Recerca estratègica sobre l'evolució dels materials funcionals de terres rares per a l'any 2035
Zhu Minggang',Sun Xu',Liu Ronghui,xu Huibing₂
(1. General Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081; 2. Zhong yan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Beijing 100088)
Resum: Com un dels materials estratègics clau amb més característiques de recursos a la Xina, les terres raresEls materials funcionals són els materials bàsics que donen suport a la nova generació de tecnologia de la informació , armes i equipaments moderns i aeroespacials, trànsit ferroviari avançat, vehicles d'estalvi d'energia i noves energies, equipament mèdic d'alt rendiment i altres camps d'alta tecnologia. Aquest document presenta els antecedents de la indústria de materials funcionals de terres rares i l'estat de desenvolupament, analitza els problemes existents en el desenvolupament de la indústria de materials funcionals de terres rares a la Xina, presenta les noves idees de desenvolupament de l'estratègia de desenvolupament de poder material 2035 i la direcció de desenvolupament clau, des de l'enfortiment. de previsió estratègica de terres rares i suport polític, reforçant la investigació bàsica i l'aplicació en el camp de les terres rares, reforçant la construcció d'equips d'avantatges de terres rares i talent presentat Suggeriments de polítiques, per promoure el desenvolupament de materials funcionals de terres rares, realitzar l'estratègia estratègica passar de l'energia de terres rares a l'energia de terres rares per proporcionar una referència.
Paraules clau: materials funcionals de terres rares; materials estratègics clau; nous materials poder 2035
Número de classificació: O614.33; TG
Estratègies de desenvolupament per a les arts rares
Materials funcionals per al 2035
Zhu Minggang 1, Sun Xu 1, Liu Ronghui2, Xu Huibing 2
(1. Central Iron & Steel Research Institute, Beijing 100081, Xina; 2. Grirem Advanced Materials Co., Ltd., Beijing 100088, Xina)
Resum: Els materials funcionals de terres rares són crítics i estratègics per donar suport als camps d'alta tecnologia, com ara la tecnologia de la informació de nova generació, l'armament aeroespacial i modern, el trànsit ferroviari avançat, els vehicles d'estalvi d'energia i de nova energia, i la medicina d'alt rendiment. dispositius. En aquest article, s'introdueixen l'estat de desenvolupament i les tendències de la indústria de materials funcionals de terres rares a la Xina i s'analitzen els problemes de la indústria. Per promoure la competitivitat dels materials funcionals de terres rares a la Xina, es proposen alguns suggeriments polítics, inclòs l'enfortiment de la predicció estratègica i el suport polític, la promoció de la investigació bàsica i l'aplicació, i la millora de la construcció d'equips avantatjoses i el desenvolupament de personal en el camp de les terres rares.
Paraules clau : materials funcionals de terres rares; materials crítics i estratègics; Estratègia d'energia dels nous materials 2035
Primer, prefaci
Elements de terres rares (15 lantànids, itri, escandi en total 17 iuans Nom general de l'element) a causa de la seva estructura de capa electrònica única, de manera que té excel·lents característiques magnètiques, òptiques, elèctriques i altres físiques i químiques, en vehicles de nova energia, nova pantalla i la il·luminació, robots industrials i informació electrònica, aeroespacial, defensa nacional, conservació d'energia i protecció del medi ambient i la fabricació d'equips de gamma alta i altres indústries emergents estratègiques tenen un paper important, és un material bàsic indispensable [1].
Nous materials de terres rares representats per materials funcionals de terres rares s'han completat Un dels punts focals de la competició de pilota. Els països desenvolupats i regions com Europa, Amèrica i Japó han enumerat elements de terres rares com a "elements estratègics del segle XXI" i han dut a terme una reserva estratègica i investigacions clau. L'"Estratègia de materials clau" formulada pel Departament d'Energia dels EUA, el "Pla estratègic elemental" formulat pel Ministeri d'Educació, Educació, Ciència i el "Pla de matèries primeres crítiques de la UE" formulat per la Unió Europea, tots els elements de terres rares enumerats. com a àrees clau de recerca. En particular, en els últims anys, els Estats Units han reiniciat la indústria de terres rares per obtenir imants de terres rares disponibles per a ús militar. Es pot dir que els materials d'imants permanents de terres rares s'han convertit en el "Shangganling" en el camp dels materials funcionals de terres rares.
Per aquest motiu, la Xina ha enumerat les terres rares com a recurs estratègic per al control i el desenvolupament nacional, i ha enumerat els materials funcionals de terres rares com a materials estratègics clau en els seus plans nacionals de desenvolupament a mitjà, llarg i llarg termini, com ara "Made in China 2025". . Les opinions del Consell d'Estat sobre la promoció del desenvolupament sostenible i saludable de la indústria de les terres rares i altres regulacions rellevants també han ajudat a promoure la innovació científica i tecnològica en el camp dels materials funcionals de terres rares, han optimitzat l'estructura de la indústria de les terres rares i han promogut la millora contínua del nivell de desenvolupament i la qualitat dels materials funcionals de terres rares a la Xina.
