Investigación estratégica sobre la evolución de los materiales funcionales de tierras raras para el año 2035
Zhu Minggang',Sun Xu',Liu Ronghui,xu Huibing₂
(1. Instituto General de Investigación del Hierro y el Acero, Beijing 100081; 2. Zhong yan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Beijing 100088)
Resumen: Como uno de los materiales estratégicos clave con más características de recursos en China, las tierras rarasLos materiales funcionales son los materiales centrales que sustentan la nueva generación de tecnología de la información. , armas y equipos aeroespaciales y modernos, tránsito ferroviario avanzado, vehículos de nueva energía y ahorro de energía, equipos médicos de alto rendimiento y otros campos de alta tecnología. Este documento presenta los antecedentes de la industria de materiales funcionales de tierras raras y el estado de desarrollo, analiza los problemas existentes en el desarrollo de la industria de materiales funcionales de tierras raras en China, presenta las nuevas ideas de desarrollo de la estrategia de desarrollo de material power 2035 y la dirección clave del desarrollo, desde el fortalecimiento. de pronóstico estratégico de tierras raras y apoyo a políticas, fortaleciendo la investigación básica y la aplicación en el campo de tierras raras, fortaleciendo la construcción de equipo de ventaja de tierras raras y talento presentado políticas Sugerencias, para promover el desarrollo de materiales funcionales de tierras raras, realizar la estrategia pasar de energía de tierras raras a energía de tierras raras para proporcionar referencia.
Palabras clave: materiales funcionales de tierras raras; materiales estratégicos clave; nuevos materiales poder 2035
Número de clasificación: O614.33; TG
Estrategias de desarrollo para tierras raras
Materiales funcionales para 2035
Zhu Minggang 1, Sun Xu 1, Liu Ronghui2, Xu Huibing 2
(1. Instituto Central de Investigación del Hierro y el Acero, Beijing 100081, China; 2. Grirem Advanced Materials Co., Ltd., Beijing 100088, China)
Resumen: Los materiales funcionales de tierras raras son fundamentales y estratégicos para respaldar los campos de alta tecnología, como la tecnología de la información de nueva generación, el armamento aeroespacial y moderno, el tránsito ferroviario avanzado, los vehículos de nueva energía y de ahorro de energía, y los servicios médicos de alto rendimiento. dispositivos. En este artículo, se presentan el estado de desarrollo y las tendencias de la industria de materiales funcionales de tierras raras en China y se analizan los problemas de la industria. Para promover la competitividad de los materiales funcionales de tierras raras en China, se proponen algunas sugerencias de políticas. incluido el fortalecimiento de la predicción estratégica y el apoyo a políticas, la promoción de la investigación y aplicación básicas y la mejora de la construcción de equipos ventajosos y el desarrollo del personal en el campo de las tierras raras.
Palabras clave : materiales funcionales de tierras raras; materiales críticos y estratégicos; estrategia de energía de nuevos materiales 2035
Primero, prefacio
Elementos de tierras raras (15 lantánidos, itrio, escandio en total 17 yuanes Nombre general del elemento) debido a su estructura de capa electrónica única, por lo que tiene excelentes características magnéticas, ópticas, eléctricas y otras características físicas y químicas, en vehículos de nueva energía, Nueva pantalla y la iluminación, los robots industriales y la información electrónica, la industria aeroespacial, la defensa nacional, la conservación de energía y la protección del medio ambiente y la fabricación de equipos de alta gama y otras industrias estratégicas emergentes desempeñan un papel importante, es un material básico indispensable [1].
Los nuevos materiales de tierras raras representados por materiales funcionales de tierras raras se han convertido en uno de los puntos focales de la competencia de pelota. Los países y regiones desarrollados como Europa, América y Japón han incluido las tierras raras como "elementos estratégicos del siglo XXI" y han llevado a cabo reservas estratégicas e investigaciones clave. La "Estrategia de materiales clave" formulada por el Departamento de Energía de EE. UU., el "Plan de estrategia elemental" formulado por el Ministerio de Educación, Educación, Ciencia y el "Plan de materias primas críticas de la UE" formulado por la Unión Europea enumeran elementos de tierras raras. como áreas clave de investigación. En particular, en los últimos años, Estados Unidos ha reiniciado la industria de tierras raras para obtener imanes de tierras raras disponibles para uso militar. Se puede decir que los materiales magnéticos permanentes de tierras raras se han convertido en el "Shangganling" en el campo de los materiales funcionales de tierras raras.
