中国粉体网讯 稀土元素（15个镧系元素、钇、钪共17个元素的总称）因其独特的电子层结构，使其具有优异的磁、光、电等物理和化学特性，在新能源汽车、新型显示与照明、工业机器人、电子信息、航空航天、国防军工、节能环保及高端装备制造等战略性新兴产业中均发挥着重要的作用，是不可或缺的核心基础材料。
稀土功能材料（六硼化镧微纳粉）图源：湖南稀土金属材料研究院
1、我国在全球稀土价值链中尚未摆脱“低端锁定”的不利局面
近年来，以美国为首的西方发达国家以“举国体制+全球阵营”的战略手段加速重构稀土产业链和供应链，逐步摆脱对中国稀土矿产品和稀土新材料的进口依赖，试图通过“全面脱钩”的方式对中国稀土产业链和供应链进行战略遏制和围堵孤立。正因如此，我国将稀土列为国家重点管控和发展的战略资源，并在《中国制造2025》等国家中长期发展规划中将稀土功能材料列为关键战略材料予以重点发展。
稀土是我国具有国际话语权的重要战略资源和优势领域。但实际上，我国仅在稀土产业链的上游和中游具备一定的比较优势。
以稀土功能材料在我国的稀土消费结构来看，稀土永磁材料受益于新能源汽车和电子工业等领域的高速发展，在消费结构中的占比最高超过40%；冶金和机械、石油化工、玻璃陶瓷占比分别约为12%、9%和8%，储氢材料和发光材料各占比约7%；催化材料、抛光材料和农业轻纺各占5%。
郭文娟等通过incoPta专利数据库数据分析发现，在荧光粉、发光、催化、抛光领域，美国占据绝对优势；在合金、永磁材料等领域日本处于全球领先地位；在吸氢合金、纤维激光器方面美国、日本技术相当。我国在稀土功能材料的各领域都与美日差别较大，在稀土催化材料、稀土永磁材料、稀土合金材料领域的差距相对较小，但仍有很大提升空间。
放眼全球，我国在更大的稀土价值链中还长期呈现“低端锁定”的不利局面。
2、稀土功能材料研究应用现状与发展趋势
（1）高纯稀土金属及合金靶材
世界知名的高纯稀土金属及靶材制造企业主要是日本东曹株式会社、美国霍尼韦尔国际公司等世界500强企业。我国高纯稀土金属及靶材制造企业主要包括有研稀土新材料股份有限公司、湖南稀土金属材料研究院等。
经过多年科技攻关，我国在高纯稀土金属及合金领域也有了一些突破性进展。湖南稀土金属材料研究院建成一条年产2000片高纯稀土金属靶材的生产线，实现利润3000万元以上，其稀土金属及合金靶材产品纯度>4N，60种金属杂质总和<10―4，产品应用于集成电路芯片等高端电子器件。北京有研稀土新材料公司自主研发了稀土金属、靶材制备技术和生产设备，并首次实现了高性能钕铁硼晶间扩散铽/镝靶材的规模化生产。
不过我国靶材企业总体规模小，技术水平低，产业布局分散，在靶材生产技术、设备、产品规模和质量方面与发达国家存在较大差距，主要表现在实验靶材小、靶材溅射效率低、批量稳定性差、生产规模小等问题，限制了我国在稀土新材料方面的自主创新和高端应用开发。所以，未来有必要解决高纯稀土金属及合金靶材国产化问题。
（2）稀土永磁材料
烧结钕铁硼磁体在风力发电、混合动力和电动汽车等新能源汽车、节能家电、工业机器人、高速和磁悬浮列车等高新技术行业中的广泛发展，为稀土永磁材料行业发展提供了重要支撑以及较为可观的行业增长潜力。
尽管我国已成为全球最大的稀土永磁材料生产国，以高丰度稀土永磁材料为代表的部分稀土永磁制备技术已处于世界领先地位，但我国的稀土永磁材料产品，目前还无法满足高档机器人、第五代移动通信技术（5G）、光刻机等新兴产业对高端永磁体的技术需求。同时，在整个稀土永磁材料的核心知识产权、热压热变形、晶粒细化等最先进的制备技术及连续化智能化装备等领域，仍然同美国、日本等发达国家存在不小的差距。
（3）稀土发光材料
稀土是荧光粉的关键元素，在照明灯、显示器、智能便携式设备当中都有应用。在发光材料领域，以白光发光二极管（LED）用照明与显示材料来说，三菱化学株式会社、电气化学株式会社、日亚化学工业株式会社等日本企业在全球市场的生产量、销售量、资产总额等方面占据绝对优势。而我国的白光LED荧光粉国产化率也从2000年的不足5%提升至目前的约85%，但在创新驱动力与自我提升能力方面，我国企业与国外仍有一定的技术差距。
