2017年度中国稀土十大科技新闻

由中国稀土学会、中国稀土信息中心和全国稀土信息网主办，中国稀土学会信息专业委员会、中国稀土学会技术经济专业委员会、北方稀土行业生产力促进中心和“中国稀土网站”、《稀土信息》、《稀土》、China Rare Earth Information等媒体协办的“2017年度中国稀土十大科技新闻”评选活动结果日前揭晓。此次入选的稀土十大科技新闻是从2017年各主流媒体报道、全国范围内发生的90余件候选稀土科技新闻中通过征稿、专家评审两个阶段评选得出。（入选新闻排名不分先后）

1 中国稀土学会和中国稀土行业协会共同设立稀土科学技术奖

为奖励在稀土科学技术领域做出突出贡献的单位和个人，调动稀土相关领域科技工作者的积极性和创造性，推动我国稀土科学技术的创新发展，2017年中国稀土学会和中国稀土行业协会联合设立了“中国稀土科学技术奖”。根据《中国稀土科学技术奖奖励条例（试行）》和《中国稀土科学技术奖量化评价标准》要求，以及中国稀土科学技术奖励工作安排，经过对申报项目形式审查、专业评审组评审、评审委员会评定，评出一等奖4项，二等奖24项。

其中，包头稀土院两个申报项目《含镧、铈稀土 PVC热稳定剂的研发》和《稀土磁制冷材料及磁制冷冷藏柜》分别被评定为科技进步类一等奖和技术发明类一等奖；天津大学申报的项目《高性能稀土汽车催化剂/器制备及应用》被评为科技进步类一等奖；中国科学院长春应用化学研究所申报的项目《稀土资源中伴生钍资源的回收与核纯化》被评为技术发明类一等奖。

2 钢铁研究总院在烧结态Ce磁体或富Ce磁体研究和新技术开发、推广方面取得重大成果

钢铁研究总院根据之前的研究成果，进一步研究了烧结态(Nd,Ce)-Fe-B磁体的磁性能及温度特性。结果显示，利用双主相法制备的烧结态磁体的Br和(BH)max比单主相制备的烧结态磁体尽管相差不大，但还是略有提高，而矫顽力Hcj竟提高16%。两种磁体的剩磁温度系数(α) 基本相同约为-0.11%/K，但双主相磁体的矫顽力温度系数(β) =-0.652%/K，明显低于单主相磁体的β = -0.694%/K。

2017年“低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法”获中国（CN 102800454 B）和美国发明专利（No. 13/831,910）授权；“一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法”获中国（CN 102436892 B）和德国发明No.102012222751.2）专利授权；“一种高矫顽力烧结态Ce磁体或富Ce磁体及其制备方法”获中国发明专利（CN 105321644 B）授权，2017全国铈和富铈磁体产量已超过2万吨，大大拓展了Ce元素的应用。

3 包头稀土研究院稀土铁中间合金在稀土钢中的应用取得新进展

包头稀土研究院在稀土铁中间合金制备方面拥有大量技术储备，前期开发了三大类40余种不同配分的稀土铁合金系列产品，并取得行业标准1项，申请发明专利11项。2017年与中国科学院金属研究所合作，开展“稀土钢用稀土铁中间合金产业化示范”项目研究工作。经过大量实验研究，已开发出适用于稀土钢用稀土铁中间合金产品。该产品已经在国内科研院校、钢铁企业得到试用，效果良好。尤其是包钢（集团）公司稀土钢新材料技术攻关得到重要成果，成功开发稀土钢轨、稀土风电用钢等稀土钢新产品，这些稀土钢新产品所用的重要添加剂就是高洁净度稀土铁中间合金。