2. Estat de desenvolupament dels materials funcionals de terres rares
Les terres rares són un recurs estratègic important i un camp avantatjós on la Xina té un poder de discurs internacional. La Xina és un país important del món amb reserves de recursos de terres rares. Segons les reserves totals de recursos de terres rares és d'unes 1,2108 t, entre les quals les reserves de la Xina arriben a les 4,4107 t, que representen al voltant del 37,8% [2,3], la Xina és el major productor mundial de minerals de terres rares. El 2019, la producció mundial de terres rares va ser de 2,1105 t, entre les quals la producció de terres rares de la Xina va assolir les 1,32105 t, la qual cosa representa al voltant del 63% de la producció mundial de terres rares. Al mateix temps, la Xina també és un país d'industrialització de terres rares amb un sistema industrial independent complet, que cobreix el processament de minerals des de l'aigua amunt, la separació de la fosa, la producció d'òxids i metalls de terres rares a la part mitjana, i tots els nous materials de terres rares i aplicacions al sector. riu avall. El 2018, el valor de producció de la cadena de la indústria de terres rares de la Xina va ser d'uns 90.000 milions de iuans, dels quals els materials funcionals de terres rares van representar el 56%, el valor de la producció va ser d'uns 50.000 milions de iuans, la fosa i la separació van representar el 27% i el el valor de producció va ser d'uns 25.000 milions de iuans. Entre ells, els materials funcionals de terres rares representen la proporció més alta de materials d'imants permanents de terres rares, que representen el 75%, amb un valor de sortida d'uns 37.500 milions de iuans, els materials catalítics que representen el 20% i un valor de sortida d'uns 10.000 milions. iuans. A l'estructura de consum de materials funcionals de terres rares a la Xina, els materials d'imants permanents de terres rares es beneficien del ràpid desenvolupament de nous vehicles d'energia i la indústria electrònica, que representen més del 40% de l'estructura de consum; la metal·lúrgia, la maquinària, la petroquímica i la ceràmica de vidre representen el 12%, el 9% i el 8% respectivament, els materials d'emmagatzematge d'hidrogen i els materials luminiscents representen al voltant del 7%; materials catalítics, materials de poliment i tèxtil lleuger agrícola per al 5% [4].
(1) Camp de fosa i separació de terres rares
El 1988, la producció de terres rares de la Xina va superar els Estats Units, convertint-se en el primer productor de terres rares del món. El nivell de fosa i separació de terres rares de la Xina és líder al món i continua fins avui, controlant el mercat global de terres rares d'alta puresa. En l'actualitat, les empreses de separació de terres rares de la Xina es concentren principalment en els sis grans grups de terres rares de la Xina: North rare earth high-tech co., LTD. (grup), grup de terres rares del sud de la Xina., LTD., grup de la indústria de terres rares de Guangdong, co., LTD., Xina co. de terres rares., LTD., minmetals co. de terres rares., LTD., Xiamen industria de tungstè co. ., LTD. Els projectes estrangers de fosa i separació de terres rares inclouen principalment el projecte Mountain Pass d'American Molybdenum Company (adquirida per Shenghe Resources Holdings Co., Ltd.), el projecte de fosa i separació d'Australian Lynas a Kuantan, Malàisia, i el grup belga Solvi (Solvay). ) projecte, etc.
(2) Camp de materials d'imants permanents de terres rares
Els materials d'imants permanents de terres rares no només són la direcció de desenvolupament més ràpida i l'escala industrial més gran i completa de tot el camp de terres rares, sinó també una matèria primera clau insubstituïble i indispensable a la indústria de la defensa nacional, i també el camp d'aplicació amb el més gran. quantitat de materials de terres rares. Des de l'any 2000, l'escala industrial de l'aplicació de materials d'imants permanents de terres rares a la Xina s'ha anat expandint, i la producció en blanc d'imants NdFEB sinteritzats ha augmentat de 8104 t al començament del 12è Pla Quinquenal a 1,8105 t el 2019, que representen més del 85% de la producció mundial; la producció de materials d'imant permanent de samari cobalt és de 2400 t, que representa més del 80% de la producció total.
L'extens desenvolupament d'imants NdfeB sinteritzats en indústries d'alta tecnologia, com ara vehicles d'energia nova com la generació d'energia eòlica, vehicles híbrids i elèctrics, electrodomèstics d'estalvi d'energia, robots industrials, trens d'alta velocitat i maglev ha proporcionat un suport important per al desenvolupament. de la indústria de materials d'imants permanents de terres rares i un potencial de creixement considerable de la indústria. La Xina està a prop del nivell avançat dels companys del món en els camps dels materials d'imants permanents de terres rares d'alt rendiment, tecnologia de reducció de terres rares pesades, utilització equilibrada de materials d'imants permanents de terres rares d'alta abundància i tecnologia de reciclatge i utilització d'imants.
