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      稀土功能材料2035發(fā)展戰(zhàn)略

      2021-04-03 12:40:20
      稀土信息 2021年3期
      關(guān)鍵詞:永磁稀土領(lǐng)域

      稀土是我國(guó)具有國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的重要戰(zhàn)略資源和優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域,已具有完整獨(dú)立的稀土產(chǎn)業(yè)化體系,涵蓋從上游的選礦,中游的冶煉分離、氧化物和稀土金屬生產(chǎn),下游的稀土新材料以及應(yīng)用的全部產(chǎn)業(yè)鏈。稀土功能材料作為我國(guó)最具有資源特色的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料之一,是支撐新一代信息技術(shù)、航空航天與現(xiàn)代武器裝備、先進(jìn)軌道交通、節(jié)能與新能源汽車、高性能醫(yī)療器械等高技術(shù)領(lǐng)域的核心材料。

      中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》刊發(fā)《稀土功能材料2035發(fā)展戰(zhàn)略研究》,介紹了稀土功能材料產(chǎn)業(yè)的背景和發(fā)展現(xiàn)狀,分析了我國(guó)稀土功能材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題,提出了面向新材料強(qiáng)國(guó)2035發(fā)展戰(zhàn)略的發(fā)展思路和重點(diǎn)發(fā)展方向,從強(qiáng)化稀土領(lǐng)域的戰(zhàn)略預(yù)判和政策保障、加強(qiáng)稀土領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、加強(qiáng)稀土優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)和人才建設(shè)等方面提出政策建議。文章指出,著眼于2035的稀土功能材料發(fā)展,應(yīng)更加注重全球化視角下的稀土功能材料的自主創(chuàng)新能力建設(shè),包括核心技術(shù)的掌控、與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)和融合,以及稀土功能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的堅(jiān)守和做大做強(qiáng),實(shí)現(xiàn)我國(guó)從稀土大國(guó)向稀土強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變,引領(lǐng)未來(lái)稀土科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“到2035年躋身創(chuàng)新型國(guó)家前列”的戰(zhàn)略目標(biāo)提供材料支撐。

      一、前言

      稀土元素(15 個(gè)鑭系元素、釔、鈧共17 個(gè)元素的總稱)因其獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu),使其具有優(yōu)異的磁、光、電等物理和化學(xué)特性,在新能源汽車、新型顯示與照明、工業(yè)機(jī)器人、電子信息、航空航天、國(guó)防軍工、節(jié)能環(huán)保及高端裝備制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中均發(fā)揮著重要的作用,是不可或缺的核心基礎(chǔ)材料。

      以稀土功能材料為代表的稀土新材料已成為全球競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)均將稀土元素列入“21 世紀(jì)的戰(zhàn)略元素”,進(jìn)行戰(zhàn)略儲(chǔ)備和重點(diǎn)研究。美國(guó)能源部制定的“關(guān)鍵材料戰(zhàn)略”、日本文部科學(xué)省制定的“元素戰(zhàn)略計(jì)劃”、歐盟制定的“歐盟危急原材料計(jì)劃”均將稀土元素列為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。特別是,近年來(lái)美國(guó)重啟稀土產(chǎn)業(yè)來(lái)獲得可用于軍事用途的稀土磁鐵??梢哉f(shuō),稀土永磁材料已成為稀土功能材料領(lǐng)域的“上甘嶺”。

      正因如此,我國(guó)將稀土列為國(guó)家重點(diǎn)管控和發(fā)展的戰(zhàn)略資源,并在《中國(guó)制造2025》等國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中將稀土功能材料列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料予以重點(diǎn)發(fā)展。《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)稀土行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》等相關(guān)規(guī)定也有利地推動(dòng)了稀土功能材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新,優(yōu)化稀土產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進(jìn)了我國(guó)稀土功能材料發(fā)展水平和質(zhì)量的不斷提升。料的重要選擇。

      二、稀土功能材料的發(fā)展現(xiàn)狀

      稀土是我國(guó)具有國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的重要戰(zhàn)略資源和優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。我國(guó)是世界稀土資源儲(chǔ)量大國(guó),據(jù)探測(cè)全球稀土資源總儲(chǔ)量約為1.2×108t,其中我國(guó)儲(chǔ)量達(dá)到4.4×107t,占比約為37.8%,是全球最大的稀土礦生產(chǎn)國(guó)。2019年全球稀土礦產(chǎn)量為2.1×105t,其中,我國(guó)的稀土礦產(chǎn)量達(dá)到1.32×105t,約占全球稀土礦產(chǎn)量的63%。