Por esta razón, China ha incluido las tierras raras como un recurso estratégico para el control y el desarrollo nacional, y ha incluido los materiales funcionales de tierras raras como materiales estratégicos clave en sus planes nacionales de desarrollo a mediano, largo y largo plazo, como "Hecho en China 2025". . Las opiniones del Consejo Estatal sobre la Promoción del Desarrollo Sostenible y Saludable de la Industria de Tierras Raras y otras regulaciones relevantes también han ayudado a promover la innovación científica y tecnológica en el campo de los materiales funcionales de tierras raras, optimizaron la estructura de la industria de tierras raras y promovieron la mejora continua del nivel de desarrollo y la calidad de los materiales funcionales de tierras raras en China.
2. Estado de desarrollo de los materiales funcionales de tierras raras.
Las tierras raras son un recurso estratégico importante y un campo ventajoso donde China tiene poder de discurso internacional. China es un país importante en el mundo con reservas de recursos de tierras raras. Según las reservas totales de recursos de tierras raras es de aproximadamente 1,2108 t, entre las cuales las reservas de China alcanzan las 4,4107 t, lo que representa alrededor del 37,8% [2,3], China es el mayor productor mundial de minerales de tierras raras. En 2019, la producción mundial de tierras raras fue de 2,1105 t, entre las cuales la producción de tierras raras de China alcanzó 1,32105 t, lo que representa aproximadamente el 63% de la producción mundial de tierras raras. Al mismo tiempo, China también es un país de industrialización de tierras raras con un sistema industrial completamente independiente, que abarca el procesamiento de minerales desde la fase inicial, la separación por fundición, la producción de óxidos y metales de tierras raras en la fase intermedia, y todos los nuevos materiales y aplicaciones de tierras raras en la fase inicial. río abajo. En 2018, el valor de producción de la cadena industrial de tierras raras de China fue de aproximadamente 90 mil millones de yuanes, de los cuales los materiales funcionales de tierras raras representaron el 56%, el valor de producción fue de aproximadamente 50 mil millones de yuanes, la fundición y separación representaron el 27% y la El valor de la producción fue de unos 25 mil millones de yuanes. Entre ellos, los materiales funcionales de tierras raras representan la mayor proporción de materiales magnéticos permanentes de tierras raras, representando el 75%, con un valor de producción de aproximadamente 37,5 mil millones de yuanes, los materiales catalíticos representan el 20% y un valor de producción de aproximadamente 10 mil millones. yuan. En la estructura de consumo de materiales funcionales de tierras raras en China, los materiales magnéticos permanentes de tierras raras se benefician del rápido desarrollo de los vehículos de nueva energía y la industria electrónica, y representan más del 40% de la estructura de consumo; la metalurgia, la maquinaria, la petroquímica y la vitrocerámica representan el 12%, el 9% y el 8% respectivamente; los materiales de almacenamiento de hidrógeno y los materiales luminiscentes representan aproximadamente el 7%; materiales catalíticos, materiales de pulido y textiles ligeros agrícolas para el 5% [4].
(1) Campo de fundición y separación de tierras raras
En 1988, la producción de tierras raras de China superó a la de Estados Unidos, convirtiéndose en el primer productor de tierras raras del mundo. El nivel de fundición y separación de tierras raras de China es líder en el mundo y continúa hasta el día de hoy, controlando el mercado global de tierras raras únicas de alta pureza. En la actualidad, las empresas de separación y fundición de tierras raras de China se concentran principalmente en los seis grandes grupos de tierras raras de China: North rare Earth High-Tech Co., LTD. (grupo), grupo de tierras raras del sur de China co., LTD., grupo de la industria de tierras raras de Guangdong, co., LTD., grupo de tierras raras de China, LTD., grupo de tierras raras de minmetals co., LTD., industria de tungsteno de Xiamen co. ., LTD. Los proyectos extranjeros de fundición y separación de tierras raras incluyen principalmente el proyecto Mountain Pass de American Molybdenum Company (adquirida por Shenghe Resources Holdings Co., Ltd.), el proyecto de fundición y separación de la australiana Lynas en Kuantan, Malasia, y el grupo belga Solvi (Solvay ) proyecto, etc.
