社会万象 第14章 稀土功能材料篇

稀土功能材料的发明并不是由一个人完成的，而是由许多科学家和研究团队在长期的研究和开发过程中逐步实现的。稀土元素由于其独特的物理和化学性质，如良好的磁性质、强烈的荧光和良好的化学活性，被广泛应用于各种功能材料的开发中。

稀土离子特性与稀土功能材料研究进展稀土元素的特性决定了稀土永磁、磁致冷、超导、热释电、光学制冷、非线性光学、催化等高新技术应用的本质，稀土功能材料是实现这些技术应用的基础。

稀土功能材料的应用领域稀土功能材料是支撑新一代信息技术、航空航天与现代武器装备、先进轨道交通、节能与新能源汽车、高性能医疗器械等高技术领域的核心材料。

稀土功能材料的研究团队例如，“稀土光电功能材料与器件”团队在稀土光电功能材料的设计、开发和光存储、光转换等光电性能调控等基础研究之上，开展人工智能皮肤开发、机械力学分布可视化、生物医疗、**成像等领域的应用研究。

稀土功能材料的创新研究群体项目由兰州大学唐瑜教授牵头申请的创新研究群体项目“稀土功能材料”获批，该群体依托于兰州大学化学化工学院、功能有机分子化学国家重点实验室和甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室，逐步形成了从分子设计合成—光谱理论研究—功能应用为发展的长衍生链稀土材料研究体系布局。

稀土功能材料的发明和发展是众多科学家和研究团队共同努力的结果，他们在稀土元素的特性研究、功能材料的设计和应用等方面做出了重要贡献。

稀土功能材料的发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时稀土永磁材料的发展开始起步。以下是稀土功能材料发展的几个重要阶段：

第一代稀土永磁材料（钐钴磁体 SmCo5）1.时间20世纪60年代末至70年代初

特点具有高磁能积和良好的温度稳定性，适用于高温工作环境。

应用在航空航天、军事装备等领域得到应用。

第二代稀土永磁材料（钐钴磁体 Sm2Co17）1.时间20世纪70年代中期

特点磁能积更高，保持良好的温度稳定性和抗腐蚀性。

应用扩展到更广泛的工业领域，包括汽车、电子设备等。

第三代稀土永磁材料（钕铁硼 NdFeB）1.时间20世纪80年代初期

特点具有极高的磁能积和矫顽力，是目前市场上性能最优的永磁材料之一，价格相对低廉。

应用几乎涵盖所有需要使用永磁材料的领域，包括电子、汽车、医疗、能源、家用电器等。

技术进步粉末冶金技术和熔体快淬技术的发展提升了制造工艺，提高了磁体性能和一致性。

新一代稀土永磁材料（稀土铁氮 Re-Fe-N 和稀土铁碳 Re-Fe-C）1.时间21世纪初至今

特点仍在研发阶段，旨在克服现有材料的局限性，如提高高温下的磁性能和降低生产成本。

应用前景预计在新能源汽车、风力发电等环保节能领域得到应用。

随着全球对环保和节能的重视，稀土永磁材料的需求将持续增长。科研人员正在探索新的材料配方和制造技术，以进一步提高磁体性能、降低成本，并解决现有材料存在的问题，如提高磁体在高温下的稳定性，减少对稀缺稀土元素的依赖等。

除了永磁材料，稀土功能材料还包括稀土发光材料、稀土激光材料、稀土贮氢材料、稀土功能陶瓷材料、稀土光学玻璃、稀土阴极发射材料和发热材料、稀土催化剂材料等。这些材料在各自的应用领域也取得了显着的进展，推动了现代科技的发展。

稀土功能材料在多个领域都有广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：

稀土元素（如钕、镝、铽等）是制造高性能永磁体的关键材料。钕铁硼（NdFeB）磁铁是目前最强的永磁材料，广泛用于电动机、硬盘驱动器、风力发电机和电动汽车等。

稀土元素被大量用于制备各类催化剂，在石油裂化、重整等加工过程中发挥关键作用。例如，稀土分子筛催化剂能显着提高石油炼制的效率，增加汽油、柴油等轻质油的产率，还可改善油品质量，降低尾气污染物排放，助力清洁油品的生产。

稀土元素（如铕、铽、镝等）广泛应用于荧光灯、电视和计算机显示器、LED照明以及激光器等领域，提高照明灯具的发光效率和显色性，提升视觉效果。

镧系元素被用于制造镍氢电池（NiMH），这种电池用于混合动力汽车和一些电子产品中。

在炼钢过程中加入稀土元素，能够起到脱氧、脱硫的作用，有效去除钢水中的有害杂质，提升钢材的纯净度。同时，稀土还可以细化晶粒，改善钢材的组织结构，增强钢材的强度、韧性、耐磨性以及抗腐蚀性等性能，像高强度建筑用钢、汽车用钢等很多优质钢材生产都会应用稀土元素。

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