我国较有行业影响力的企业主要有有研稀土新材料股份有限公司、江苏博睿光电有限公司、江门科恒实业股份有限公司。有研稀土联合支持下游应用企业开发适用于全光谱和LED光源的新型高效荧光粉，设计用于高显色性LED照明、紫/蓝光激发的高端荧光粉，在国内多家LED企业获得应用，并获得显著的经济效益。中科院福建物构所邓水全研究团队首次揭示了荧光粉材料热致发光蓝移和热致发光效率降低的微观物理机制，为建立一般性的热相关的发光理论奠定了基础。
（4）稀土催化材料
稀土在用作催化剂或催化组分时具有独特的化学性质，并在化石燃料催化燃烧、工业废气净化、固态电池等领域发挥着重要作用。稀土元素的存在可以使催化剂性能显著提高，但是目前存在着许多挑战，特别是如何利用其在新的催化过程或催化剂（能量型和环境型催化剂）中的应用。
与世界同类催化剂相比，国产裂化催化剂在使用性能上已达到相同水平。但在机动车尾气净化催化剂、火电厂用高温工业废气脱硝催化剂领域，如铈锆稀土储氧材料、改性氧化铝涂层等关键材料，大尺寸、超薄壁载体（>600目）规模化生产，以及系统集成关键技术与装备等方面，与国外先进水平仍有一定差距。
（5）稀土储氢材料
稀土储氢材料在较低温度下可吸放氢气，是一种极具发展潜力的功能材料和绿色能源领域的战略材料。稀土储氢合金是目前所有储氢材料中性能最佳，且唯一实现大规模商用化的储氢材料，主要应用于高性能的可充电镍氢电池。
目前，世界上95%的稀土储氢材料由中国和日本提供，产量超过全球总量的70%。虽然我国稀土储量丰富，为储氢材料行业的发展提供充足的原材料市场保证，但稀土储氢材料成本偏高、储氢量小、吸收氢气后电池体积高度膨胀，易粉化，也成为制约其发展的一个主要因素。
（6）稀土抛光材料
稀土抛光粉作为高效抛光剂，具有化学溶解和机械抛光作用。其中，铈基抛光粉具有抛光效率高、粒度均匀、硬度适中、抛光质量好等优点，被称为“抛光粉之王”。高铈抛光粉主要用于半导体元件，中铈抛光粉主要用于液晶显示，低铈抛光粉主要用于手机盖板等材料。
目前，我国中低档稀土抛光粉的规模和技术比较成熟，但在高端应用领域仍与国外存在一定差距，其技术瓶颈主要表现在：生产工艺落后，导致抛光粉的粒径和晶粒形状不同，严重影响抛光粉的抛光性能以及大颗粒及杂质难以消除，产业化生产的稳定性差。我国稀土抛光粉发展迅速，由于5G网络的广泛使用和对LCD磨料的高需求，硅片和半导体的出货量创下新高，未来将进一步带动稀土抛光粉市场放量。
（7）稀土电极材料
近年来，稀土电极材料由于电化学活性位点众多、具有高稳定性、高离子电导率、电极-电解质界面间传质反应快等特点引起了广泛关注。
虽然稀土金属元素或氧化物基电极可以改善电极材料性能缺陷，表现出更好的电化学性能，然而在影响电极材料的稳定性、材料合成效率方面仍存在许多问题有待解决。
（8）稀土陶瓷材料
稀土广泛应用于氧化铝、氧化锆、碳化硅等结构陶瓷以及超导、磁性、敏感、压电、介电陶瓷等功能性陶瓷。稀土陶瓷材料可以提高材料的机械、化学稳定性和热力学性能。但国稀土陶瓷材料生产过程控制与国外存在较大差距，仍要大量依赖进口的稀土陶瓷超细粉体材料。
（9）稀土屏蔽材料
稀土元素是屏蔽中子和伽马射线复合屏蔽材料的重要成分。虽然我国对功能性稀土屏蔽材料的研究已经有多年，但其柔韧性、力学性能和屏蔽性能之间的平衡仍然面临挑战。因此，未来制备可自由剪切粘贴的新型柔性中子屏蔽材料是一种趋势。
（10）稀土抗菌材料
稀土是天然、优良的抗菌材料，可降低抗菌材料的生产成本。稀土及其配合物的抗菌机理可以解释为抑制微生物的呼吸作用，另一方面，稀土离子可以通过RNA结合，抑制蛋白质合成来抑制细菌生长。从多元化应用场景来看，稀土协同抗菌机理有待进一步深入解释，并且需要关注其持久抗菌能力。
结语
着眼未来，我们应更加注重全球化视角下的稀土功能材料的自主创新能力建设，包括核心技术的掌控、与国际先进技术的学习和融合，以及稀土功能产业优势的坚守和做大做强。
参考文献
朱明刚，等：稀土功能材料2035发展战略研究，钢铁研究总院
高凌宇，等：稀土功能材料研究应用现状与发展趋势，湖南稀土金属材料研究院有限责任公司
罗翔，等：全球稀土新材料的技术演进及中国稀土产业链延伸的方向选择，江西理工大学
郭文娟，等：稀土功能材料关键核心技术识别与竞争态势研究，中国科学院武汉文献情报中心
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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