元素周期表中有一組神奇的元素，在很多領域都發揮著舉足輕重的作用，被稱為＂工業界的維生素＂，這組元素就是稀土元素。
特別是電力時代中稀土的作用更是前所未有的突出，為什么這么說？人的力量和耐力都是有限的，在工業革命之前牲口是大規模生產的主要動力擔當。工業時代機器代人極大地提高了生產效率，如先是蒸汽機，內燃機作為動力輸出裝置，所帶來的生產力爆發相信不用過多介紹，到了電力時代這種動力輸出裝置換為電動機，相比于內燃機更方便更快捷不但在工業界，更是走進千家萬戶。電機里主要元件是線圈和永磁體，永磁材料的性能非常重要，而正是稀土極大地提升了永磁材料的性能，同時也提升了電機的性能，直到今天稀土永磁電機仍是高端電機的代表，如電動汽車，節能電機，工業機器人等。
但稀土的作用不僅僅如此，稀土廣泛應用于新能源、新材料、航天航空和國防等領域，已被美國、歐盟和日本等列為戰略性礦產資源。在新一輪的技術變革和產業升級中，稀土的戰略性價值受到全球的共同關注。下面就和大家詳細聊一下稀土的前世今生。
稀土元素（Rare Earth Elements, REEs）是一組具有類似化學性質的17種金屬元素，包括鑭系元素（鑭到镥）以及鈧（Sc）和釔（Y）。雖然名字中有“稀”字，但這些元素在地殼中的總儲量并不罕見，只是分布分散，開采和提純成本較高，因此被稱為“稀土”。
一、 稀土的應用領域
稀土被譽為“工業維生素”，被應用于各行各業，因其在高科技、新能源、軍事等領域的關鍵作用成為現代技術發展的基礎。
圖 1 稀土應用及比例
1. 永磁材料
在19世紀20年代，世界上第一臺電機是由永磁體產生勵磁磁場的，當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，制成的電機體積龐大，很快被電勵磁電機所取代。20世紀30年代，鋁鎳鈷永磁和50年代的鐵氧體永磁相繼問世，雖然提高了磁性能，但矯頑力和剩磁密度仍有限，未能完全滿足高功率和小型化的需求。直到20世紀60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁（統稱稀土永磁）的出現，才真正推動了永磁電機的發展。稀土永磁具有高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性退磁曲線的優異磁性能，特別適合制造永磁電機。 相信70后的玩具之一就是幾塊磁鐵，有多種玩法，但那時一般都是黑色如石頭般的磁鐵，應該就是鐵氧體，磁力遠不如現在的釹鐵硼磁鐵。
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釹鐵硼（NdFeB）磁體是最重要的稀土應用，廣泛用于風力發電、混合動力汽車、電機、揚聲器等。
摻鉺光纖放大器是光通訊領域上的一次革命，因為光信號傳輸過程會有損耗，在摻鉺光纖放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）問世以前，為了克服光傳輸中的損耗，每傳輸一段距離都要進行“復位”，即把傳輸后的弱光信號轉換成電信號，經過放大、整形、定時后再去轉換成一定強度的光信號。隨著傳輸數據量的提高，“復位”的難度也隨之提高，成了信號傳輸容量擴大的“瓶頸”。EDFA的問世及實用化，實現了直接光放大，節省了大量的中間光-電-光的復位中繼器，使得傳輸中的光纖損耗不再成為主要問題，同時使傳輸鏈路“透明化”，簡化了系統，成倍地擴大了傳輸容量，促進了真正意義上的密集波分復用（DWDM）技術的飛速發展，是光通訊領域上的一次革命。 摻釹釔鋁石榴石（Nd 鉺的另一個應用熱點是激光，尤其是用作醫用激光材料。鉺激光是一種固體脈沖激光，波長為2940nm，能被人體組織中的水分子強烈吸收，從而可以非常精確地切割、磨削和切除軟組織。 