      我國(guó)是具有完整獨(dú)立工業(yè)體系的稀土產(chǎn)業(yè)化國(guó)家,涵蓋從上游的選礦,中游的冶煉分離、氧化物和稀土金屬生產(chǎn),下游的稀土新材料以及應(yīng)用的全部產(chǎn)業(yè)鏈。2018年中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值約為900 億元,其中稀土功能材料占比為56%,產(chǎn)值約為500億元,冶煉分離占比為27%,產(chǎn)值約為250 億元。其中,稀土功能材料中占比最高的是稀土永磁材料,占75%,產(chǎn)值約為375 億元,催化材料占比為20%,產(chǎn)值約為100 億元。以稀土功能材料在我國(guó)的稀土消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看,稀土永磁材料受益于新能源汽車和電子工業(yè)等領(lǐng)域的高速發(fā)展,在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比最高超過(guò)40%;冶金和機(jī)械、石油化工、玻璃陶瓷占比分別為12%、9%和8%,儲(chǔ)氫材料和發(fā)光材料各占比約7%;催化材料、拋光材料和農(nóng)業(yè)輕紡各占5%。

      (一)稀土冶煉分離領(lǐng)域

      1988年,我國(guó)稀土產(chǎn)量超過(guò)了美國(guó),成為世界第一稀土生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)稀土冶煉分離水平全球領(lǐng)先并延續(xù)至今,控制著高純單一稀土的全球市場(chǎng)。目前,我國(guó)稀土冶煉分離企業(yè)主要集中于中國(guó)的六大稀土集團(tuán):北方稀土高科技有限責(zé)任公司(集團(tuán))、中國(guó)南方稀土集團(tuán)有限公司、廣東省稀土產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司、中國(guó)稀有稀土股份有限公司、五礦稀土集團(tuán)有限公司、廈門鎢業(yè)股份有限公司。國(guó)外的稀土冶煉分離項(xiàng)目主要有美國(guó)的MountainPass 項(xiàng)目、澳大利亞Lynas 在馬來(lái)西亞關(guān)丹的冶煉分離項(xiàng)目、比利時(shí)索爾維集團(tuán)(Solvay)項(xiàng)目等。

      (二)稀土永磁材料領(lǐng)域

      稀土永磁材料不僅是整個(gè)稀土領(lǐng)域發(fā)展最快、產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大最完整的發(fā)展方向,是國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域不可替代和不可或缺的關(guān)鍵原材料,也是稀土消耗量最大的應(yīng)用領(lǐng)域。自2000年以后,我國(guó)稀土永磁材料應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,燒結(jié)釹鐵硼磁體毛坯產(chǎn)量由“十二五”初期的8×104 t 增加到2019年的1.8×105 t,增幅超過(guò)1 倍,占全球產(chǎn)量的85%以上;釤鈷永磁材料的產(chǎn)量為2400t,占全球產(chǎn)量的80%以上。

      燒結(jié)釹鐵硼磁體在風(fēng)力發(fā)電、混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車等新能源汽車、節(jié)能家電、工業(yè)機(jī)器人、高速和磁懸浮列車等高新技術(shù)行業(yè)中的廣泛發(fā)展,為稀土永磁材料行業(yè)發(fā)展提供了重要支撐以及較為可觀的行業(yè)增長(zhǎng)潛力。我國(guó)在高性能稀土永磁材料、重稀土減量化技術(shù)、高豐度稀土永磁材料的平衡利用和磁體回收利用技術(shù)等領(lǐng)域都接近世界同行先進(jìn)水平。

      盡管我國(guó)已成為全球最大的稀土永磁材料生產(chǎn)國(guó),以高豐度稀土永磁材料為代表的部分稀土永磁制備技術(shù)已處于世界領(lǐng)先地位,但我國(guó)的稀土永磁材料產(chǎn)品,目前還無(wú)法滿足高檔機(jī)器人、第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)、光刻機(jī)等新興產(chǎn)業(yè)對(duì)高端永磁體的技術(shù)需求。同時(shí),在整個(gè)稀土永磁材料的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)、熱壓熱變形、晶粒細(xì)化等最先進(jìn)的制備技術(shù)及連續(xù)化智能化裝備等領(lǐng)域,仍然同美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家存在不小的差距。