Tot i que el nostre país s'ha convertit en el major productor mundial de materials d'imants permanents de terres rares, representat per una gran abundància de materials d'imants permanents de terres rares, part de la tecnologia de preparació d'imants permanents de terres rares es troba a la posició de lideratge mundial, però els productes de materials d'imants permanents de terres rares de la Xina, encara no pot satisfer el robot d'alta qualitat, la cinquena generació de tecnologia de comunicació mòbil (5G), la màquina de litografia i altres indústries emergents per a la demanda de tecnologia d'imants permanents d'alta gamma. Al mateix temps, encara hi ha una gran bretxa amb els països desenvolupats com els Estats Units i el Japó en la tecnologia de preparació més avançada, la deformació tèrmica, el refinament del gra i l'equip intel·ligent continu.
(3) En el camp dels materials luminescents de terres rares
Amb la penetració accelerada dels materials semiconductors en els camps de la il·luminació, la visualització i la detecció d'informació, la demanda del mercat de qualitat de la font de llum també augmenta. En el camp de la il·luminació, la il·luminació d'espectre complet es considera la direcció principal de la nova generació d'il·luminació LED blanca. En altres camps dels materials luminescents, els detectors d'infrarojos propers són una part important de l'Internet de les coses, que s'ha convertit en el centre d'atenció global i tenen grans perspectives d'aplicació en la vigilància de la seguretat, la biometria, les proves alimentàries i mèdiques i altres camps.
En el camp dels materials luminescents, amb díodes emissors de llum (LED) blancs i materials de visualització, Mitsubishi Chemical Co., LTD., Electrification Corporation, Japan Chemical Industry Co., Ltd. tenen avantatges absoluts en termes de producció, volum de vendes i actius totals al mercat global. La taxa de localització del fòsfor LED de llum blanca a la Xina també ha augmentat des de l'any 2000, menys del 5% anual, fins al 85% actualment. Tanmateix, encara hi ha una certa bretxa tecnològica entre les empreses xineses i els països estrangers. Actualment, les empreses més influents a la Xina són Youyou Yan Rare Earth New Materials Co., LTD., Jiangsu Borui Optoelectronics Co., LTD., i Jiangmen Keheng Industrial Co., LTD.
(4) Camp de materials de cristall de terres rares
Els materials de cristall de terres rares inclouen principalment cristalls làser de terres rares i cristalls escintigràfics de terres rares, que s'utilitzen àmpliament en defensa nacional, dispositius científics d'avantguarda, tractament mèdic, detecció, inspecció de seguretat i altres camps. En els últims anys, els equips de diagnòstic mèdic d'alta gamma com la tomografia computada per emissió de positrons (PET-CT) s'han desenvolupat ràpidament, creant una forta demanda de centelleigs de terres rares d'alt rendiment representats per cristalls de silicat d'itri luteci (LYSO) i economies emergents representades. de la Xina tenen un potencial de mercat especialment enorme en el futur. A partir de la propietat d'una unitat per milió de persones, la Xina ha d'afegir unes 1.000 unitats d'equips PET-CT i la demanda de cristalls de centelleig de terres rares superarà els 3.000 milions de iuans.
(5) Camp de materials catalítics de terres rares
Els materials catalítics de terres rares ocupen un paper important en l'economia nacional, que es poden utilitzar àmpliament en el medi ambient i l'energia, promouen l'aplicació àmplia d'elements de terres rares d'alta abundància i lleugers lantà i ceri, alleugen i solucionen eficaçment el desequilibri del consum de terres rares. a la Xina, millorar l'energia i la tecnologia ambiental i millorar l'entorn de vida humà. El catalitzador de craqueig d'oli i el catalitzador de purificació d'escapament de vehicles de motor és la dosificació de materials catalítics de terres rares de dues aplicacions més grans, inclòs el catalitzador de craqueig d'oli, font mòbil (vehicles de motor, vaixells, maquinària agrícola, etc.) catalitzador de purificació d'escapament, font fixa (gass residuals industrials). esgotat, combustió de gas natural, tractament de gasos residuals orgànics, etc.) catalitzador de purificació de gasos de cua, etc.
En comparació amb catalitzadors similars al món, els catalitzadors de craqueig domèstics han assolit el mateix nivell en el seu rendiment d'ús. Però al catalitzador de purificació d'escapament de vehicles de motor, central elèctrica de carbó amb catalitzador de desnitració de gasos residuals industrials a alta temperatura, com ara materials d'emmagatzematge d'oxigen de terres rares de ceri zirconi, recobriment d'alúmina modificat, gran mida, suport de paret ultrafina (> 600 malles) producció a gran escala i tecnologia i equips clau d'integració de sistemes, etc., amb un nivell avançat estranger encara té un cert buit.