(2) Campo de materiales magnéticos permanentes de tierras raras.
Los materiales magnéticos permanentes de tierras raras no solo son la dirección de desarrollo más rápida y la escala industrial más grande y completa en todo el campo de las tierras raras, sino también una materia prima clave irremplazable e indispensable en la industria de defensa nacional, y también el campo de aplicación con mayor cantidad de materiales de tierras raras. Desde 2000, la escala industrial de la aplicación de materiales magnéticos permanentes de tierras raras en China se ha ido expandiendo, y la producción en blanco de imanes NdFEB sinterizados ha aumentado de 8104 t al comienzo del XII Plan Quinquenal a 1,8105 t en 2019. representa más del 85% de la producción mundial; la producción de materiales magnéticos permanentes de samario y cobalto es de 2400 t, lo que representa más del 80% de la producción total.
El amplio desarrollo de los imanes de NdfeB sinterizado en industrias de alta tecnología, como vehículos de nueva energía, como la generación de energía eólica, vehículos híbridos y eléctricos, electrodomésticos que ahorran energía, robots industriales, trenes de alta velocidad y maglev, ha brindado un importante apoyo al desarrollo. de la industria de materiales magnéticos permanentes de tierras raras y un considerable potencial de crecimiento de la industria. China está cerca del nivel avanzado de sus pares mundiales en los campos de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de alto rendimiento, tecnología de reducción de tierras raras pesadas, utilización equilibrada de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de gran abundancia y tecnología de utilización y reciclaje de imanes.
Aunque nuestro país se ha convertido en el mayor productor mundial de materiales magnéticos permanentes de tierras raras, representado por una gran abundancia de materiales magnéticos permanentes de tierras raras, parte de la tecnología de preparación de imanes permanentes de tierras raras se encuentra en la posición de liderazgo mundial, pero los productos de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de China, Todavía no puede satisfacer la demanda de robots de alta calidad, la quinta generación de tecnología de comunicación móvil (5G), máquinas de litografía y otras industrias emergentes para la tecnología de imanes permanentes de alta gama. Al mismo tiempo, todavía existe una gran brecha con los países desarrollados como Estados Unidos y Japón en la tecnología de preparación más avanzada, deformación térmica, refinamiento de granos y equipos inteligentes continuos.
(3) En el campo de los materiales luminiscentes de tierras raras.
Con la penetración acelerada de los materiales semiconductores en los campos de la iluminación, la visualización y la detección de información, la demanda del mercado por la calidad de las fuentes de luz también está aumentando. En el campo de la iluminación, la iluminación de espectro completo se considera la tendencia principal de la nueva generación de iluminación LED blanca. En otros campos de materiales luminiscentes, los detectores de infrarrojo cercano son una parte importante del Internet de las cosas, que se ha convertido en el foco de atención mundial, y tienen grandes perspectivas de aplicación en monitoreo de seguridad, biometría, pruebas médicas y alimentarias y otros campos.
En el campo de los materiales luminiscentes, con materiales de iluminación y visualización de diodos emisores de luz (LED) blancos, Mitsubishi Chemical Co., LTD., Electrification Corporation, Japan Chemical Industry Co., Ltd. tienen ventajas absolutas en términos de producción y volumen de ventas. y activos totales en el mercado global. La tasa de localización de fósforo LED de luz blanca en China también ha aumentado desde 2000, menos del 5% anual, a aproximadamente el 85% en la actualidad. Sin embargo, todavía existe una cierta brecha tecnológica entre las empresas chinas y los países extranjeros. En la actualidad, las empresas más influyentes en China son Youyou Yan Rare Earth New Materials Co., LTD., Jiangsu Borui Optoelectronics Co., LTD. y Jiangmen Keheng Industrial Co., LTD.
(4) Campo de materiales cristalinos de tierras raras.
