稀土成為現代高科技產品的「維生素」

2014年8月7日，世界貿易組織對美國、歐盟、日本訴中國稀土、鎢、鉬相關產品出口管理措施案做出最終裁決，認定中方涉案產品的出口關稅和出口配額措施不符合有關世貿規則和中方加入世貿組織的承諾。2015年，中國相繼取消了稀土產品的出口配額和出口關稅，持續兩年多的「美國訴中國稀土案」暫時塵埃落定，世界大國之間爭奪稀土資源的明爭暗鬥卻遠未結束。

含有稀土資源的礦石（來源：新華社）

稀土到底具備何等魅力，竟然引得諸多大國如此費盡心機？其實，稀土既不「稀」也不「土」，而是對一些金屬元素氧化物的統稱。稀土元素包括元素周期表中從57至71號的15種鑭系元素，以及性質相近的21號元素鈧和39號元素釔，共計17種金屬元素。早期化學家把不溶於水的化學物質稱為「土」，這些在當時十分難得的金屬氧化物便被人們稱為稀土。稀土元素按原子序數和質量的大小常被分為以鑭為代表的輕稀土和以鋱為代表的重稀土，也可把稀土元素更細微地劃分為輕、中、重三個組別。

在100多種化學元素的大家庭中，稀土元素是一個化學、物理性質差異十分微小的小團體。因為具備獨特的電子結構，稀土元素化合物是性能優異的發光材料與磁性材料，在催化劑、冶金以及光學、陶瓷等諸多產業中有著廣泛的應用。稀土材料元器件的研發生產水平，與一個國家高科技產業在世界上所處的地位幾乎呈現正比關係。處於世界產業鏈頂端的美國、日本等國家和歐盟，同時也是稀土消費大國與稀土高科技產品的研發生產大國。

稀土元素的實際儲量並不稀少，主要礦藏分布於中國、美國、俄羅斯、印度等國。根據國務院2012年發布的《中國的稀土狀況與政策》白皮書記載，中國稀土儲量約佔世界總儲量的23%，是世界公認的稀土資源大國之一。以豐富的稀土礦藏為基礎，中國建立起了全球首屈一指的稀土產業。根據美國審計總署統計，2015年全球總計供應稀土原材料12.4萬噸，其中84.7%的產量由中國生產。

區區十幾萬噸的產量，與動輒以千萬、億噸計量的有色金屬、鋼鐵相比簡直不值一提，然而這並不影響稀土作為重要戰略資源的地位。如同人體不能缺少數量很少但卻至關重要的維生素一樣，激光與新光源、信息技術、新能源、新材料等諸多高科技產業也離不開稀土。身兼發光材料、電性材料、磁性材料、催化劑、冶金原料以及拋光劑、玻璃陶瓷原料等多種「職務」，稀土是一位不折不扣的「關鍵先生」。

由於電子層結構相當特殊，不少稀土元素有著容易「衝動」的「怪脾氣」。它們吸收合適的能量便會激發產生複雜的電子能級躍遷，隨後便會發出色彩各異的熒光。稀土發光材料大多具有優異的光學性能，可發射涵蓋從紫外（＜380?納米）到可見（380～780?納米）直至近紅外（780～2500?納米）的光。在震驚世界的「9·11」事件中，安裝於原美國世貿中心救生通道中的熒光指示系統幫助數千人逃離了絕境，創造這一奇蹟的正是稀土蓄光型自發光材料，即稀土長餘輝發光材料。自從1996年我國實施綠色照明工程以來，數十億隻節能燈走進了千家萬戶。節能燈純正明亮的色光來自高質量的熒光塗層，而熒光塗層中的絕對主角正是稀土熒光粉。更加節電的LED照明產品在我國的普及速度也在加快，而LED照明燈珠同樣使用了稀土熒光粉。

從太平洋海底提取的稀土樣本（來源：新華社）

在紫外或可見光的照射下發光的過程被稱為光致發光，如上述提到的LED照明燈中熒光粉的發光；在電場作用下的發光過程則被稱作電致發光，利用有機電致發光材料製備的器件稱為有機發光二極體（OLED）。OLED屏幕不僅顯示效果令人驚艷，還可以製成柔性顯示，為可穿戴設備和虛擬顯示技術的發展提供了技術支持，是最具競爭力的新一代顯示技術。稀土元素銪和鋱化合物能發射出鮮艷的紅光和綠光，非常適合用於三基色OLED顯示材料。我國研製的稀土鋱和銪化合物的OLED器件效率一直保持世界領先水平，並且仍在努力取得新的進步。

配製生產高效照明節能燈的稀土熒光粉

（來源：新華社）

有著「神光」之稱的激光是物質分子受激振蕩發出的定向強光，激光器是人類在20世紀最重大的發明之一。激光元器件是稀土材料大放異彩的舞台，無論是固態激光材料中的摻釹釔鋁石榴石晶體，液態激光材料中的稀土螯合物溶液，還是氣態激光材料中的稀土金屬銪與氦氣混合蒸氣，都為激光產業的發展立下了汗馬功勞。

柔性可摺疊有機發光二極體顯示屏（來源：新華社）

與其他金屬的化合物具備超強的永磁特性，這是一些稀土元素的又一個「怪脾氣」。稀土永磁材料的性能遠超鐵氧體這類傳統磁性材料，其中尤以釹鐵硼永磁體的應用最為廣泛。性能優異的稀土永磁材料易於小型化，因此給電子信息、通信、家電、新型電機等一系列產業帶來了革命性的變化。迅猛發展的稀土磁性材料需求強勁，已經在稀土材料產業中佔據了相當大的市場份額。