      (三)稀土發(fā)光材料領(lǐng)域

      隨著半導(dǎo)體材料在照明、顯示和信息探測(cè)領(lǐng)域的加速滲透,市場(chǎng)對(duì)光源的品質(zhì)化需求也越來(lái)越高。在照明領(lǐng)域,目前實(shí)現(xiàn)全光譜照明被認(rèn)為是新一代白光LED 照明的主導(dǎo)方向。在其他發(fā)光材料領(lǐng)域,近紅外探測(cè)器件是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分,已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn),在安防監(jiān)控、生物識(shí)別、食品醫(yī)療檢測(cè)等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。

      在發(fā)光材料領(lǐng)域,以白光發(fā)光二極管(LED)用照明與顯示材料來(lái)說(shuō),三菱化學(xué)株式會(huì)社、電氣化學(xué)株式會(huì)社、日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社等日本企業(yè)在全球市場(chǎng)的生產(chǎn)量、銷售量、資產(chǎn)總額等方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而我國(guó)的白光LED 熒光粉國(guó)產(chǎn)化率也從2000年的不足5%提升至目前的約85%,但在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力與自我提升能力方面,我國(guó)企業(yè)與國(guó)外仍有一定的技術(shù)差距。目前,我國(guó)較有行業(yè)影響力的企業(yè)主要有有研稀土新材料股份有限公司、江蘇博睿光電有限公司、江門科恒實(shí)業(yè)股份有限公司等。

      (四)稀土晶體材料領(lǐng)域

      稀土晶體材料主要包括稀土激光晶體和稀土閃爍晶體兩大類,在國(guó)防軍工、尖端科學(xué)裝置、醫(yī)療、探測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。近年來(lái),正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET-CT)等高端醫(yī)療診斷設(shè)備發(fā)展迅速,對(duì)以硅酸釔镥(LYSO)晶體為代表的高性能稀土閃爍晶體產(chǎn)生了強(qiáng)勁需求,以中國(guó)為代表的新興經(jīng)濟(jì)體未來(lái)的市場(chǎng)潛力尤為巨大。按照每百萬(wàn)人1 臺(tái)的擁有量計(jì)算,我國(guó)需新增約1000臺(tái)PET-CT 設(shè)備,對(duì)稀土閃爍晶體的需求量將超過(guò)30 億元。

      (五)稀土催化材料領(lǐng)域

      稀土催化材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位,可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境和能源,促進(jìn)高豐度輕稀土元素鑭、鈰等大量應(yīng)用,有效緩解并解決我國(guó)稀土消費(fèi)失衡,提升能源與環(huán)境技術(shù),改善人類生存環(huán)境。石油裂化催化劑和機(jī)動(dòng)車尾氣凈化催化劑是稀土催化材料用量最大的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,包括石油裂化催化劑、移動(dòng)源(機(jī)動(dòng)車、船舶、農(nóng)用機(jī)械等)尾氣凈化催化劑、固定源(工業(yè)廢氣脫銷、天然氣燃燒、有機(jī)廢氣處理等)尾氣凈化催化劑等。

      與世界同類催化劑相比,國(guó)產(chǎn)裂化催化劑在使用性能上已達(dá)到相同水平。但在機(jī)動(dòng)車尾氣凈化催化劑、火電廠用高溫工業(yè)廢氣脫硝催化劑領(lǐng)域,如鈰鋯稀土儲(chǔ)氧材料、改性氧化鋁涂層等關(guān)鍵材料,大尺寸、超薄壁載體(>600 目)規(guī)?;a(chǎn),以及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)與裝備等方面,與國(guó)外先進(jìn)水平仍有一定差距。

      (六)高純稀土金屬及靶材領(lǐng)域

      高純稀土金屬是研究開發(fā)高新技術(shù)材料的核心原料,廣泛應(yīng)用于磁性材料、光功能材料、催化材料、儲(chǔ)氫材料、功能陶瓷材料、電子信息用濺射靶材等領(lǐng)域。進(jìn)入20 世紀(jì)末期,日礦金屬株式會(huì)社、東曹株式會(huì)社、霍尼韋爾國(guó)際公司等日本和歐美企業(yè)已經(jīng)由高純金屬的制備轉(zhuǎn)而進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和新材料應(yīng)用階段,為7nm 以下高階制程集成電路、5G通信器件、大功率器件及智能傳感器件、固態(tài)存儲(chǔ)器等先進(jìn)電子信息產(chǎn)品提供配套關(guān)鍵材料。世界知名的高純稀土金屬及靶材制造企業(yè)主要是日本東曹株式會(huì)社、美國(guó)霍尼韋爾國(guó)際公司等世界500 強(qiáng)企業(yè)。我國(guó)高純稀土金屬及靶材制造企業(yè)主要包括有研稀土新材料股份有限公司、湖南稀土金屬材料研究院等,在技術(shù)創(chuàng)新、先進(jìn)裝備、前沿基礎(chǔ)研究等方面還存在差距。我國(guó)目前已突破超高純稀土金屬制備技術(shù),但距離實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,保障集成電路等電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展還有一定的距離。

