拋光粉作為高效拋光劑,，具有化學(xué)溶解和機械拋光作用。其中,，鈰基拋光粉具有拋光效率高,、粒度均勻、硬度適中、拋光質(zhì)量好等優(yōu)點,，被稱為“拋光粉之王”,。高鈰拋光粉主要用于半導(dǎo)體元件,，中鈰拋光粉主要用于液晶顯示,，低鈰拋光粉主要用于手機蓋板等材料。
目前,，我國中低檔稀土拋光粉的規(guī)模和技術(shù)比較成熟,，但在高端應(yīng)用領(lǐng)域仍與國外存在一定差距，其技術(shù)瓶頸主要表現(xiàn)在：生產(chǎn)工藝落后,，導(dǎo)致拋光粉的粒徑和晶粒形狀不同,，嚴重影響拋光粉的拋光性能以及大顆粒及雜質(zhì)難以消除，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的穩(wěn)定性差,。我國稀土拋光粉發(fā)展迅速,，由于5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用和對LCD磨料的高需求，硅片和半導(dǎo)體的出貨量創(chuàng)下新高,，未來將進一步帶動稀土拋光粉市場放量,。
（7）稀土電極材料
近年來，稀土電極材料由于電化學(xué)活性位點眾多,、具有高穩(wěn)定性,、高離子電導(dǎo)率、電極-電解質(zhì)界面間傳質(zhì)反應(yīng)快等特點引起了廣泛關(guān)注,。
雖然稀土金屬元素或氧化物基電極可以改善電極材料性能缺陷,，表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性能，然而在影響電極材料的穩(wěn)定性,、材料合成效率方面仍存在許多問題有待解決,。
（8）稀土陶瓷材料
稀土廣泛應(yīng)用于氧化鋁、氧化鋯,、碳化硅等結(jié)構(gòu)陶瓷以及超導(dǎo),、磁性、敏感,、壓電,、介電陶瓷等功能性陶瓷。稀土陶瓷材料可以提高材料的機械,、化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)性能,。但國稀土陶瓷材料生產(chǎn)過程控制與國外存在較大差距，仍要大量依賴進口的稀土陶瓷超細粉體材料,。
（9）稀土屏蔽材料
稀土元素是屏蔽中子和伽馬射線復(fù)合屏蔽材料的重要成分,。雖然我國對功能性稀土屏蔽材料的研究已經(jīng)有多年，但其柔韌性、力學(xué)性能和屏蔽性能之間的平衡仍然面臨挑戰(zhàn),。因此,，未來制備可自由剪切粘貼的新型柔性中子屏蔽材料是一種趨勢。
（10）稀土抗菌材料
稀土是天然,、優(yōu)良的抗菌材料,，可降低抗菌材料的生產(chǎn)成本。稀土及其配合物的抗菌機理可以解釋為抑制微生物的呼吸作用,，另一方面,，稀土離子可以通過RNA結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成來抑制細菌生長,。從多元化應(yīng)用場景來看,，稀土協(xié)同抗菌機理有待進一步深入解釋，并且需要關(guān)注其持久抗菌能力,。
結(jié)語
著眼未來,，我們應(yīng)更加注重全球化視角下的稀土功能材料的自主創(chuàng)新能力建設(shè)，包括核心技術(shù)的掌控,、與國際先進技術(shù)的學(xué)習(xí)和融合,，以及稀土功能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的堅守和做大做強。
參考文獻
朱明剛,，等：稀土功能材料2035發(fā)展戰(zhàn)略研究,，鋼鐵研究總院
高凌宇，等：稀土功能材料研究應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,，湖南稀土金屬材料研究院有限責任公司
羅翔,，等：全球稀土新材料的技術(shù)演進及中國稀土產(chǎn)業(yè)鏈延伸的方向選擇，江西理工大學(xué)
郭文娟,，等：稀土功能材料關(guān)鍵核心技術(shù)識別與競爭態(tài)勢研究,，中國科學(xué)院武漢文獻情報中心
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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