Los materiales de cristales de tierras raras incluyen principalmente cristales láser de tierras raras y cristales escintigráficos de tierras raras, que se utilizan ampliamente en defensa nacional, dispositivos científicos de vanguardia, tratamiento médico, detección, inspección de seguridad y otros campos. En los últimos años, los equipos de diagnóstico médico de alta gama, como la tomografía computarizada por emisión de positrones (PET-CT), se han desarrollado rápidamente, creando una fuerte demanda de centelleos de tierras raras de alto rendimiento representados por cristales de silicato de itrio y lutecio (LYSO), y las economías emergentes representadas por China tienen un potencial de mercado especialmente enorme en el futuro. Teniendo en cuenta la propiedad de una unidad por millón de habitantes, China necesita añadir unas 1.000 unidades de equipos PET-CT, y la demanda de cristales de centelleo de tierras raras superará los 3.000 millones de yuanes.
(5) Campo de materiales catalíticos de tierras raras.
Los materiales catalíticos de tierras raras ocupan un papel importante en la economía nacional, que pueden ser ampliamente utilizados en el medio ambiente y la energía, promueven la aplicación extensiva de elementos de tierras raras ligeros y de gran abundancia, lantano y cerio, y alivian y resuelven eficazmente el desequilibrio del consumo de tierras raras. en China, mejorar la tecnología energética y medioambiental, y mejorar el entorno de vida humano. El catalizador de craqueo de aceite y el catalizador de purificación de gases de escape de vehículos de motor es la dosis de materiales catalíticos de tierras raras de dos aplicaciones más importantes, incluido el catalizador de craqueo de petróleo, fuente móvil (vehículos de motor, barcos, maquinaria agrícola, etc.), catalizador de purificación de gases de escape, fuente fija (gases residuales industriales). agotado, combustión de gas natural, tratamiento de gases residuales orgánicos, etc.) catalizador de purificación de gases de cola, etc.
En comparación con catalizadores similares en el mundo, los catalizadores de craqueo nacionales han alcanzado el mismo nivel en su rendimiento de uso. Pero en el catalizador de purificación de gases de escape de vehículos de motor, central eléctrica alimentada por carbón con catalizador de denitración de gases residuales industriales de alta temperatura, como materiales de almacenamiento de oxígeno de tierras raras de cerio y circonio, revestimiento de alúmina modificada, soporte de pared ultrafino de gran tamaño (> malla 600) La producción a gran escala y la integración de sistemas, tecnología y equipos clave, etc., todavía tienen una cierta brecha con el nivel avanzado extranjero.
(6) Metales de tierras raras de alta pureza y materiales objetivo.
El metal de tierras raras de alta pureza es la materia prima principal para la investigación y el desarrollo de materiales de alta tecnología, que se usa ampliamente en materiales magnéticos, materiales ópticos funcionales, materiales catalíticos, materiales de almacenamiento de hidrógeno, materiales cerámicos funcionales y materiales objetivo de pulverización catódica para información electrónica. y otros campos. A finales del siglo XX, Mine Metal Co., LTD., East Cao Corporation, Honeywell International Company y empresas europeas y americanas pasaron de la preparación de metales de alta pureza al desarrollo de la industrialización y la etapa de aplicación de nuevos materiales, bajo un proceso de alto orden de 7 nm. El circuito integrado, los dispositivos de comunicación 5G, los dispositivos de alta potencia y los sensores inteligentes, la memoria de estado sólido y otros productos de información electrónica avanzada proporcionan materiales clave de soporte. Las empresas de fabricación de materiales objetivo y metales de tierras raras de alta pureza mundialmente famosas son principalmente Japan Toscao Corporation, Honeywell International Corporation y otras empresas de Fortune 500. Las empresas chinas de fabricación de metales de tierras raras de alta pureza y materiales objetivo incluyen principalmente Zhongyan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Hunan Rare Earth Metal Materials Research Institute, etc. Todavía existen lagunas en innovación tecnológica, equipos avanzados e investigación básica de vanguardia. y otros aspectos. En la actualidad, China ha avanzado en la tecnología de preparación de metales de tierras raras de pureza ultra alta, pero todavía queda una cierta distancia para lograr la industrialización y garantizar el desarrollo de los circuitos integrados y otras industrias de información electrónica.