      三、稀土功能材料發(fā)展的困難與挑戰(zhàn)

      基于以上稀土功能材料的研究現(xiàn)狀,可以發(fā)現(xiàn),稀土資源作為不可再生的全球稀缺戰(zhàn)略資源,一直是全球關(guān)注的焦點(diǎn)之一。自中美貿(mào)易摩擦以來(lái),稀土和稀土永磁材料成為國(guó)內(nèi)外媒體經(jīng)常提起的“關(guān)鍵詞”,究其原因在于中國(guó)稀土及稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)地位和稀土永磁材料科技的發(fā)展速度讓美國(guó)倍感擔(dān)憂。盡管我國(guó)的稀土資源和稀土采選冶等工藝技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位,同時(shí)也擁有一系列原創(chuàng)技術(shù),然而在整個(gè)稀土功能材料發(fā)展中仍然面臨著不少困難和挑戰(zhàn)。

      稀土功能材料的外部挑戰(zhàn),主要來(lái)源于美國(guó)以“舉國(guó)體制+全球陣營(yíng)”,試圖通過(guò)“全面脫鉤”方式擺脫對(duì)中國(guó)稀土永磁產(chǎn)品的依賴,同時(shí)煽動(dòng)其他國(guó)家放棄應(yīng)用中國(guó)的稀土永磁材料,以此來(lái)圍堵和遏制我國(guó)稀土科技和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。另一方面,在稀土功能材料的中下游應(yīng)用領(lǐng)域,我國(guó)大部分研究開發(fā)處于跟隨國(guó)外領(lǐng)先技術(shù)方式狀態(tài)。盡管近年來(lái)我國(guó)在稀土材料領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量快速上升,但絕大部分屬于改進(jìn)型專利或邊緣專利,擁有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果尤其是具有原創(chuàng)性的國(guó)際專利還不多,很多核心技術(shù)受國(guó)外專利技術(shù)壁壘的制約,嚴(yán)重影響了稀土產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和國(guó)際化步伐。

      稀土功能材料的內(nèi)部挑戰(zhàn),主要來(lái)自于稀土產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)短板問(wèn)題突出,“鍛長(zhǎng)板”重視程度不足;企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)更傾向于支持短期見(jiàn)效的研仿型技術(shù),對(duì)開發(fā)難度大、開發(fā)成本高、技術(shù)突破周期長(zhǎng)的原創(chuàng)技術(shù)的支持力度不足;稀土功能材料領(lǐng)域的多學(xué)科、跨行業(yè)協(xié)同研發(fā)能力有待加強(qiáng)。歸根到底,還是我國(guó)的原始創(chuàng)新能力不足,對(duì)稀土功能材料核心技術(shù)的掌控能力較弱。

      因此,著眼于2035 的稀土功能材料發(fā)展,應(yīng)更加注重全球化視角下的稀土功能材料的自主創(chuàng)新能力建設(shè),包括核心技術(shù)的掌控、與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)和融合,以及稀土功能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的堅(jiān)守和做大做強(qiáng)。

      四、稀土功能材料未來(lái)發(fā)展思路重點(diǎn)發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)

      (一)發(fā)展思路

      緊密結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略,結(jié)合未來(lái)智能機(jī)器人、智慧城市、海洋與星際開發(fā)、大數(shù)據(jù)社會(huì)和人機(jī)對(duì)接等應(yīng)用場(chǎng)景,重點(diǎn)開展工程化及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究,著力突破稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化材料、稀土晶體材料、高純稀土金屬及靶材等先進(jìn)稀土功能材料的核心制備技術(shù)、智能生產(chǎn)裝備、專用檢測(cè)儀器及其應(yīng)用技術(shù);通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈同步創(chuàng)新,推進(jìn)先進(jìn)成果推廣實(shí)施,保障戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國(guó)防軍工、智能制造等重大戰(zhàn)略需求的關(guān)鍵材料的有效供給,最終實(shí)現(xiàn)高端應(yīng)用稀土功能材料的自主供給;開展前沿基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)科學(xué)問(wèn)題的深入探究和積累,提出更多原創(chuàng)理論,做出原創(chuàng)發(fā)現(xiàn),獲得一批稀土新材料和新應(yīng)用原創(chuàng)性成果;實(shí)現(xiàn)我國(guó)從稀土大國(guó)向稀土強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變,引領(lǐng)未來(lái)稀土科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“到2035年躋身創(chuàng)新型國(guó)家前列”的戰(zhàn)略目標(biāo)提供材料支撐。