2017年10月19日，由包钢技术中心、内蒙古科技大学在包钢炼钢厂制钢一部进行了HRB400稀土钢生产工业化实验，试验采用了该高洁净度稀土铁中间合金产品，在炼钢过程中加入，顺利实现两连浇。在连铸水口直径不足30mm的情况下，未发生水口结瘤等问题。11月23日在包钢薄板厂进行了耐磨稀土钢三连浇试生产试验，生产过程顺行平稳。在此基础上，12月1日，包钢（集团）公司技术中心使用稀土铁合金产品，在包钢薄板厂进行了耐磨稀土钢工业化试验，生产过程稳定顺行，连铸过程液位线平稳，无絮结现象，顺利实现两轮次五连浇生产，连铸过程水口通畅，共生产稀土钢2000吨，钢材性能全部合格。

通过多轮次连浇工业试验，采用稀土铁中间合金加入方式生产稀土钢钢中稀土收率均在50%以上，且产品性能优异。这充分体现了稀土铁中间合金抗氧化性好、热稳定性高、加入钢中稀土收率高等优点，产品得到市场的充分认可。稀土钢用稀土铁中间合金的成功研制，为包钢“十三五”打造稀土钢品牌、做优做特钢铁板块提供了重要保障；为我国稀土钢工业化生产提供了强有力的技术支撑。

4 中国首台磁共振诊疗车研制成功

2017年5月15日，由内蒙古包头市稀宝博为医疗系统有限公司（简称稀宝医疗）、互联网医疗诊治技术国家工程实验室联合研制的国内首台磁共振诊疗车——驰影A30，在第77届中国国际医疗器械（春季）博览会（CMEF）上海展会首次亮相。

该产品囊括超小型磁体、远程会诊、互联网传输、卫星通讯等技术，涵盖临床医学、影像学、物理学等多个学科及领域。驰影A30磁共振诊疗车核心部件全部采用自主技术，其中车载集成型磁共振和扁鹊飞救远程系统更是采用了多项世界首创的先进技术，具有全部自主知识产权。稀宝医疗研制出磁共振诊疗车可实现对救护患者24小时观察监护和远程医疗指导，可广泛运用于基层诊疗、卒中急救、精准扶贫、应急保障、抢险救灾、野战救护等领域。

5 有研稀土等机构获中国发明专利优秀奖

2017年12月13日，由中国国家知识产权局和世界知识产权组织共同主办的第十九届中国专利奖颁奖大会在北京举行。

共有5项稀土相关发明专利获得中国发明专利优秀奖。包括有研稀土新材料股份有限公司“一种高纯金属钕的制备方法及其装备”、中科院宁波材料所“提高烧结钕铁硼永磁性能的方法”、宁波韵升有限公司“一种制备烧结钕铁硼磁体的方法”、烟台正海磁性材料股份有限公司“一种制备高性能R-Fe-B系烧结磁体方法”以及南京理工大学和江苏晨朗电子集团有限公司“一种低镝含量高性能烧结钕铁硼的制备方法”。

其中有研稀土新材料股份有限公司“一种高纯金属钕的制备方法及其装备”革新了真空蒸馏法不适用于制备低蒸气压类高纯稀土金属的传统认识，是我国在这一领域的重要贡献。该技术已成功应用于高纯金属钕的批量化制备，相比现有技术（固态电迁移/区域熔炼制备工艺），提纯时间缩短10倍，单炉提纯量提高100倍，成本降低90%以上，具有流程短、原料纯度要求低、适用于工业化生产的优点。

6 广州有色金属研究院面向高精度温度探测器的荧光材料取得进展

广州有色金属研究院下属机构稀有金属研究所开发出“面向高精度温度探测器的荧光材料”。随着温度测量领域的不断扩展，对温度传感设备的性能要求也越来越高。例如，对高电压电气设备、核磁医疗设备、工业微波设备、石油/煤炭开采设备以及科研设备等具有高电压、强电磁干扰、易燃易爆特殊环境的温度监测，传统的热电偶、热电阻等利用电信号来表征温度的传感元件是无法实现长期、稳定和精确的温度测量的。为了满足以上环境的测温要求，人们提出了基于荧光材料的测温方法——荧光温度传感技术。荧光温度传感技术能够有效解决传统热电偶、热电阻等利用电信号来表征温度的传感元件在高温高压、运动物体以及生物体内等特殊环境中测温的瓶颈问题。