3. Dificultades y desafíos en el desarrollo de materiales funcionales de tierras raras.
Con base en el estado de la investigación anterior sobre los materiales funcionales de tierras raras, se puede encontrar que los recursos de tierras raras, como recursos estratégicos globales escasos y no renovables, siempre han sido uno de los focos de atención global. Desde la fricción comercial entre China y Estados Unidos, las tierras raras y los materiales magnéticos permanentes de tierras raras se han convertido en las "palabras clave" mencionadas a menudo por los medios nacionales y extranjeros. La razón es que el dominio de la cadena industrial de tierras raras y materiales de imanes permanentes de tierras raras de China y la velocidad de desarrollo de la tecnología de materiales de imanes permanentes de tierras raras preocupan a Estados Unidos. Aunque los recursos de tierras raras de China y las tecnologías de extracción, selección y fundición de tierras raras se encuentran en las posiciones de liderazgo en el mundo, y también tiene una serie de tecnologías originales, todavía enfrenta muchas dificultades y desafíos en el desarrollo de materiales funcionales de tierras raras.
Los materiales funcionales de tierras raras de los desafíos externos, provienen principalmente de los Estados Unidos al "sistema guo + campo global", tratando de una forma de "desacoplamiento integral" para deshacerse de la dependencia de los productos de imanes permanentes de tierras raras de China, al mismo tiempo que incitan a otros países. abandonar la aplicación de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de China, para contener y frenar el rápido desarrollo de la ciencia, la tecnología y la industria de aplicaciones de tierras raras en nuestro país. Por otro lado, en los campos de aplicación intermedios y posteriores de materiales funcionales de tierras raras, la mayor parte de la investigación y el desarrollo de China se encuentran en el estado de métodos de tecnología extranjera líderes. Aunque en los últimos años en nuestro país en el campo de las solicitudes de patentes de materiales de tierras raras ha aumentado rápidamente, la gran mayoría de ellas pertenecen a patentes mejoradas o patentes de borde, tiene derechos de propiedad intelectual independientes centrales, especialmente la patente internacional original, muchas tecnologías centrales. por barreras técnicas de patentes extranjeras, afectó gravemente la alta calidad del desarrollo y la internacionalización de la industria de tierras raras.
Los desafíos internos de los materiales funcionales de tierras raras provienen principalmente de las deficiencias básicas de la industria de tierras raras y la atención insuficiente a la "forja de tableros largos"; las empresas y las instituciones de investigación prefieren apoyar la investigación a corto plazo y las tecnologías de imitación, y el apoyo insuficiente a las tecnologías originales con grandes dificultades de desarrollo, altos costos de desarrollo y largos ciclos de avance tecnológico; Es necesario fortalecer las capacidades de investigación y desarrollo colaborativo multidisciplinario e intersectorial en el campo de los materiales funcionales de tierras raras. En última instancia, la capacidad de innovación original de China es insuficiente y la capacidad de controlar la tecnología central de los materiales funcionales de tierras raras es débil.
Por lo tanto, al centrarse en el desarrollo de materiales funcionales de tierras raras en 2035, se debe prestar más atención a la construcción de innovación independiente de la capacidad de los materiales funcionales de tierras raras desde la perspectiva de la globalización, incluido el control de las tecnologías centrales, el aprendizaje y la integración con tecnologías avanzadas internacionales, así como las ventajas de la industria funcional de tierras raras y cada vez más grande y fuerte.
4. Materiales funcionales de tierras raras en las ideas de desarrollo futuro, dirección clave de desarrollo y objetivos de desarrollo.
(1) Ideas de desarrollo
Estrechamente integrado con las estrategias nacionales, combinado con escenarios de aplicación futuros como robots inteligentes, ciudades inteligentes, desarrollo oceánico e interestelar, sociedad de big data y acoplamiento hombre-máquina, centrándose en la ingeniería e industrialización de la investigación tecnológica clave, esforzándose por lograr avances en la tecnología de preparación central, el equipo de producción inteligente, los instrumentos de prueba especiales y su tecnología de aplicación de materiales funcionales avanzados de tierras raras, materiales luminiscentes de tierras raras, materiales catalíticos de tierras raras, materiales catalíticos de tierras raras, materiales de cristales de tierras raras, metales de tierras raras de alta pureza y objetivos. materiales; A través de la innovación sincrónica de toda la cadena industrial, promoveremos la promoción y la implementación de logros avanzados, para garantizar el suministro efectivo de materiales clave para las principales necesidades estratégicas, como industrias estratégicas emergentes, defensa nacional y fabricación inteligente, y finalmente, realizar la independencia. suministro de materiales funcionales de tierras raras aplicados de alta gama; Llevar a cabo teorías básicas de frontera e investigaciones experimentales, mediante la exploración en profundidad y la acumulación de preguntas científicas, y sugerir teorías más originales, realizar descubrimientos originales, obtener un lote de nuevos materiales de tierras raras y nuevas aplicaciones de resultados originales; Realizar la transformación estratégica de China de una potencia de tierras raras a una potencia de tierras raras, Liderar el desarrollo futuro de la tecnología y la industria de tierras raras, Proporcionar apoyo material para la realización del objetivo estratégico de China de "ubicarse entre los países de vanguardia" para 2035".