      (二)重點(diǎn)發(fā)展方向

      1.超高性能稀土永磁材料制備及稀土高效平衡利用關(guān)鍵技術(shù)

      針對(duì)未來(lái)智能社會(huì)對(duì)具有更高磁性能永磁材料的期待和新技術(shù)裝備對(duì)永磁材料功能多樣性的要求,結(jié)合知識(shí)更新與技術(shù)變革的歷史規(guī)律,以及當(dāng)前對(duì)發(fā)展高性能稀土永磁材料晶粒細(xì)化和晶界優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)的認(rèn)識(shí),擬定重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容。

      (1)釹鐵硼永磁材料方面:重點(diǎn)開展高綜合性能燒結(jié)釹鐵硼的制備技術(shù)研究,重稀土在燒結(jié)釹鐵硼磁體中晶界擴(kuò)散機(jī)理研究,燒結(jié)釹鐵硼回收技術(shù)及應(yīng)用研究,燒結(jié)釹鐵硼磁體服役性能預(yù)測(cè)技術(shù)與理論研究等。

      (2)釤鈷永磁材料方面:重點(diǎn)開展高剩磁釤鈷磁體的元素調(diào)控機(jī)制研究,開展高性能釤鈷永磁工程化制備中納米結(jié)構(gòu)及微區(qū)成分調(diào)控研究,高使用溫度釤鈷抗氧化技術(shù)研究,高溫釤鈷永磁表面防護(hù)技術(shù)研究等。

      (3)熱壓永磁材料方面:重點(diǎn)開展薄壁熱壓磁環(huán)各向異性形成機(jī)理研究,熱壓磁環(huán)用高性能磁粉制備技術(shù)研究,高性能熱壓永磁環(huán)制備技術(shù)及應(yīng)用,高性能熱壓磁環(huán)工程化制備裝備及工藝技術(shù)開發(fā)等。

      (4)高豐度永磁材料方面:重點(diǎn)開展高豐度(La、Ce 等)稀土在永磁材料中的平衡利用,雙主相鈰磁體結(jié)構(gòu)與矯頑力機(jī)理及矯頑力提升技術(shù)研究等。

      (5)結(jié)合材料基因、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法,開展具有普適性的磁性功能材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能計(jì)算等分析方法及軟件的研究;針對(duì)第一代稀土永磁材料高磁能積和高矯頑力的關(guān)鍵性能指標(biāo),開展材料新體系和新結(jié)構(gòu)的探索。

      (6)針對(duì)磁性功能材料的特點(diǎn),研究測(cè)試檢測(cè)新原理、新設(shè)備,逐步擺脫分析檢測(cè)裝備對(duì)國(guó)外的依賴。

      2.新型稀土永磁材料及定制化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

      在低碳經(jīng)濟(jì)席卷全球的大勢(shì)之下,世界各國(guó)都把環(huán)境保護(hù)、低碳排放作為關(guān)鍵科技領(lǐng)域給予關(guān)注。重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容包括:開發(fā)智能軌道交通與智能工業(yè)制造體系;開發(fā)以永磁懸浮軸承技術(shù)、永磁渦流傳動(dòng)技術(shù)、永磁渦流制動(dòng)技術(shù)等為代表的節(jié)能高效的永磁材料及磁動(dòng)力系統(tǒng);開發(fā)具備海洋腐蝕環(huán)境服役的高耐蝕性永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)用稀土永磁材料及風(fēng)電系統(tǒng);開發(fā)機(jī)器人與智慧城市等應(yīng)用場(chǎng)景的高磁能積、高矯頑力、小型化、高精度的永磁材料。

      3.高端稀土發(fā)光材料及其關(guān)鍵制備技術(shù)和裝備

      隨著半導(dǎo)體照明市場(chǎng)對(duì)光源的品質(zhì)化需求越來(lái)越高,需要重點(diǎn)發(fā)展高端稀土發(fā)光材料及其關(guān)鍵制備技術(shù)和裝備,以滿足照明、顯示和信息探測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容包括:重點(diǎn)突破高效發(fā)射非可見(jiàn)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光等新型稀土發(fā)光材料及其制備技術(shù),開發(fā)紫光-藍(lán)光激發(fā)下紅外發(fā)射效率增強(qiáng)理論和技術(shù)途徑;開發(fā)藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射高效窄帶發(fā)射、高色純度綠色和紅色發(fā)光材料及其制備技術(shù);利用結(jié)構(gòu)相似相容和同位替換原則設(shè)計(jì)開發(fā)新型具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料體系,開展基于高通量材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),獲得一系列新型稀土發(fā)光材料。

