中國若失去稀土等于在高科技領域“失守”
本月13日，美國聯(lián)合歐盟和日本向世界貿(mào)易組織提起的針對中國限制稀土出口的貿(mào)易訴訟已到60天時限，依據(jù)規(guī)則，美歐日有可能要求WTO成立工作小組進行調(diào)查。
西方國家為何在稀土問題上如此較勁兒？日前，由中國科協(xié)舉辦的“科學家與媒體面對面”活動上，權威專家圍繞“稀土與我們的日常生活”主題進行了講演交流。許多讀者可能還沒有注意到，稀土與我們的現(xiàn)代生活已經(jīng)有了如此緊密的聯(lián)系，以至于如果沒有了它們，許多身邊司空見慣的事物根本就不可能出現(xiàn)。
稀土，如果只是望文生義地理解，大約是一種十分稀少的土壤。其實，這個名詞來自于當年發(fā)現(xiàn)它們時的誤解，而實際上，稀土并不稀少，當然也不是什么土壤，它是17種某些性能相近的金屬元素的統(tǒng)稱。1787年，發(fā)現(xiàn)了稀土的第一個元素，直到1945年，才發(fā)現(xiàn)了稀土的最后一個元素，加起來有將近兩百年的歷史。
2009年9月28日美國《華爾街日報》稱，如果沒有稀土，“我們將不再有電視屏幕、電腦硬盤、光纖電纜、數(shù)碼相機和大多數(shù)醫(yī)療成像設備�！薄皼]有稀土，你還得告別航天發(fā)射和衛(wèi)星，全球的煉油系統(tǒng)也會停轉(zhuǎn)。”
特殊電子結(jié)構(gòu)讓稀土具有奇妙特性
稀土實際上是17個元素的總稱，是元素周期表57-71號的15個鑭系元素，再加上和它性質(zhì)相近的21號鈧和39號釔元素的總稱。
稀土分類的方法多種多樣，目前比較通行的分類方法就是分為輕稀土和中重稀土。
稀土的電子層結(jié)構(gòu)跟別的元素不太一樣，有個4f電子層，外面的電子數(shù)是一樣的，它們的性質(zhì)非常接近。稀土元素由于特殊的原子核外電子結(jié)構(gòu)，而體現(xiàn)出其他諸多元素所不具備的光、電、磁、熱等特性，將其加入到傳統(tǒng)材料中之后，可賦予這些材料新的特性和性能，并可應用于許多高新技術領域。
中國稀土學會副秘書長張安文說，稀土發(fā)現(xiàn)以前，人類也能生活，但發(fā)現(xiàn)和運用了稀土以后，我們的生活更精彩。可以說，現(xiàn)代高新技術很多都離不開稀土。
稀土的應用是十分廣泛的。主要可以分為發(fā)光材料、永磁材料、貯氫材料等幾個領域。
沒有稀土就沒有彩色電視機
中國稀土學會發(fā)光專業(yè)委員會副主任委員莊衛(wèi)東說，發(fā)光是早期最重要的稀土應用方向，現(xiàn)在也依然非常重要。它的特點是使用重稀土，主要起到激活劑的作用。
發(fā)光領域最主要的應用分兩大方面，第一就是顯示�，F(xiàn)在家家戶戶基本上離不開彩電，但很少有人知道，電視原來只能看到黑白電視，只有有了稀土發(fā)光材料，才能出現(xiàn)彩色電視。
說到顯示，計算機、手機、照相機……哪一樣也離不開顯示器，而它們都要用到稀土發(fā)光材料。
發(fā)光領域應用的另一方面是照明。原來沒有稀土之前也可以照明，愛迪生發(fā)明的燈泡是不用稀土的，后來的日光燈也可以不含稀土。但是有了稀土以后，制作出來的節(jié)能燈光效提高，顯色效果也變好，各種各樣的裝飾效果也都可以出來，讓照明進入了一個新的時代。下一代運用稀土的光源是LED燈，因為它比較貴，老百姓現(xiàn)在還很少用，實際上它的光效比節(jié)能燈更好，一些公共應用的領域目前正在逐漸展開使用。
還有稀土的長余輝發(fā)光材料，在地鐵里可以看到，沒電的時候也可以發(fā)光，可以指引逃生。
在這些發(fā)光材料中，稀土的用量雖然不多，卻不可缺少，就好比“維生素”一樣不可或缺。
每個人身上都可能有四五塊稀土
鋼鐵研究總院教授、博導朱明剛說，如果在發(fā)光材料中稀土相當于“維生素”，那么對于稀土永磁等功能材料來說，已經(jīng)是“骨架”的概念了，它的用量占到總用量的30%左右。