(2) Dirección clave de desarrollo
1. Tecnologías clave de preparación de materiales magnéticos permanentes de tierras raras de rendimiento ultraalto y utilización eficiente y equilibrada de tierras raras
En vista de la futura sociedad inteligente con un mayor rendimiento magnético de los materiales magnéticos permanentes y nuevas tecnologías y equipos para los requisitos de diversidad de funciones de los materiales magnéticos permanentes, combinando la actualización del conocimiento y la ley histórica del cambio tecnológico, y el desarrollo actual de tierras raras de alto rendimiento. Materiales magnéticos permanentes, refinamiento de granos y optimización de límites de tecnologías clave, como la comprensión, para formular contenidos de desarrollo clave.
(1)Materiales de imanes permanentes de NdFeB: enfoque en la tecnología de preparación de NdfeB sinterizado con alto rendimiento integral, investigación sobre el mecanismo de difusión del límite cristalino de tierras raras pesadas en imanes de NdFeB sinterizado, investigación sobre la tecnología y aplicación de recuperación de NdFeB sinterizado, tecnología de predicción del rendimiento del servicio y teoría de imanes de NdFeB sinterizados, etc.
(2)Materiales de imán permanente de samario y cobalto: enfoque en el mecanismo de regulación elemental del imán de samario y cobalto residual alto, la regulación de los componentes de nanoestructura y microrregiones en la preparación de ingeniería del imán permanente de samario y cobalto de alto rendimiento, la investigación sobre la tecnología antioxidante del samario y cobalto a alto use la temperatura y la tecnología de protección de la superficie del imán permanente de samario y cobalto de alta temperatura, etc.
(3)Materiales de imán permanente termoprensado: se centra en la investigación del mecanismo de formación de anisotropía del anillo magnético de presión caliente de pared delgada, investigación sobre la tecnología de preparación de polvo magnético de alto rendimiento para anillo magnético de prensado en caliente, tecnología de preparación y aplicación de anillo magnético permanente de presión caliente de alto rendimiento , equipos de preparación de ingeniería y desarrollo de tecnología de procesos de anillo magnético de presión caliente de alto rendimiento, etc.
(4) Materiales de imanes permanentes de alta abundancia: se centran en la utilización equilibrada de tierras raras de alta abundancia (La, Ce, etc.) en materiales de imanes permanentes, el mecanismo de la estructura del imán de cerio de fase principal dual y la tecnología de mejora de la fuerza coercitiva.
（5） Combinando genes de materiales y aprendizaje automático, lleve a cabo el diseño estructural y el cálculo del rendimiento de materiales funcionales magnéticos, y explore el nuevo sistema y la nueva estructura de materiales para los índices de rendimiento clave del producto de alta energía magnética y alta coercitiva de primera generación. de materiales magnéticos permanentes de tierras raras.
(6) De acuerdo con las características de los materiales funcionales magnéticos, estudiar los nuevos principios y nuevos equipos para pruebas y pruebas, y deshacerse gradualmente de la dependencia de los equipos de análisis y pruebas de países extranjeros.