      4.稀土催化材料關(guān)鍵制備技術(shù)

      稀土催化材料是促進(jìn)高豐度輕稀土元素鑭、鈰等大量應(yīng)用,有效緩解并解決我國(guó)稀土消費(fèi)失衡,提升能源與環(huán)境技術(shù),促進(jìn)民生,改善人類生存環(huán)境的高科技材料。重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容包括:開發(fā)高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命的石油化工稀土催化材料、清潔能源合成稀土催化材料、機(jī)動(dòng)車尾氣污染治理及工業(yè)廢氣排放污染治理稀土催化材料及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù);重點(diǎn)發(fā)展納米籠分子組裝及高比表面積鈰鋯材料制備等關(guān)鍵技術(shù),研制出超高性能稀土催化材料,并在固定源及移動(dòng)源排氣系統(tǒng)高效稀土催化凈化部件中規(guī)模應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

      5.先進(jìn)稀土晶體材料及其產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)

      稀土晶體材料在國(guó)防軍工、尖端科學(xué)裝置、醫(yī)療、探測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。開展稀土晶體材料及其產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)是未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)。

      稀土激光晶體方面重點(diǎn)發(fā)展方向包括:開發(fā)大尺寸、高質(zhì)量稀土激光晶體生長(zhǎng)和加工技術(shù)及裝備;開發(fā)高質(zhì)量稀土激光晶體、激光光纖的高效制備技術(shù);基于稀土激光晶體的各種新型激光應(yīng)用技術(shù)。

      稀土閃爍晶體方面:重點(diǎn)開發(fā)高性能稀土閃爍晶體及其高效制備技術(shù);高能量分辨率稀土閃爍晶體及其大尺寸單晶生長(zhǎng)技術(shù);新型高性能稀土閃爍晶體的高通量制備及表征技術(shù)。

      6.高純稀土金屬及靶材制備技術(shù)

      新一代信息電子及能源材料是高純稀土金屬及靶材產(chǎn)品的主要應(yīng)用方向,未來(lái)對(duì)高純稀土金屬材料重點(diǎn)研發(fā)方向包括:進(jìn)一步提高稀土金屬的純度,達(dá)到4N5(99.995%)以上水平,發(fā)展低成本、規(guī)?;苽涑呒兿⊥两饘偌夹g(shù),為研制高純稀土靶材提供關(guān)鍵的原材料;精細(xì)提純控制工藝及大型高真空提純裝備如大型區(qū)熔爐、單晶提純爐等高端裝備開發(fā);發(fā)展超高純稀土金屬及靶材中痕量雜質(zhì)元素分析檢測(cè)技術(shù)。

      (三)發(fā)展目標(biāo)

      1.2025年目標(biāo):完成稀土產(chǎn)業(yè)由跟跑到并跑的過(guò)渡

      到2025年,邁入稀土功能材料領(lǐng)域強(qiáng)國(guó)行列。面向新一代信息技術(shù)、現(xiàn)代交通、新一代照明及顯示、節(jié)能環(huán)保、集成電路、生物醫(yī)藥、國(guó)防軍工等領(lǐng)域的重大發(fā)展需求,初步掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土磁性材料及其制造裝備的關(guān)鍵核心技術(shù),新能源汽車、航空航天、工業(yè)伺服電機(jī)等高端磁性材料應(yīng)用領(lǐng)域,稀土永磁材料換代達(dá)標(biāo)率達(dá)到70%。突破稀土發(fā)光材料的批量、穩(wěn)定制備技術(shù),國(guó)產(chǎn)化率提高到80%以上;突破高性能稀土晶體材料、高純稀土金屬及靶材等新型稀土功能材料關(guān)鍵制備技術(shù),達(dá)到高端醫(yī)療裝備、智能探測(cè)、集成電路等的要求,部分替代進(jìn)口;開發(fā)出新型稀土功能材料及其制備技術(shù),并拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。

      到2025年,掌握一批重點(diǎn)稀土新材料的關(guān)鍵核心技術(shù),優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域形成一批具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的跨國(guó)公司和產(chǎn)業(yè)集群,在全球產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的地位明顯提升,完成稀土產(chǎn)業(yè)由跟跑到并跑的過(guò)渡。

      2.2030年目標(biāo):初步建成世界稀土強(qiáng)國(guó)