(6) Metalls de terres rares d'alta puresa i materials objectiu
El metall de terres rares d'alta puresa és la matèria primera bàsica per a la investigació i el desenvolupament de materials d'alta tecnologia, que s'utilitza àmpliament en materials magnètics, materials funcionals òptics, materials catalítics, materials d'emmagatzematge d'hidrogen, materials ceràmics funcionals, materials objectiu per a la informació electrònica. i altres camps. A finals del segle XX, mine metal co., LTD., east cao corporation, honeywell international company i empreses europees i americanes tenen des de la preparació de metalls purs fins al desenvolupament d'industrialització i l'etapa d'aplicació de nous materials, amb un procés d'ordre alt de 7 nm. circuit integrat, dispositius de comunicació 5G, dispositius d'alta potència i sensor intel·ligent, memòria d'estat sòlid i altres productes d'informació electrònica avançada proporcionen materials clau de suport. Les famoses empreses de fabricació de metalls de terres rares d'alta puresa i materials objectiu són principalment Japan Toscao Corporation, Honeywell International Corporation i altres empreses de Fortune 500. Les empreses de fabricació de metalls i materials objectiu d'alta puresa de la Xina inclouen principalment Zhongyan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Hunan Rare Earth Metal Materials Research Institute, etc. Encara hi ha llacunes en innovació tecnològica, equips avançats, investigació bàsica d'avantguarda i altres aspectes. Actualment, la Xina ha superat la tecnologia de preparació de metalls de terres rares d'alta puresa, però encara hi ha una certa distància per realitzar la industrialització i garantir el desenvolupament de circuits integrats i altres indústria de la informació electrònica.
3. Dificultats i reptes en el desenvolupament de materials funcionals de terres rares
A partir de l'estat de recerca anterior dels materials funcionals de terres rares, es pot trobar que els recursos de terres rares, com a recursos estratègics globals escassos no renovables, sempre han estat un dels focus d'atenció global. Des de la fricció comercial entre la Xina i els Estats Units, els materials d'imants permanents de terres rares i terres rares s'han convertit en les "paraules clau" sovint esmentades pels mitjans nacionals i estrangers. El motiu és que el domini de la cadena de la indústria de materials d'imants permanents de terres rares i terres rares de la Xina i la velocitat de desenvolupament de la tecnologia de materials d'imants permanents de terres rares preocupen els Estats Units. Tot i que els recursos de terres rares de la Xina i les tecnologies de mineria, selecció i fosa de terres rares es troben a les posicions líders al món, i també té una sèrie de tecnologies originals, encara s'enfronta a moltes dificultats i reptes en el desenvolupament de materials funcionals de terres rares.
Materials funcionals de terres rares de reptes externs, procedeixen principalment dels Estats Units al "sistema guo + campament global", intentant una manera de "desacoblament integral" per desfer-se de la dependència dels productes d'imants permanents de terres rares de la Xina, alhora que inciten a altres països. renunciar a l'aplicació dels materials d'imants permanents de terres rares de la Xina, per contenir i frenar el ràpid desenvolupament de la ciència i tecnologia de terres rares i la indústria d'aplicacions al nostre país. D'altra banda, als camps d'aplicació mitjans i aigües avall dels materials funcionals de terres rares, la major part de la investigació i desenvolupament de la Xina es troba en l'estat dels mètodes tecnològics estrangers líders. Tot i que en els darrers anys al nostre país en el camp de les sol·licituds de patent de materials de terres rares augmenta ràpidament, però la gran majoria pertanyen a la patent millorada o a les patents de punta, té els drets de propietat intel·lectual independents bàsics, especialment la patent internacional original, moltes tecnologies bàsiques. per les barreres tècniques de patents estrangeres, van afectar seriosament l'alta qualitat del desenvolupament i la internacionalització de la indústria de terres rares.
Els reptes interns dels materials funcionals de terres rares provenen principalment de les deficiències bàsiques de la indústria de les terres rares i de la insuficient atenció de la "forja de taulers llargs"; les empreses i institucions de recerca prefereixen donar suport a les tecnologies d'investigació i imitació a curt termini i un suport insuficient a les tecnologies originals amb una gran dificultat de desenvolupament, un alt cost de desenvolupament i un llarg cicle d'avenç tecnològic; s'han de reforçar les capacitats de recerca i desenvolupament col·laboratives multidisciplinàries i interindústries en el camp dels materials funcionals de terres rares. En l'anàlisi final, la capacitat d'innovació original de la Xina és insuficient i la capacitat de controlar la tecnologia bàsica dels materials funcionals de terres rares és feble.
Per tant, centrant-nos en el desenvolupament de materials funcionals de terres rares el 2035, s'hauria de prestar més atenció a la construcció d'innovació independent de la capacitat dels materials funcionals de terres rares des de la perspectiva de la globalització, inclòs el control de les tecnologies bàsiques, l'aprenentatge i la integració amb tecnologies avançades internacionals, així com els avantatges de la indústria funcional de terres rares i cada cop més gran i més fort.