稀土永磁材料最大的應用在電機上。稀土永磁電機的好處就是體積小而且效率高。比如過去我們用鐵氧體的電機在電梯上，不但體積大，而且一年需要維修好多次。稀土永磁電機安全可靠性比較好，可以大大減少維修工作量以及由此帶來的麻煩。
現(xiàn)在到醫(yī)院檢查普遍用到核磁共振，這里面使用的就是稀土永磁材料，大概每一臺用2噸至5噸。相比之下，如果使用鐵氧體就需要20噸。我們現(xiàn)在用的高效、節(jié)能變頻空調(diào)，也需要用到稀土永磁材料。
現(xiàn)代高技術產(chǎn)品中很多都需要用到稀土材料，比如電腦硬盤驅(qū)動器里的驅(qū)動電機需要稀土永磁材料，手機、數(shù)碼相機要用到稀土永磁材料，耳機要用到稀土高頻材料，甚至眼鏡中也會用到稀土材料�？梢哉f，我們每個人身上都可能有四五塊稀土。
電動汽車發(fā)展對稀土有極大需求
朱明剛說，稀土另一個重要的用途就是作為稀土貯氫材料。我們現(xiàn)在所有的五號、七號充電電池，大部分是鎳氫電池，這種材料是上世紀六十年代飛利浦公司發(fā)現(xiàn)的，具有優(yōu)異的貯氫性能。
稀土作為貯氫材料，電動汽車將是最大的一個應用市場，電動汽車最需要解決的是兩個問題，一個是驅(qū)動電機，需要用到永磁材料，再有就是電池的問題。過去的電池，放六個月電量就衰減70%，放到兩年就衰減沒了�，F(xiàn)在研究的下一代電池，自放電率非常少，到了三年的時候，還有75%，一節(jié)放電率低的鎳氫電池可以充電使用一千到兩千次。
導彈制導系統(tǒng)離不開稀土材料
有人把稀土金屬稱為“戰(zhàn)爭金屬”，幾乎所有高科技武器都有稀土的身影。稀土永磁材料主要用于制造慣性導航系統(tǒng)的各類陀螺儀、加速度計、力矩電機等核心慣性測量元件，這些測量元件主要用于測量飛機、艦船、導彈等物體的運動參數(shù)，計算出實際運動的軌跡，使打擊精度更高。現(xiàn)在幾乎所有的導彈上都使用這種慣性導航系統(tǒng)。
在伊拉克戰(zhàn)爭中，為什么美國的M1坦克總是能夠先發(fā)現(xiàn)敵情并進行準確打擊？因為該坦克裝備了稀土材料的激光測距機，這種測距機在晴朗的白天觀瞄距離可以達到4000米，而普通T-72坦克的激光測距機在相同的條件下測距不超過2000米。
我國的潛艇，過去噪聲比較大，一出去就被別人發(fā)現(xiàn)了。現(xiàn)在改用永磁電機推進的核潛艇，靜音效果是非常好的。
其實，除了我們上面列舉的這些，稀土應用的廣泛簡直可以出乎你的意料。比如，現(xiàn)代紡織品用稀土去染色，色彩非常鮮艷，在不同的陽光下有不同的顏色。稀土用到化妝品防曬霜上可以把紫外線轉(zhuǎn)為紅外線，減少紫外線對皮膚的灼傷，還有增白的效果�？梢哉f，在現(xiàn)代世界中，稀土已經(jīng)滲透到我們生活的各個方面。
延伸閱讀
高科技領域中供應最緊張
中、重稀土號稱“戰(zhàn)略元素”
正如前面所說，稀土并不稀，它在地殼中的含量，甚至比我們常見的銅都要多，是金的三萬倍。
盡管稀土并不稀少，但它分布極其分散，具有工業(yè)開采價值的礦床很少，因此，稀土仍然是非常稀缺的資源。
人們常說的一句話是：“中東有石油，中國有稀土”。的確，中國是世界上稀土資源最豐富的國家。但事實上，世界其他地方的稀土資源也并不少。
據(jù)2011年美國公布的數(shù)據(jù)，全球稀土資源的相對比例是：中國占了48.3%，俄羅斯占到16.7%，美國占到11.4%，印度、澳大利亞等世界很多國家都有分布。張安文認為，由于我國公布了很多貯量，而世界上很多國家并沒有公布，因此上面的數(shù)據(jù)很可能把中國占有的比例估計得過高了。
我國的稀土資源主要集中在內(nèi)蒙古的包頭和以江西贛州為代表的南方七省。其中北方主要是輕稀土，而南方資源中以中、重稀土更為突出。
目前，在高科技領域中供應最緊張的是中、重稀土，也就是大家經(jīng)常提到的銪、鋱和鏑等元素。而我國的稀土資源中，這些稀缺元素有很好的配分，這也正是國外格外重視中國的稀土資源，把中、重稀土當成戰(zhàn)略資源、戰(zhàn)略元素來對待的原因。
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