稀土与我们的日常生活——第十四期“科学家与媒体面对面”

大众对稀土的不正确认识

稀土不稀，稀土也不是土，而是17个元素的总称。一听稀土，大家惯以为是单一的一个元素，实际上是一组元素，是17个元素的总称，是元素周期表57-71号的15个镧系元素，再加上和它性质相近的21号和39号的总称。17个元素里面有个钷的元素，是合成的元素，实际上自然界是不存在的。有人认为稀土有放射性，实际上只有钷有放射性，在自然中它是不存在的，其他的稀土元素没有放射性。

稀土的特点，它的电子层结构跟别的元素有不太一样的地方，有个4f电子层，外面的电子是一样的，它的性质非常接近。庄卫东教授用了比较通俗的话给大家做了解释，即在周期表中别的元素都是一个元素占一格，只有镧系元素是15个占一格。

其实，我们在生活中看到的很多的东西都和稀土有关系，但是稀土不像煤和石油属于高能耗的能源，它只用一点点，就可以起到非常大的作用。

稀土在众多领域中的广泛应用

稀土可以应用在各个领域。那么稀土各个元素的应用情况是怎样的呢？镧主要用在石油裂化催化剂里、高折射率玻璃。铈主要用于汽车尾气净化器和发光材料，钕最主要用在磁性材料里，钐也是磁性材料，铕最主要用在发光材料里，钆在发光材料里也有很重要的应用，铽一个是发光材料，还能用在磁性材料里，镝也在磁性材料当中有重要的应用，铒在发光材料里有重要的应用，镱在催化剂中也有应用，钇在荧光粉里有重要的应用，还有一些合金里。

在我们的日常生活中，我们原来看到的黑白电视，自有了稀土发光材料之后便看到了彩色电视，同样计算机的显示器也要用到发光材料。照明也是如此，原来没有稀土之前也可以照明，后来的日光灯自有了稀土以后，在光效、显色效果以及各种各样的装饰效果等方面也都有很大改善，让照明进入了一个新的时代。还有照相机、望远镜，包括看到的一些工业、生活上的显微镜，包括手机、纺织品，用稀土去染色，色彩非常鲜艳，不同的阳光下有不同的颜色。像化妆品，过去曾有过一些争议，实际上化妆品的稀土应用是非常有益的，用到防晒霜上，可以把紫外线转为红外线，减少紫外线对皮肤的灼伤，还有增白的效果。稀土还在家具、燃料、油漆、玻璃、催化剂里还有一些建材上都可以应用。节能光源也都是含有稀土的，比如LED灯，看起来形状像白炽灯，实际上光效比目前所有的光源都要高得多，比白炽灯高了十几二十倍。

除此之外，稀土跟我们生活的方方面面还有怎样的关联呢？像我们的电梯，电梯的电机，用的稀土永磁材料，叫做永磁电机，它的好处就是效率高。在汽车中，越是高档汽车，现在用稀土材料用得越多，普通车用20到40多个永磁电机，高档车用70-80多个永磁电机，包括雨刷电机、转向器等等，还有电车的驱动电机、自行车，甚至还有电池，动力电池、镍氢电池这些等等都需要用到这些材料。在飞机轮船上，包括其他的高科技方面，也要用到。在轮船上，用到永磁电机，一些潜艇、电动的船，污染没有过去柴油机推动的船那样大，且没有噪声。稀土对大家的日常生活带来了非常多的影响，在它发现以前大家也能生活，但在它发现以后我们的生活更精彩。

稀土的未来发展前景

稀土在永磁材料、发光材料、催化材料、贮氢材料四大领域怎么发展呢？在场的三位教授也就此给我们做了介绍。

稀土永磁材料，现在最大的应用量在电机上。凡是我们的风电电机，包括各种风机、动力、机床，所有动的地方都需要电机。稀土永磁电机的效果就是体积小，而且效率高。

在风电节能方面，风电是国家发展的方向，也是新产业的发展方向，一台风力发电机，1.5mW需要一吨左右的稀土。在国防方面，主要用于惯性导航系统的各类陀螺仪、加速度计、力矩电机等核心惯性测量元件，这些测量元件主要是对于采集量程，精确度很大，都是用永磁材料的性能和稳定性决定的。在惯性导航系统中，主要利用惯性测量装置测量飞机、舰船、导弹等运载体的运动参数（速度、加速度、角位移、角速度等等），计算出实际运动的轨迹，使打击度更高。现在几乎所有的弹上都用这种惯性导航的系统。虽然有些导航系统不是用稀土永磁材料的，但是稀土永磁材料占的量是比较大的，因为它受干扰比较小。这也是今后的发展方向，电驱动船用动力系统还有一个重要的应用，就是在雷达微波通讯电子站上，稀土永磁材料主要用于行波管、磁控管、调速管等器件，这些器件中，主要用于像脉冲磁控管广泛用于引导、火控、测高、机载、舰载、气象等各种雷达功能。永磁材料是稀土最主要的应用，发光也是很重要的应用，它早期是最重要的稀土应用方向。它的特点是使用重稀土，主要起到激活剂的作用。发光领域最主要的应用是两大领域，第一就是显示，氧化钇铕和硫氧化钇用于荧光，主要用液晶电视。