4. Materials funcionals de terres rares en les idees de desenvolupament futur, direcció de desenvolupament clau i objectius de desenvolupament
(1) Idees de desenvolupament
Estretament integrat amb les estratègies nacionals, combinat amb futurs escenaris d'aplicació com ara robots intel·ligents, ciutats intel·ligents, desenvolupament oceànic i interestel·lar, societat de grans dades i acoblament home-màquina, centrar-se en l'enginyeria i industrialització de la investigació tecnològica clau, esforçar-se per fer avenços en la tecnologia de preparació bàsica, equips de producció intel·ligents, instruments de prova especials i la seva tecnologia d'aplicació de materials funcionals avançats de terres rares, materials luminiscents de terres rares, materials catalítics de terres rares, materials catalítics de terres rares, materials de cristall de terres rares, metalls de terres rares d'alta puresa i objectiu. materials; Mitjançant la innovació sincrònica de tota la cadena industrial, promourem la promoció i la implementació d'assoliments avançats, per garantir el subministrament efectiu de materials clau per a les principals necessitats estratègiques, com ara les indústries emergents estratègiques, la defensa nacional i la fabricació intel·ligent. subministrament de materials funcionals de terres rares aplicats de gamma alta; Realitzar teories bàsiques de frontera i investigacions experimentals, mitjançant l'exploració i l'acumulació de qüestions científiques en profunditat, i suggerir teories més originals, fer descobriments originals, obtenir un lot de nous materials de terres rares i noves aplicacions de resultats originals; Realitzar la transformació estratègica de la Xina d'una potència de terres rares a una potència de terres rares, liderar el desenvolupament futur de la tecnologia i la indústria de terres rares, proporcionar suport material per a la realització de l'objectiu estratègic de la Xina de "classificar-se entre els primers països innovadors". el 2035".
(2) Direcció clau de desenvolupament
1. Tecnologies clau de preparació de materials d'imants permanents de terres rares d'alt rendiment i utilització eficient i equilibrada de terres rares
En vista de la futura societat intel·ligent amb un rendiment magnètic més alt dels materials d'imant permanent i noves tecnologies i equips per al requisit de la diversitat de funcions del material d'imant permanent, combinant l'actualització del coneixement i la llei històrica del canvi tecnològic i el desenvolupament actual de terres rares d'alt rendiment Refinament de gra de materials d'imant permanent i optimització de límits de tecnologies clau, com ara la comprensió, per formular continguts clau de desenvolupament.
(1)Materials d'imants permanents NdFeB: se centren en la tecnologia de preparació de NdFeB sinteritzat amb un alt rendiment integral, investigació sobre el mecanisme de difusió del límit del cristall de terres rares pesades en imants NdFeB sinteritzats, investigació sobre tecnologia i aplicació de recuperació de NdFeB sinteritzat, tecnologia de predicció del rendiment del servei i teoria de imants sinteritzats de NdFeB, etc.
(2)Materials d'imant permanent de samari cobalt: se centren en el mecanisme de regulació elemental de l'imant de samari cobalt d'alt residu, la regulació dels components de la nanoestructura i la microregió en la preparació d'enginyeria de l'imant permanent de samari cobalt d'alt rendiment, la investigació sobre la tecnologia antioxidant del samari cobalt a alt rendiment. la temperatura d'ús i la tecnologia de protecció de superfícies de l'imant permanent de samari cobalt d'alta temperatura, etc.
(3)Materials d'imant permanent de Thermopress: se centren en la investigació del mecanisme de formació d'anisotropia de l'anell magnètic de pressió calenta de paret prima, investigació sobre la tecnologia de preparació de pols magnètic d'alt rendiment per a anell magnètic de premsa calenta, tecnologia de preparació i aplicació d'anell d'imant permanent de pressió calenta d'alt rendiment , equips de preparació d'enginyeria i desenvolupament de tecnologia de procés d'anell magnètic de pressió calenta d'alt rendiment, etc.
(4) Materials d'imants permanents d'alta abundància: centreu-vos en la utilització equilibrada de terres rares d'alta abundància (La, Ce, etc.) en materials d'imants permanents, el mecanisme d'estructura d'imants de ceri de fase principal dual i la tecnologia de millora de la força coercitiva.
（5） Combinant el gen del material i l'aprenentatge automàtic, duu a terme el disseny estructural i el càlcul de rendiment dels materials funcionals magnètics i exploreu el nou sistema i la nova estructura de materials per als índexs de rendiment clau del producte d'alta energia magnètica i alta coercitiva de la primera generació. de materials magnètics permanents de terres rares.
(6) Segons les característiques dels materials funcionals magnètics, estudieu els nous principis i els nous equips per a proves i proves i elimineu gradualment la dependència dels equips d'anàlisi i proves dels països estrangers.