鉺YAG激光還被用做白內障摘除。因為白內障晶體的主要成分是水，鉺激光能量低，易被水吸收，將是一種很有發展前景的摘除白內障的手術方法。鉺激光治療儀正為激光外科開辟出越來越廣闊的應用領域。 鑭和鈰用于制造高折射率玻璃和相機鏡頭。 稀土在風力發電機中的應用主要體現在永磁材料的制造上，這些材料是現代高效風力發電機的核心部件。永磁體主要由稀土元素釹（Nd）、鐵（Fe）、硼（B）制成，即釹鐵硼永磁體。此外，鏑（Dy）和鋱（Tb）也常被添加以增強磁體的耐高溫性能和穩定性。 風力發電機中使用的稀土永磁體具有高磁能積和優異的磁性能，使發電機能夠在更小體積、更輕質量的情況下提供更高的效率。這不僅減少了發電機的維護成本，還提高了風力發電系統的整體可靠性和經濟性。 特別是在直驅式風力發電機中，稀土永磁體可以省去傳統發電機中的齒輪箱，使結構更簡潔、能量損失更小，因此更適用于大型或海上風力發電場。稀土的加入顯著提升了風力發電設備的技術水平，為綠色能源發展提供了重要支持。 電動汽車普遍采用高效的永磁同步電機（PMSM），其核心組件是由稀土元素釹（Nd）、鐵（Fe）、硼（B）組成的釹鐵硼永磁體。 圖 3 永磁同步電機，Permanent magnets 為永磁體 圖片來源https://avvale.co.uk/ 高效率：稀土永磁體具有高磁能積和優異的磁性能，能提高電機效率，減少能量損耗。 小型化和輕量化：稀土永磁體使電機體積更小、重量更輕，有助于降低整車重量、增加續航里程。 耐高溫性能：鏑（Dy）和鋱（Tb）常被添加，以增強磁體在高溫工作環境下的性能穩定性。 值得一提的是，我國擁有豐富的稀土資源，并在產業控制方面具備強大實力。我們的稀土永磁材料和稀土永磁電機的科研水平已達到國際領先地位，這為永磁同步電機的廣泛應用提供了堅實的支撐。 稀土金屬（如鑭、釔等）與其他金屬形成的稀土合金是性能優異的儲氫材料，能夠以較高密度儲存氫氣。 稀土氧化物（如鈰氧化物，CeO?）被廣泛用于燃料電池的催化劑支持材料： 稀土材料（如釔鐵石榴石，YIG）用于雷達中的微波器件： 稀土在紅外線探測器中的應用主要體現在提升探測性能和靈敏度，廣泛用于軍事、航天、醫療和環境監測等領域。以下是主要應用領域： 稀土元素（如鉺 Er、鐿 Yb、鈥 Ho）被廣泛用于紅外探測器材料中，利用其特殊的光學特性： 稀土元素如鑭（La）和鈰（Ce）被用于制造光纖激光器或放大器，作為增益介質： 稀土氧化物（如鉺氧化物 Er?O?）被用于制備高性能紅外探測傳感器： 冶金行業中稀土應用相對上面來說有些普通，但也想和大家介紹一下，本人在學習階段沒少接觸使用稀土，甚至于整個實驗室的師兄弟們都托稀土的福才能順利畢業。材料中只加百分之零點幾就會優化材料的性能，起到改變雜質形態，細化晶粒等作用。如含鈧的鋁合金，包鋼的稀土高強鋼等。
3. 光學與激光技術
儲氫材料
燃料電池催化劑
5. 軍事應用
（1） 稀土摻雜材料
（2） 紅外增益介質
（3） 稀土基傳感器
稀土增強的紅外探測器廣泛用于紅外制導、目標識別和衛星監測中，因其高精度和高靈敏度性能受到重視。
6. 冶金行業
稀土被譽為“工業維生素”，是現代工業和高新技術發展的關鍵資源。稀土元素具有獨特的物理化學性質，廣泛應用于航空航天、新能源、電子信息、醫療設備等領域。在永磁材料、催化劑、熒光體等高科技產品中，稀土不可或缺。例如，稀土永磁材料顯著提升了電動汽車、電機和風力發電機的效率。此外，稀土在國防領域也具有重要戰略意義，用于制造導彈、雷達和激光武器。然而，由于稀土資源分布不均、開采成本高及環境影響大，其供應穩定性備受關注。合理開發和高效利用稀土，對推動技術創新和保障國家經濟安全具有重要作用。
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