稀有金属研究所开发的新型荧光测温材料，解决了荧光温度探测材料测温曲线拟合线性度、测温灵敏度、测温范围等关键技术难题，应用于相关器件，获得了用户的认可。

7 世界首条稀土着色剂连续化隧道窑生产线在包头建成投产

以中国科学院长春应用化学研究所核心技术为依托的世界首条稀土硫化物着色剂连续化隧道窑生产线，在中科院包头稀土研发中心建成，并实现首批产品下线，标志着中科院在稀土高附加值下游应用领域实现了又一次原创性突破。

中科院院士张洪杰和研究员李成宇领衔的中科院长春应化所稀土资源利用国家重点实验室团队与包头稀土中心合作，以长春应化所在稀土硫化物制

备方面的三项核心技术专利

为依托，在包头开展10吨级中试放大实验。经过近一年的设备设计选型与工艺摸索，实现了首批产品下线。

该技术开发了温和条件下稀土硫化物着色剂制备新方法，不使用硫化氢等危险气体。产品使用北方地区高丰度的镧、铈元素为原料，满足国家稀土资源平衡利用和替代有毒有害产品重大需求，推向市场后将产生较大的经济和社会效益。

8 中科院宁波材料所在LED用稀土发光材料研究方面取得进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进制造技术研究所的光电功能材料与器件团队，研发出一种新型硅酸盐青色荧光粉；在160℃时，其荧光量子效率可维持室温的94%，表现出良好的热稳定性。该研究获国家发明专利一项，相关结果发表在Advanced Optical Materials上。

研究团队围绕材料，利用量子剪裁和共振能量传递效应，获得了一种发光效率高达144%的绿色荧光粉，实现了可见光量子剪裁；首次观察到的异常红光发射，采用低温光谱手段追溯到了红光来源；在此基础上，通过共掺获得了单一白光。获国家发明专利一项，相关基础研究结果发表在The Journal of Physical Chemistry C、Materials Research Bulletin上。

通过理论和实验相结合，在基青色荧光粉发光性能调控方面开展系统研究。通过工艺优化，荧光内量子效率提升至90%，85℃/85%RH条件老化1600小时以上的光衰小于10%。仅采用该青色荧光粉与红粉复合，即可在NUV芯片上获得显色指数90以上的白光。基于对第一性原理电子结构计算和理解，结合光谱学的实验表征手段，该团队提出一种计算宽带隙无机非金属材料基体带隙的方法，并揭示材料发光的热稳定性机理，除了热和声子相互作用可引起发光猝灭外，由热引起的材料吸收率下降是导致发光材料热猝灭的另一个原因。

此外，该团队将黄色余辉荧光粉稳态荧光内量子效率提升至82%，这为解决交流LED频闪问题提供了一种具有潜在价值的稀土发光材料。

9 南京工业大学利用简单水相离子交换实现稀土纳米材料多彩发光

南京工业大学海外人才缓冲基地（先进材料研究院，IAM）、江苏省柔性电子重点实验室黄维院士和安众福教授课题组，与新加坡国立大学刘小钢教授及沙特阿卜杜拉国王科技大学韩宇教授等合作，在多彩稀土上转换发光纳米材料研究领域取得重大突破。他们利用一种简便的基于水相体系的离子交换方法，成功地制备出一系列多色稀土掺杂的上转换发光纳米材料，并首次观测到了肉眼可识别的上转换长余辉发光，这一原创性成果发表在国际顶级期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。