朱明刚教授讲到对稀土另一个重要的用途就是作为稀土贮氢材料。稀土贮氢材料其最大的用处在电池，我们现在生活中所用的五号电池、七号电池、充电电池，大部分是镍氢电池，这种材料是上世纪六十年代飞利浦公司发现的，具有优异的贮氢性能。理论上它的容量可以达到372毫安/小时·克。目前来讲，稀土贮氢材料已经发展到了第三代，作为第一代来讲，它的循环寿命也就是五百次左右。但是第一代现在是比较成熟的。

今后的发展，当然贮氢电池大有用武之地，包括我们的照相机里的一些电池，还有一些锂电池，当然锂电池有最重要的问题没有解决，就是它的安全性，要是镍氢电池，稀土的这种电池，就没有这个问题。

稀土作为贮氢材料，还可应用在将来的电动汽车上，电动汽车最主要要解决的是两个问题，一个是驱动电机，需要用到永磁材料，再有就是电池，作为稀土贮氢电池来讲，其具有很大的发展潜力。现在研究新的电池，要求自放电低。下一代电池，自放电率将非常少，像一节放电率低的镍氢电池可以充电使用一千到两千次，相当于一千到两千节的干电池。这个节能效果，从环保、节能的角度讲都是很可观的。

另外，庄卫东教授在谈到催化材料时表示，催化材料主要是一些轻稀土，目前主要使用的是铈和镧，对稀土的平衡利用很有益处。稀土催化材料应用的最大方面是石油炼制催化，还有汽车尾气催化，这两方面都占有很大的用量。还有固体氧化物燃料电池，他们可以做分布式发电，比如谷歌的大楼就是采用的氧化物燃料电池，就用到了稀土材料。

如今稀土越来越紧俏，竞争越来越激烈，现场记者也向专家提出关于是否有可能找到一些替代的材料？朱明刚教授回答了记者的提问。稀土是一个很重要的行业，尤其是跟它相关的中下游的产业，都是绿色产业，我们希望变成绿色产业，稀土和它相关的产业，是朝阳产业，一定有很大的发展空间。另外稀土的应用，一定会使我们的生活变得更加美好，使我们的世界更美好。当然，我们也要解决稀土发展中存在的一些问题，我们的稀土产业发展前景还是非常乐观的、光明的。

会上，张安文秘书长最后总结说：“稀土是一个很重要的行业，尤其是跟它相关的中下游的产业，完全是绿色产业，我们希望变成绿色产业，稀土和它相关的产业，是朝阳产业，一定有很大的发展空间。另外稀土的应用，一定会使我们的生活变得更加美好，使我们的世界更美好。当然，我们也要解决稀土发展中存在的一些问题，我们的稀土产业发展前景还是非常乐观的、光明的。”

专家简介

庄卫东：北京有色金属研究总院稀土发光材料专家，教授级高工，博士生导师，承担国家重大稀土科技攻关项目。中国稀土学会发光专业委员会副主任委员，中国物理学会发光分会委员，中国金属学会冶金物化分会委员，中国稀土学报（中英文版）编委，RARE METALS编委，北京有色金属研究总院科学技术委员会委员、学位评定委员会委员。

朱明刚：教授，博士生导师。现任钢铁研究总院功能所磁性材料基础研究室主任,国家科技部、工信部稀土专项“十二五”规划编写组成员。国家863项目、国家自然基金项目、北京市、浙江省、湖南省、河北省自然基金项目评审专家。《物理学报》与“Chinese Physics”（中国物理）等国内外核心期刊备案审稿专家，中国实验室国家认可委员会备案技术专家。

张安文：中国稀土学会副秘书长，教授级高工，长期从事稀土科研及管理工作，多次参与稀土产业及科技发展重大软课题编写工作。多次主持稀土科研、生产、涉及重大课题和专项工作。筹备建立了国家发改委立项的稀土冶金及功能材料国家工程中心并担任首任主任，参与组建和管理国内大型稀土企业集团——内蒙古稀土集团并担任领导职务，组织和管理实施稀土院承担的国家“九五”、“十五”重大稀土科技攻关项目。