中國(guó)粉體網(wǎng)訊 稀土元素（15個(gè)鑭系元素、釔、鈧共17個(gè)元素的總稱）因其獨(dú)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(jī)器人、電子信息、航空航天、國(guó)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(guó)在全球稀土價(jià)值鏈中尚未擺脫“低端鎖定”的不利局面

近年來(lái)，以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家以“舉國(guó)體制+全球陣營(yíng)”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(duì)中國(guó)稀土礦產(chǎn)品和稀土新材料的進(jìn)口依賴，試圖通過(guò)“全面脫鉤”的方式對(duì)中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈進(jìn)行戰(zhàn)略遏制和圍堵孤立。正因如此，我國(guó)將稀土列為國(guó)家重點(diǎn)管控和發(fā)展的戰(zhàn)略資源，并在《中國(guó)制造2025》等國(guó)家中長(zhǎng)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(diǎn)發(fā)展。

稀土是我國(guó)具有國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的重要戰(zhàn)略資源和優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。但實(shí)際上，我國(guó)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(shì)。

以稀土功能材料在我國(guó)的稀土消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)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(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比最高超過(guò)40%；冶金和機(jī)械、石油化工、玻璃陶瓷占比分別約為12%、9%和8%，儲(chǔ)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(guò)incoPta專利數(shù)據(jù)庫(kù)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(guó)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；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(guó)、日本技術(shù)相當(dāng)。我國(guó)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(duì)較小，但仍有很大提升空間。

放眼全球，我國(guó)在更大的稀土價(jià)值鏈中還長(zhǎng)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(shì)

（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(huì)社、美國(guó)霍尼韋爾國(guó)際公司等世界500強(qiáng)企業(yè)。我國(guó)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(guò)多年科技攻關(guān)，我國(guó)在高純稀土金屬及合金領(lǐng)域也有了一些突破性進(jìn)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(shí)現(xiàn)利潤(rùn)3000萬(wàn)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(shí)現(xiàn)了高性能釹鐵硼晶間擴(kuò)散鋱/鏑靶材的規(guī)�；�生產(chǎn)。

不過(guò)我國(guó)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(dá)國(guó)家存在較大差距，主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)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(wèn)題，限制了我國(guó)在稀土新材料方面的自主創(chuàng)新和高端應(yīng)用開(kāi)發(fā)。所以，未來(lái)有必要解決高純稀土金屬及合金靶材國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。

（2）稀土永磁材料

燒結(jié)釹鐵硼磁體在風(fēng)力發(fā)電、混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車等新能源汽車、節(jié)能家電、工業(yè)機(jī)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(zhǎng)潛力。

盡管我國(guó)已成為全球最大的稀土永磁材料生產(chǎn)國(guó)，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(guó)的稀土永磁材料產(chǎn)品，目前還無(wú)法滿足高檔機(jī)器人、第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）、光刻機(jī)等新興產(chǎn)業(yè)對(duì)高端永磁體的技術(shù)需求。同時(shí)，在整個(gè)稀土永磁材料的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)、熱壓熱變形、晶粒細(xì)化等最先進(jìn)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(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)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(dāng)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(lái)說(shuō)，三菱化學(xué)株式會(huì)社、電氣化學(xué)株式會(huì)社、日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社等日本企業(yè)在全球市場(chǎng)的生產(chǎn)量、銷售量、資產(chǎn)總額等方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而我國(guó)的白光LED熒光粉國(guó)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(dòng)力與自我提升能力方面，我國(guó)企業(yè)與國(guó)外仍有一定的技術(shù)差距。

我國(guó)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(mén)科恒實(shí)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(kāi)發(fā)適用于全光譜和LED光源的新型高效熒光粉，設(shè)計(jì)用于高顯色性LED照明、紫/藍(lán)光激發(fā)的高端熒光粉，在國(guó)內(nèi)多家LED企業(yè)獲得應(yīng)用，并獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。中科院福建物構(gòu)所鄧水全研究團(tuán)隊(duì)首次揭示了熒光粉材料熱致發(fā)光藍(lán)移和熱致發(fā)光效率降低的微觀物理機(jī)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(shí)具有獨(dú)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(guò)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(guó)產(chǎn)裂化催化劑在使用性能上已達(dá)到相同水平。但在機(jī)動(dòng)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(chǔ)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)模化生產(chǎn)，以及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)與裝備等方面，與國(guó)外先進(jìn)水平仍有一定差距。

（5）稀土儲(chǔ)氫材料

稀土儲(chǔ)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(chǔ)氫合金是目前所有儲(chǔ)氫材料中性能最佳，且唯一實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的儲(chǔ)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(chǔ)氫材料由中國(guó)和日本提供，產(chǎn)量超過(guò)全球總量的70%。雖然我國(guó)稀土儲(chǔ)量豐富，為儲(chǔ)氫材料行業(yè)的發(fā)展提供充足的原材料市場(chǎng)保證，但稀土儲(chǔ)氫材料成本偏高、儲(chǔ)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(gè)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(jī)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(diǎn)，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(jī)蓋板等材料。

目前，我國(guó)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(guó)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(yán)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(guó)稀土拋光粉發(fā)展迅速，由于5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用和對(duì)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(lái)將進(jìn)一步帶動(dòng)稀土拋光粉市場(chǎng)放量。

（7）稀土電極材料

近年來(lái)，稀土電極材料由于電化學(xué)活性位點(diǎn)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(diǎn)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(wèn)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(jī)械、化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)性能。但國(guó)稀土陶瓷材料生產(chǎn)過(guò)程控制與國(guó)外存在較大差距，仍要大量依賴進(jìn)口的稀土陶瓷超細(xì)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(guó)對(duì)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(lái)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(shì)。

（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(jī)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(guò)RNA結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成來(lái)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。從多元化應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，稀土協(xié)同抗菌機(jī)理有待進(jìn)一步深入解釋，并且需要關(guān)注其持久抗菌能力。

結(jié)語(yǔ)

著眼未來(lái)，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(guó)際先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)和融合，以及稀土功能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的堅(jiān)守和做大做強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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(shì)，湖南稀土金屬材料研究院有限責(zé)任公司

羅翔，等：全球稀土新材料的技術(shù)演進(jìn)及中國(guó)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(shí)別與競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)研究，中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除!