放眼身邊的電腦、手機以及家用電器與交通工具，其中幾乎都隱藏著高性能稀土磁體的身影。提供海量存儲功能的電腦機械硬碟用帶有磁性塗層的碟片記錄信息，依靠帶有磁芯的電機驅動碟片，並用巨磁阻磁頭完成讀寫，這些元器件都無一例外地使用稀土磁性材料。手機中的微型話筒、揚聲器必須使用稀土永磁體製造，提供振動功能的微型馬達同樣離不開稀土永磁材料。新能源汽車搭載的精密電機，大多使用釹鐵硼磁體打造強勁的動力心臟。

除了在新能源汽車中的應用，稀土材料對整個新能源產業的發展同樣至關重要。稀土近紅外光轉換材料可以將能級較低的近紅外光轉換為能在太陽能板中產生電流的高能級光子。太陽能電池的光電轉換效率因此可能提升30%甚至更高，可以大大提高太陽能發電的效益。

燃料電池可以將化學燃料中的化學能直接轉換為電能，具有高效、環保、安靜的優點。其中固體燃料電池採用固體氧化物作為傳輸電流的電解質，可以直接使用各種可燃性氣體作為燃料，是一類極具前景的綠色新能源技術。固體氧化鋯—氧化釔是當前比較成熟的固體燃料電池電解質材料之一，其他稀土元素在固體燃料電池中也有應用。

作為一種成熟的清潔能源，鎳氫電池在新能源汽車以及電子產品中的使用相當普及。以稀土元素鑭加入鎳基製成的鑭鎳系儲氫合金，是鎳氫電池中最為常用的固體儲氫材料之一。科學家正在研究使用其他稀土元素作為儲氫材料的可行性，以期在提升安全與性能的同時，更加充分地挖掘鎳氫電池的性能潛力。

在催化劑、冶金機械、玻璃陶瓷、拋光劑、醫療、紡織、農業等產業中，稀土材料同樣表現出了巨大的應用潛能。以一輛油電混動新能源汽車為例，汽車鋼板中添加了稀土元素，可以改良鋼材的性能與質量；汽車的電動馬達中使用了稀土永磁材料，鎳氫蓄電池中則使用了稀土儲氫材料；汽車尾氣凈化器中添加了鈰、釔等稀土元素的氧化物，以期減少貴金屬觸媒用量並提高凈化效率。行車電腦、倒車雷達及音響設備中，都要使用稀土磁性材料和稀土發光材料；汽車玻璃、部分零部件的精密拋光，離不開氧化鈰稀土拋光粉；甚至連汽車使用的燃油，都是由使用稀土催化劑的石化工廠生產的。可以毫不誇張地說，稀土材料和元器件在社會生活中無處不在，它們早已經滲透進現代產業的每一個方面。

我們更加不能忽視的是，與稀土相關的新技術、新材料幾乎都是軍民兩用的。高科技稀土材料既可以用來生產汽車、家電與消費電子產品，也可以使軍機、坦克和戰艦如虎添翼，導彈、雷達和軍用衛星、軍用通信系統耳聰目明。只有把握稀土資源的主導權，趕超並最終引領稀土產業科技的潮流，才能保證我國在可能爆發的高科技戰爭中立於不敗之地，保證我國擁有足以捍衛國家安全與利益的強大國防力量。

令人感到非常遺憾的是，我國稀土產業依然徘徊於產業鏈的中低端，並未獲得與規模相稱的地位與效益。中國稀土產業的現狀是稀土氧化物、金屬原料等上游產品量大質優，以稀土功能材料為代表的中游產品產能較完備，把稀土材料轉換為高科技元器件及產品卻一直是我國稀土產業的瓶頸與短板。由於我國稀土行業集中度較低，盲目、非法開採加工導致的無序交易嚴重，加之稀土原料定價權的長期缺失，中國稀土「黃金當土賣」的亂象長期存在。

經歷了「美國訴中國稀土案」敗訴的中國稀土產業，在2015年上演了出口大增、價格暴跌的悲慘一幕。一些稀土原料的價格一夜回到了十年前，主要稀土企業因此深陷虧損泥潭。我國稀土產業的不利形勢，一方面與國際大宗商品價格低迷的大背景有關，另一方面也是我國稀土科技水平與先進國家存在明顯差距，缺乏行業主導權與產品定價權的必然結果。

具有種類齊全的豐厚資源家底，背靠需求持續增長的國內市場，擁有多年積累的產業技術基礎，暫時處於逆境的中國稀土產業依然大有希望。隨著我國完成六大稀土集團的資源整合，稀土開採、加工的調控得以加強，打擊非法稀土生產與交易的行動也日益取得成效。設立稀土國家儲備制度與嘗試開展稀土期貨交易，也有利於我國稀土行業早日走出寒冬。隨著「十三五」規劃與「中國製造2025」相關規劃與政策的逐步實施、我國經濟轉型與產業升級的有序推進，作為「工業維生素」的稀土資源必然會迎來更多的市場機遇。歷經風雨的中國稀土產業，在不久的將來必將見到絢麗的彩虹。

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