2. Nous materials d'imants permanents de terres rares i tecnologies clau d'aplicació personalitzada
Sota la tendència general de l'economia baixa en carboni que arrasa el món, els països de tot el món presten atenció a la protecció del medi ambient i les baixes emissions de carboni com a camps científics i tecnològics clau. Els continguts clau del desenvolupament inclouen: desenvolupament de trànsit ferroviari intel·ligent i sistema de fabricació industrial intel·ligent; desenvolupament de materials magnètics permanents i sistema d'alimentació magnètica amb tecnologia de coixinets de suspensió d'imants permanents i transmissió de corrents de Foucault magnètics permanents; desenvolupament de materials magnètics permanents de terres rares per a un generador d'accionament directe d'imants permanents d'alta resistència a la corrosió amb entorn de corrosió marina; desenvolupament de materials magnètics permanents amb producte d'alta energia magnètica, alta força coercitiva, miniaturització i alta precisió per a escenaris d'aplicació com ara robot i ciutat intel·ligent.
2. Materials luminiscents de terres rares de gamma alta i les seves tecnologies i equips de preparació clau
Amb la creixent demanda de qualitat de font de llum al mercat d'il·luminació de semiconductors, cal centrar-se en el desenvolupament de materials emissors de llum de terres rares de gamma alta i les seves tecnologies i equips de preparació clau per satisfer les aplicacions en els camps de la il·luminació, la visualització i la visualització. i detecció d'informació. Els continguts clau del desenvolupament inclouen: avenç clau de nous materials luminescents de terres rares com l'emissió no visible i l'emissió de conversió ascendent; desenvolupament de mètodes teòrics i tècnics per millorar l'eficiència de l'emissió d'infrarojos sota llum violeta; desenvolupament de materials d'emissió de banda estreta d'alta eficiència, emissió verda i vermella d'alta puresa de color; dissenyar i desenvolupar nous sistemes de materials amb drets de propietat intel·lectual independents utilitzant el principi de compatibilitat estructural i substitució de propietats iguals, i realitzant un disseny estructural basat en materials d'alt rendiment per obtenir una sèrie de nous materials luminescents de terres rares.
4.Tecnologia de preparació de claus de materials catalítics de terres rares
Els materials catalítics de terres rares són materials d'alta tecnologia que promouen l'aplicació extensiva d'elements de terres rares d'alta abundància i lleugers lantà i ceri, alleugen i solucionen eficaçment el desequilibri del consum de terres rares a la Xina, milloren la tecnologia energètica i mediambiental, promouen la vida de les persones, i millorar l'entorn de vida dels éssers humans. Els continguts clau del desenvolupament inclouen: desenvolupament de materials catalítics de terres rares petroquímics d'alta eficiència, estalvi d'energia i de llarga vida, materials catalítics de terres rares sintètics d'energia neta, control de la contaminació dels gasos d'escapament de vehicles de motor i control de la contaminació d'emissions industrials de materials catalítics de terres rares i claus. tecnologies d'industrialització; centrar-se en el desenvolupament de tecnologies clau de muntatge molecular de nanogàbia i preparació de materials de ceri zirconi amb una gran superfície específica, desenvolupament de materials catalítics de terres rares d'alt rendiment i aplicació a escala en peces eficients de purificació catalítica de terres rares de font fixa i mòbil. sistema d'escapament de la font per realitzar la localització.
5. Materials avançats de cristall de terres rares i la seva tecnologia de preparació industrial
Els materials de cristall de terres rares s'utilitzen àmpliament en defensa nacional, dispositius científics d'avantguarda, tractament mèdic, detecció, inspecció de seguretat i altres camps. Els materials de cristall de terres rares i la seva tecnologia de preparació industrial són la principal tendència de desenvolupament en el futur
La direcció de desenvolupament clau del cristall làser de terres rares inclou: el desenvolupament de tecnologia i equips de creixement i processament de cristalls làser de terres rares de gran mida i alta qualitat;.
Desenvolupar una tecnologia de preparació eficient de cristall làser de terres rares d'alta qualitat i fibra làser; diverses noves tecnologies d'aplicació làser basades en cristalls làser de terres rares.
6. Tecnologia de preparació de metalls i dianes de terres rares d'alta puresa
La nova generació d'electrònica de la informació i materials energètics són les principals direccions d'aplicació de metalls de terres rares d'alta puresa i productes objectiu. En el futur, les direccions clau d'investigació i desenvolupament de materials de metalls de terres rares d'alta puresa inclouen: millorar encara més la puresa dels metalls de terres rares per sobre de 4N5 (99,995%), desenvolupar una preparació a gran escala i de baix cost de metalls de terres rares d'alta puresa. tecnologia per proporcionar matèries primeres clau per al desenvolupament d'objectius de terres rares d'alta puresa; el desenvolupament de processos de control de purificació fina i equips de purificació d'alt buit grans, com ara forns de gran superfície i forns de purificació d'un sol cristall; el desenvolupament de tecnologia d'anàlisi i detecció de traces d'impureses en metalls de terres rares d'alta puresa i materials objectiu.