稀土掺杂纳米材料是一种多彩发光纳米材料，近年来在生物成像、多模传感、数据加密编码和三维显示等领域备受关注。目前，稀土纳米制备技术（包括水热法、共沉淀、热分解等制备技术）取得了长足进步，但制备多彩发光稀土掺杂纳米材料需要严格调控一系列实验参数（如反应时间、温度，以及掺杂离子的组分和浓度等），实验过程复杂，实验原料和时间成本大幅度增长。更为重要的是，实验参数的轻微变化会严重影响到纳米材料的发光颜色、相态、尺寸和形貌等参数，增加了材料性能的多变性与实验的不可重复性。

针对这一世界性的重大科学难题，该国际合作团队突破稀土纳米材料的传统制备方法，创新性地利用“离子交换”方法，制备出一系列稀土掺杂的上转换多色发光纳米材料。据刘小钢教授介绍，这一制备方法的创新之处在于：在室温的水相环境下，基于预先设计的尺寸、形貌和相态同一的上转换纳米粒子，利用阳离子交换方法来实现对纳米粒子的光学调控。

黄维院士指出，该研究成果对稀土纳米材料的发展与应用具有重要的科学意义，为实现纳米材料的性能调控提供了一条全新思路和途径。同时，通过这一制备策略获得的新型纳米材料在生物成像、疾病检测，特别是货币和文件的防伪等方面具有广阔的应用前景。

10 福建物构所稀土发光超分子多面体配位自组装研究取得进展

配位超分子化学的发展为合成化学、催化、材料科学等领域的基础研究提供了广阔平台。强发光和高量子产率的简单镧系稀土配合物和稀土MOF材料已被大量报道，但如何提高具有较大尺寸和三维复杂结构的多核稀土配位多面体这一类超分子组装体的发光性能却面临挑战。目前已知的稀土多面体配合物的低发光量子产率（Φ＜6%），很大程度上限制了此类材料在发光器件、荧光传感、多模式生物成像等领域的进一步应用。

中国科学院福建物构所结构化学国家重点实验室研究员孙庆福与中科院大连化学物理研究所研究员韩克利的合作团队，在镧系稀土发光多面体的配位自组装及其传感应用研究上取得进展。此前，针对镧系金属离子的配位数和配位构型具有复杂多变且难于控制的特点，孙庆福课题组通过配位点的多齿设计、配体的手性诱导以及结构的连续性调控等策略，在具有特定分子组成和几何构型的稀土超分子多面体的立体选择性合成、结构演化的普适性规律、硝基化合物荧光传感等方面取得了系统性进展。

在此基础上，科研人员首次提出将配体内电荷转移态稀土敏化和配位导向自组装相结合的策略来构筑具有强荧光性能的镧系笼型超分子的设计思路，制备了目前为止最高发光量子产率的镧系超分子四面体（Φ=23.1%）。运用具有“推-拉”电子结构的C3对称性配体与相对稳定的9配位构型的铕（Ⅲ）离子的定量自组装，核磁、高分辨率质谱和同步辐射X-射线单晶衍射等结构表征手段确认最终产物为单一的Ln4L4型稀土超分子四面体。区别于传统的从配体S1→T1→Ln的三重态能量转移敏化路径，该类超分子中展现出独特的配体S1→1ILCT→Ln的单重态稀土敏化发光过程。这一新型镧系超分子体系的敏化机理得到了含时密度泛函理论计算及飞秒瞬态吸收实验结果的直接证实。此外，基于配体内电荷转移激发态对化学环境的敏感性，此类超分子在不需要引入额外识别基团的条件下具有高选择性阳离子和阴离子双响应性的荧光探针性质，其中荧光淬灭型的I-离子识别过程具有ppm级别的检测灵敏度，而对具有传统荧光淬灭效应的Cu2+离子则展现出独特的荧光增强型识别行为。飞秒瞬态吸收光谱全局拟合数据证明双响应性离子识别的机理跟配体激发态S1→1ILCT的内转换量子效率变化紧密相关。该研究工作提供了一种提高稀土金属有机多面体光学性能的新策略，为未来智能型分子基稀土荧光材料的设计和发展提供了研究思路。