2. Nuevos materiales magnéticos permanentes de tierras raras y tecnologías clave de aplicación personalizada
Bajo la tendencia general de una economía baja en carbono que recorre el mundo, los países de todo el mundo prestan atención a la protección del medio ambiente y a las bajas emisiones de carbono como campos científicos y tecnológicos clave. Los contenidos clave del desarrollo incluyen: desarrollo de tránsito ferroviario inteligente y sistema de fabricación industrial inteligente; desarrollo de materiales magnéticos permanentes y sistemas de potencia magnéticos con tecnología de cojinetes de suspensión de imanes permanentes y transmisión de corrientes parásitas magnéticas permanentes; desarrollo de materiales magnéticos permanentes de tierras raras para un generador de accionamiento directo de imán permanente de alta resistencia a la corrosión en un entorno de corrosión marina; desarrollo de materiales magnéticos permanentes con producto de alta energía magnética, alta fuerza coercitiva, miniaturización y alta precisión para escenarios de aplicación como robot y ciudad inteligente.
2. Materiales luminiscentes de tierras raras de alta gama y sus tecnologías y equipos de preparación clave
Con la creciente demanda de calidad de fuente de luz en el mercado de iluminación de semiconductores, es necesario centrarse en el desarrollo de materiales emisores de luz de tierras raras de alta gama y sus tecnologías y equipos de preparación clave para satisfacer las aplicaciones en los campos de iluminación, visualización y detección de información. Los contenidos clave del desarrollo incluyen: avance clave de nuevos materiales luminiscentes de tierras raras, como emisiones no visibles y emisiones de conversión ascendente; desarrollar teoría y métodos técnicos para mejorar la eficiencia de las emisiones infrarrojas bajo luz violeta; desarrollar materiales de emisión de banda estrecha de alta eficiencia, emisión de color verde y rojo de alta pureza; diseñar y desarrollar nuevos sistemas de materiales con derechos de propiedad intelectual independientes utilizando el principio de compatibilidad estructural y reemplazo equitativo de propiedades, y llevar a cabo un diseño estructural basado en materiales de alto rendimiento para obtener una serie de nuevos materiales luminiscentes de tierras raras.
4.Tecnología clave de preparación de materiales catalíticos de tierras raras.
Los materiales catalíticos de tierras raras son materiales de alta tecnología que promueven la aplicación extensiva de lantano y cerio, elementos de tierras raras ligeros y de gran abundancia, alivian y resuelven eficazmente el desequilibrio del consumo de tierras raras en China, mejoran la tecnología energética y ambiental, promueven los medios de vida de las personas. y mejorar las condiciones de vida de los seres humanos. Los contenidos clave del desarrollo incluyen: desarrollo de materiales catalíticos petroquímicos de tierras raras de alta eficiencia, ahorro de energía y larga duración, materiales catalíticos sintéticos de tierras raras de energía limpia, control de la contaminación por escape de vehículos de motor y control de la contaminación por emisiones de escape industriales de materiales catalíticos de tierras raras y claves. tecnologías de industrialización; centrarse en el desarrollo de tecnologías clave de ensamblaje molecular de nanojaulas y preparación de materiales de cerio y circonio con alta superficie específica, desarrollo de materiales catalíticos de tierras raras de rendimiento ultraalto y aplicación a escala en piezas eficientes de purificación catalítica de tierras raras de fuentes fijas y móviles. Sistema de escape de origen para realizar la localización.
5. Materiales avanzados de cristales de tierras raras y su tecnología de preparación industrial.
Los materiales de cristales de tierras raras se utilizan ampliamente en la defensa nacional, dispositivos científicos de vanguardia, tratamientos médicos, detección, inspecciones de seguridad y otros campos. Los materiales cristalinos de tierras raras y su tecnología de preparación industrial son la principal tendencia de desarrollo en el futuro.
La dirección clave de desarrollo del cristal láser de tierras raras incluye: el desarrollo de tecnología y equipos de crecimiento y procesamiento de cristales láser de tierras raras de gran tamaño y alta calidad.
Desarrollar una tecnología de preparación eficiente de fibra láser y cristal láser de tierras raras de alta calidad; varias tecnologías nuevas de aplicación láser basadas en cristales láser de tierras raras.
6. Tecnología de preparación de objetivos y metales de tierras raras de alta pureza.
La nueva generación de electrónica de la información y materiales energéticos son las principales direcciones de aplicación de los metales de tierras raras de alta pureza y sus productos objetivo. En el futuro, las direcciones clave de investigación y desarrollo de materiales metálicos de tierras raras de alta pureza incluyen: mejorar aún más la pureza de los metales de tierras raras por encima de 4N5 (99,995%), desarrollar una preparación de bajo costo y a gran escala de metales de tierras raras de pureza ultra alta. tecnología para proporcionar materias primas clave para el desarrollo de tierras raras de alta pureza; el desarrollo de procesos de control de purificación fina y grandes equipos de purificación de alto vacío, como hornos de gran superficie y hornos de purificación monocristalinos; el desarrollo de tecnología de análisis y detección de trazas de impurezas en metales de tierras raras de pureza ultraalta y materiales objetivo.