(3) Objectius de desenvolupament
Objectiu 1.2025: completar la transició de la indústria de les terres rares de seguir a funcionar i funcionar
El 2025 es convertirà en un país poderós en el camp dels materials funcionals de terres rares. Per a una nova generació de tecnologia de la informació, transport modern, una nova generació d'il·luminació i visualització, estalvi d'energia, protecció del medi ambient, circuit integrat, medicina biològica, defensa nacional, grans necessitats de desenvolupament, màster preliminar amb drets de propietat intel·lectual independent de materials magnètics de terres rares i la tecnologia bàsica clau d'equips de fabricació, vehicles d'energia nova, aeroespacial, servomotor industrial i altres aplicacions de materials magnètics de gamma alta, la taxa d'èxit de generació de materials d'imants permanents de terres rares va arribar al 70%. Trencar la tecnologia de preparació estable i per lots de materials luminescents de terres rares i la taxa de localització va augmentar a més del 80%; trencar la tecnologia de preparació clau de nous materials funcionals de terres rares, com ara materials de cristall de terres rares d'alt rendiment, metalls de terres rares d'alta puresa i materials objectiu, compleixen els requisits d'equip mèdic de gamma alta, detecció intel·ligent, circuit integrat, etc., substituir parcialment la importació; desenvolupar nous materials funcionals de terres rares i la seva tecnologia de preparació, i ampliar nous camps d'aplicació. L'any 2025, la Xina dominarà una sèrie de tecnologies bàsiques clau dels nous materials clau de terres rares i formarà una sèrie de corporacions multinacionals i clústers industrials amb una forta competitivitat internacional en les àrees competitives. La nostra posició a la cadena de valor industrial global es millorarà significativament i es completarà la transició de la indústria de terres rares de seguir a funcionar.
Objectiu 2.2030: convertir inicialment la Xina en una potència mundial de terres rares
L'any 2030, en l'àmbit dels materials funcionals de terres rares, la capacitat d'innovació millorarà considerablement, i pot liderar la investigació global i el desenvolupament industrial de materials d'imants permanents de terres rares i, inicialment, assolir l'objectiu de convertir-se en una indústria mundial de terres rares. Imant permanent d'alt rendiment en robots, equips mèdics, aeroespacial, Internet de les coses, vaixells, petroquímics i altres equips importants i aplicacions d'enginyeria, mestre amb drets de propietat intel·lectual independent de materials magnètics de terres rares i equips de fabricació, els vehicles de nova energia, navegació 042 aeroespacial aeri, servomotor industrial i altres aplicacions de materials magnètics de gamma alta, la taxa d'èxit de substitució de materials d'imants permanents de terres rares va arribar al 80%.
3. Objectiu 2035: construir una potència mundial de terres rares
L'any 2035, es faran grans avenços en el camp dels materials funcionals de terres rares i la capacitat d'innovació millorarà molt. El nivell d'innovació general en el camp dels nous materials de terres rares arribarà a les files dels països a nivell mundial, la competitivitat general s'enfortirà significativament, alguns avantatges formaran la capacitat global d'innovació líder i convertiran la Xina en una potència mundial en terres rares funcionals. materials.
Els materials d'imants permanents de terres rares, els materials catalítics i els materials lluminosos han assolit el nivell avançat internacional, aconseguint una plena autosuficiència. La taxa d'autosuficiència de cristalls funcionals òptics i terres rares ultra pures per a aplicacions de defensa nacional és superior al 95%; les tecnologies bàsiques clau i els drets de propietat intel·lectual dels materials magnètics de terres rares i materials magnètics de gamma alta, com ara vehicles d'energia nova, defensa nacional, aeroespacial, fabricació intel·ligent, salut, enginyeria marina, formant un lot de materials funcionals originals de terres rares, en què els drets de propietat intel·lectual originals d'una nova generació de materials d'imants permanents de terres rares estan en mans de la Xina. Els estàndards formulats de manera independent a la Xina representen més del 30% dels estàndards internacionals i tenen veu en la formulació d'estàndards de materials de gamma alta; conrear talents innovadors i equips de materials funcionals de terres rares, realitzar el nou mode de desenvolupament d'impulsar noves aplicacions amb materials funcionals de terres rares i establir un sistema d'innovació tecnològica i un sistema industrial líders a nivell mundial per proporcionar una plataforma per a tecnologies originals.