      到2030年,在稀土功能材料領(lǐng)域,創(chuàng)新能力得到大幅提升,能夠?qū)崿F(xiàn)引領(lǐng)全球稀土永磁材料研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,初步實(shí)現(xiàn)世界稀土產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)。超高性能永磁體在機(jī)器人、醫(yī)療裝備、航空航天、物聯(lián)網(wǎng)、艦船、石油化工等重大裝備和工程上得到全面應(yīng)用,掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土磁性材料及其制造裝備的關(guān)鍵核心技術(shù),在新能源汽車、航空航天、工業(yè)伺服電機(jī)等高端磁性材料應(yīng)用領(lǐng)域,稀土永磁材料換代達(dá)標(biāo)率達(dá)到80%。

      3.2035年目標(biāo):建成世界稀土強(qiáng)國(guó)

      到2035年,在稀土功能材料領(lǐng)域取得重大突破,創(chuàng)新能力大幅提升,稀土新材料領(lǐng)域的整體創(chuàng)新水平達(dá)到世界高水平國(guó)家行列,整體競(jìng)爭(zhēng)力明顯加強(qiáng),部分優(yōu)勢(shì)方向形成全球創(chuàng)新引領(lǐng)能力,全面建成世界稀土功能材料強(qiáng)國(guó)。

      稀土永磁材料、催化材料、發(fā)光材料等達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)完全自給,國(guó)防應(yīng)用的光功能晶體、超純稀土等自給率大于95%;實(shí)現(xiàn)稀土磁性材料及其制造裝備的關(guān)鍵核心技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主可控,在新能源汽車、國(guó)防軍工、航空航天、智能制造、醫(yī)療衛(wèi)生、海洋工程等高端磁性材料領(lǐng)域,稀土永磁材料換代達(dá)標(biāo)率達(dá)到85%,形成一批原創(chuàng)型稀土功能材料并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,其中將新一代稀土永磁材料的原創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)掌握在中國(guó)手中。中國(guó)自主制定的標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的占比達(dá)到30%以上,擁有高端材料標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語(yǔ)權(quán);培養(yǎng)稀土功能材料創(chuàng)新人才及創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),實(shí)現(xiàn)以稀土功能材料帶動(dòng)新應(yīng)用的新發(fā)展模式,建立全球領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)體系,為原創(chuàng)技術(shù)提供平臺(tái)。

      五、政策建議

      面向稀土功能材料的2035 發(fā)展戰(zhàn)略,加快構(gòu)建稀土功能材料科技創(chuàng)新的新發(fā)展格局,優(yōu)化稀土優(yōu)勢(shì)地域的科技資源和人才資源,夯實(shí)稀土領(lǐng)域“長(zhǎng)板”優(yōu)勢(shì)。應(yīng)著力提升原始創(chuàng)新能力、規(guī)模工程化和成果轉(zhuǎn)化能力,推進(jìn)稀土功能材料的綠色制造,大力發(fā)展?jié)M足高端應(yīng)用的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能稀土磁、光、電等新型功能材料及應(yīng)用技術(shù),建立我國(guó)先進(jìn)稀土材料的“產(chǎn)學(xué)研用”創(chuàng)新平臺(tái),構(gòu)建稀土材料及應(yīng)用的低碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能稀土材料戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),逐步實(shí)現(xiàn)我國(guó)由稀土生產(chǎn)大國(guó)邁向稀土強(qiáng)國(guó)。具體的政策措施建議如下:

      (一)加強(qiáng)國(guó)家層面的稀土功能材料領(lǐng)域戰(zhàn)略預(yù)判研究和政策保障能力

      第一,加快建立國(guó)家層面統(tǒng)籌的稀土功能材料的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系、技術(shù)體系、人才體系、平臺(tái)體系。

      第二,加強(qiáng)國(guó)家稀土功能材料領(lǐng)域中長(zhǎng)期規(guī)劃實(shí)施的連續(xù)性和延續(xù)性,形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的國(guó)家支持,避免間歇性支持。

      第三,加強(qiáng)稀土功能材料領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識(shí),完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相關(guān)法律體系及其執(zhí)行機(jī)制,加強(qiáng)和落實(shí)對(duì)職務(wù)發(fā)明人創(chuàng)新活動(dòng)的激勵(lì)措施,激發(fā)稀土功能材料及其產(chǎn)業(yè)的內(nèi)生動(dòng)力和創(chuàng)新技術(shù)涌現(xiàn)。

      (二)加強(qiáng)稀土領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,促進(jìn)原創(chuàng)性成果出現(xiàn)

