稀有的“稀土”有多重要？｜知识窗

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稀土指的并不是某一种物质，而是17种金属元素的统称，它包括镧（la）、铈（ce）、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的2个元素钪（sc）和钇（y），是一种不可再生资源。

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1794年，芬兰化学家加多林从一块形似沥青的重质矿石中分离出第一种稀土“元素”。由于18世纪时技术有限，发现的稀土矿物较少，当时只能用化学法制得少量不溶于水的氧化物，历史上习惯地把这种氧化物称为“土”，因而得名稀土。因此，稀土尽管名字中有个“土”，但是跟我们印象中的土壤并没有什么关系。

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稀土元素有独特的光学特性，部分稀土元素（如钕、镝）还具有强磁性。基于这些特性，稀土在多个重要领域发挥着关键作用：新能源领域。稀土磁材，广泛应用于电机、传感器、硬盘驱动器等领域。而在电动汽车中，驱动电机需采用高磁能积的稀土永磁材料，以提高能效和功率密度；风力发电机的发电机部分也依赖稀土磁材，实现高效的电能转换。稀土磁材已成为电动汽车、风力发电机、机器人等高端制造的核心部件。

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国防领域。稀土永磁材料在军工领域表现卓越，可用于制导系统、雷达和声呐设备。精确制导武器的制导系统，需高性能稀土材料确保制导的准确性和可靠性；稀土涂层能吸收雷达波，被用于隐身战斗机和舰艇，如隐身战斗机的雷达吸波涂层，利用稀土的特殊性能降低被雷达探测的概率。

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高端制造领域。稀土元素如铕、铽的离子在紫外光激发下能发出特定波长的可见光，广泛应用于荧光粉、led照明和显示器。稀土元素钕、镱是固体激光器和光纤激光器的核心材料，镧、铈用于半导体抛光，铒用于光纤通信中的信号放大，支撑着5g光传输网络和光纤通信骨干网的发展。例如，led照明中的荧光粉依赖稀土元素实现高效的发光转换，光纤通信中的信号放大器依靠铒等稀土元素确保信号的稳定传输。

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稀土资源的开发利用，直接关系到国家安全和绿色经济转型，是不可替代的战略资源。西班牙《邮报》曾进一步列举了稀土资源的重要性和用途。文章说，稀土的获取难度并非源于其稀有性，而是由于开采和处理的复杂性。它们是全球最重要产业发展的关键原材料。据估计，制造一架美国战斗机需要用到400公斤稀土元素，这些稀土被用于制造发动机或飞机雷达。

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众所周知，中国是世界稀土资源储量最大的国家，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等。中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，稀土储量曾一度占世界总储量的近80%，是名副其实的“稀土大国”。

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然而，我国虽然有丰富的稀土资源，但在20世纪80年代，却因为缺乏高效的提纯技术，只能低价出口混合稀土，再高价进口国外提纯的高纯度稀土产品。“空有宝山，却要受制于人”，这令人扼腕叹息的局面，最终被徐光宪院士所改变。

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以镨钕分离为例，使用串级萃取技术的话，纯度可达到99.99%，而且成本还降低了75%。在串级萃取技术引领下，中国稀土行业实现了质的飞跃，在国际舞台上拥有了更强的话语权，为后续我国稀土产业的蓬勃发展奠定了坚实基础。如此巨大的贡献，也让徐光宪院士获得了2008年度“国家最高科学技术奖”。

来源：上海科协 漫画：杨仕成