4. proposta de política
L'estratègia de desenvolupament 2035 de materials funcionals de terres rares, accelera la construcció d'un nou patró de desenvolupament d'innovació científica i tecnològica de materials funcionals de terres rares, optimitza els recursos científics i tecnològics i els recursos humans a les regions dominants de terres rares i consolida el "tauler llarg". "avantatge en el camp de les terres rares. Ha d'esforçar-se per millorar la capacitat d'innovació original, l'enginyeria d'escala i la capacitat d'assoliments, promoure la fabricació ecològica de materials funcionals de terres rares, desenvolupar enèrgicament l'aplicació de gamma alta amb drets de propietat intel·lectual independents de terres rares magnètics d'alt rendiment, llum, electricitat i altres nous materials funcionals i tecnologia d'aplicació, estableixen els materials avançats de terres rares de la Xina "amb" la plataforma d'innovació, construeixen materials de terres rares i l'aplicació de la cadena industrial econòmica de baix carboni, formada amb els drets de propietat intel·lectual independent de la Xina de les indústries estratègiques de materials de terres rares d'alt rendiment, gradualment adonar-se de poder de producció de terres rares cap a poder de terres rares. Es recomanen polítiques i mesures específiques de la següent manera:
(1) Reforçar la capacitat d'investigació de predicció estratègica i suport polític en el camp dels materials funcionals de terres rares a nivell nacional
En primer lloc, accelerar l'establiment d'un sistema de propietat intel·lectual, un sistema tecnològic, un sistema de talent i un sistema de plataformes per a materials funcionals de terres rares coordinats a nivell nacional.
En segon lloc, reforçar la continuïtat i la continuïtat de l'aplicació del pla a mitjà i llarg termini en l'àmbit dels materials funcionals de terres rares, formar un suport estatal estable i a llarg termini i evitar el suport intermitent.
En tercer lloc, reforçar la consciència de la protecció de la propietat intel·lectual en l'àmbit dels materials funcionals de terres rares, millorar el sistema legal i el mecanisme d'aplicació de la protecció de la propietat intel·lectual, reforçar i implementar mesures d'incentiu per a les activitats d'innovació dels inventors de llocs de treball i estimular l'impuls endògen i l'aparició de tecnologies innovadores de materials funcionals de terres rares i les seves indústries.
(2) Reforçar el suport de l'equip d'avantatges de terres rares i la construcció de gradients de talent, i millorar la capacitat d'innovació sostenible dels materials funcionals de terres rares
En primer lloc, oferirem suport estable i a llarg termini a institucions i equips de recerca competitius en l'àmbit dels avantatges de terres rares i establirem bases nacionals d'innovació científica i tecnològica per a materials funcionals de terres rares a diferents nivells tan aviat com sigui possible.
En segon lloc, donar el màxim joc al paper dels experts joves i de mitjana edat en la construcció d'escalons de talent per evitar la falla del talent i el malbaratament de recursos de talent.
En tercer lloc, centrar-se en la formació de joves tècnics i tècnics a temps complet en el camp dels materials funcionals de terres rares. Per als talents tècnics destacats, el llindar de la política d'avaluació es pot relaxar adequadament, i sempre que facin contribucions, tenen l'oportunitat de realitzar un valor personal, de manera que els talents líders es puguin promoure en activitats d'investigació científica i innovació Emergència espontània.
(3) Enfortir la cooperació internacional en el camp dels materials funcionals de terres rares i millorar la competitivitat global de la Xina en el camp dels materials funcionals de terres rares
En primer lloc, en l'entorn internacional actual, s'han d'utilitzar diverses oportunitats per dur a terme l'intercanvi internacional de personal i l'intercanvi d'informació sobre ciències i tecnologies de terres rares; El departament de gestió ha d'intentar facilitar l'intercanvi científic i tecnològic internacional, relaxar el límit dels investigadors per assistir a conferències acadèmiques i intercanvis tècnics i evitar la investigació tècnica i el desenvolupament de l'"autobloqueig" causat per interessos locals i departamentals.
En segon lloc, d'acord amb la situació actual a casa i a l'estranger, alhora que enfortim la circulació interna en el camp dels materials funcionals de terres rares domèstiques, ens hem d'esforçar per expandir el nou mercat internacional i ampliar la circulació externa internacional. D'una banda, reforçar el nivell d'obertura al món exterior, retenir i crear condicions per a la introducció d'empreses d'aplicacions de gamma alta de nous materials de terres rares, formar i establir activament un nou patró de la indústria global de nous materials de terres rares i la comunitat de tecnologia de terres rares; d'altra banda, relaxar moderadament la importació de matèries primeres de terres rares per reduir la pressió de la protecció del medi ambient nacional i el consum de recursos; al mateix temps, encoratjar les empreses xineses de terres rares a sortir, adquirir, comprar accions i crear nous materials de terres rares, com ara el motor servo robot i el motor d'accionament de vehicles elèctrics. Les empreses avantatjoses de productes d'aplicació d'alta tecnologia milloraran el negoci i la ciència. i l'entorn de desenvolupament tecnològic a casa i a l'estranger, per millorar la competitivitat global de la cadena de la indústria i la cadena de subministrament de materials funcionals de terres rares de la Xina.