      第一,啟動(dòng)稀土新材料重大專項(xiàng)或重點(diǎn)項(xiàng)目,前瞻性布局稀土新材料,加強(qiáng)新領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的研究布局,加強(qiáng)新一代稀土功能材料的研發(fā),布局并加強(qiáng)稀土功能新材料制備新技術(shù)和新裝備的研發(fā),使國(guó)家新基建、重大工程應(yīng)用的稀土功能材料可以無(wú)間斷地延續(xù)和適應(yīng)國(guó)家2035 發(fā)展戰(zhàn)略的應(yīng)用需求。

      第二,利用贛州、包頭兩地區(qū)的稀土資源優(yōu)勢(shì),寧波、山東、京津冀等地區(qū)的新材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì),北京科技資源優(yōu)勢(shì)和高校研究院所遍及的人才優(yōu)勢(shì),上海、廣州、深圳等稀土新材料下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),盡快在北京建立國(guó)家稀土新材料科技創(chuàng)新中心,形成從冶煉分離、材料加工到下游應(yīng)用和科技創(chuàng)新的稀土新材料產(chǎn)業(yè)鏈集群和大數(shù)據(jù)中心,同時(shí)嘗試布局海外稀土新材料科技研究分院,以規(guī)避科技封鎖,加強(qiáng)全球合作研發(fā)能力。

      第三,加強(qiáng)稀土功能材料的個(gè)性化產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)研發(fā),依據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)先原則,保障各類重大工程的“有材可用”;繼續(xù)支持國(guó)防裝備用特種永磁新材料的開發(fā),加強(qiáng)量大、面廣的工業(yè)電機(jī)等應(yīng)用稀土永磁材料的迭代應(yīng)用。

      (三)加強(qiáng)稀土優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)的支持和人才梯度建設(shè),提升稀土功能材料的可持續(xù)創(chuàng)新能力

      第一,對(duì)稀土領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)研究機(jī)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定支持,盡快建立不同層面的國(guó)家稀土功能材料的科技創(chuàng)新平臺(tái)基地。

      第二,充分發(fā)揮老中青年專家在人才梯隊(duì)建設(shè)中的作用,避免出現(xiàn)人才斷層和人才資源浪費(fèi)。

      第三,著重培養(yǎng)稀土功能材料領(lǐng)域的青年骨干和專職技術(shù)人員。對(duì)于優(yōu)秀技術(shù)人才,可以適當(dāng)放寬評(píng)定政策門檻,只要做出貢獻(xiàn)都有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值,進(jìn)而促使領(lǐng)軍人才在科研和創(chuàng)新活動(dòng)中能夠自發(fā)涌現(xiàn)。

      (四)加強(qiáng)稀土功能材料領(lǐng)域國(guó)際合作,提升我國(guó)稀土功能材料領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)力

      第一,在當(dāng)前的國(guó)際環(huán)境下,采取多渠道,進(jìn)行國(guó)際人員交流和稀土科技信息交流;管理部門應(yīng)努力為國(guó)際科技交流提供便利條件,放寬科研人員出國(guó)參加學(xué)術(shù)會(huì)議和技術(shù)交流的次數(shù)限制,避免因地方和部門的利益糾葛,導(dǎo)致科研人員的技術(shù)研發(fā)陷入“閉門造車”和自我封鎖的境地。

      第二,依據(jù)當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外形勢(shì),在加強(qiáng)國(guó)內(nèi)稀土功能材料領(lǐng)域內(nèi)循環(huán)的同時(shí),努力拓展國(guó)際新市場(chǎng),擴(kuò)大國(guó)際外循環(huán)。一方面,加強(qiáng)對(duì)外開放水平,留住和創(chuàng)造條件引進(jìn)稀土新材料高端應(yīng)用企業(yè),主動(dòng)形成并建立全球稀土新材料產(chǎn)業(yè)新格局和稀土科技命運(yùn)共同體;另一方面,適度放寬稀土原材料進(jìn)口,以減輕國(guó)內(nèi)環(huán)保和資源消耗的壓力;同時(shí),鼓勵(lì)我國(guó)稀土企業(yè)走出去,在國(guó)外收購(gòu)、入股和創(chuàng)建像機(jī)器人伺服電機(jī)、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)等稀土新材料高科技應(yīng)用產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)企業(yè),改善國(guó)內(nèi)外的營(yíng)商和科技發(fā)展環(huán)境,以提升我國(guó)稀土功能材料產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈的全球競(jìng)爭(zhēng)力。

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