(3) Objetivos de desarrollo
Objetivo 1.2025: completar la transición de la industria de tierras raras de seguir a funcionar y funcionar
Para 2025, se convertirá en un país poderoso en el campo de los materiales funcionales de tierras raras. Para una nueva generación de tecnología de la información, transporte moderno, una nueva generación de iluminación y visualización, conservación de energía, protección del medio ambiente, circuitos integrados, medicina biológica, defensa nacional, principales necesidades de desarrollo, maestría preliminar con derechos de propiedad intelectual independientes de materiales magnéticos de tierras raras. y la tecnología central clave de equipos de fabricación, vehículos de nueva energía, aeroespacial, servomotores industriales y otras aplicaciones de materiales magnéticos de alta gama, la tasa de éxito de la generación de materiales de imanes permanentes de tierras raras alcanzó el 70%. Rompiendo la tecnología de preparación estable y por lotes de materiales luminiscentes de tierras raras, la tasa de localización aumentó a más del 80%; romper con la tecnología de preparación clave de nuevos materiales funcionales de tierras raras, como materiales de cristal de tierras raras de alto rendimiento, metales de tierras raras de alta pureza y materiales objetivo, cumplir con los requisitos de equipos médicos de alta gama, detección inteligente, circuitos integrados, etc. reemplazar parcialmente la importación; desarrollar nuevos materiales funcionales de tierras raras y su tecnología de preparación, y ampliar nuevos campos de aplicación. Para 2025, China dominará una serie de tecnologías centrales clave de nuevos materiales clave de tierras raras y formará una serie de corporaciones multinacionales y grupos industriales con una fuerte competitividad internacional en las áreas competitivas. Nuestra posición en la cadena de valor industrial global mejorará significativamente y se completará la transición de la industria de tierras raras de seguimiento a funcionamiento.
Objetivo 2.2030: convertir inicialmente a China en una potencia mundial de tierras raras
Para 2030, en el campo de los materiales funcionales de tierras raras, la capacidad de innovación mejorará enormemente y podrá liderar la investigación y el desarrollo industrial global de materiales magnéticos permanentes de tierras raras e inicialmente lograr el objetivo de convertirse en una industria mundial de tierras raras. Imán permanente de súper alto rendimiento en robots, equipos médicos, aeroespacial, Internet de las cosas, barcos, petroquímicos y otros equipos importantes y aplicaciones de ingeniería, maestro con derechos de propiedad intelectual independientes de materiales magnéticos de tierras raras y equipos de fabricación, vehículos de nueva energía, navegación 042 Aeroespacial, servomotor industrial y otras aplicaciones de materiales magnéticos de alta gama, la tasa de éxito de reemplazo de materiales de imanes permanentes de tierras raras alcanzó el 80%.
3. Objetivo para 2035: construir una potencia mundial de tierras raras
Para 2035, se lograrán avances importantes en el campo de los materiales funcionales de tierras raras y la capacidad de innovación mejorará enormemente. El nivel general de innovación en el campo de los nuevos materiales de tierras raras alcanzará las filas de los países de nivel mundial, la competitividad general se fortalecerá significativamente, algunas ventajas formarán una capacidad líder en innovación global y convertirán a China en una potencia mundial en tierras raras funcionales. materiales.
Los materiales magnéticos permanentes de tierras raras, los materiales catalíticos y los materiales luminosos han alcanzado el nivel avanzado internacional, logrando una autosuficiencia total. La tasa de autosuficiencia de cristales ópticos funcionales y tierras raras ultrapuras para aplicaciones de defensa nacional es superior al 95%; las tecnologías centrales clave y los derechos de propiedad intelectual de materiales magnéticos de tierras raras y materiales magnéticos de alta gama, como vehículos de nueva energía, defensa nacional, aeroespacial, fabricación inteligente, atención médica, ingeniería marina, formando un lote de materiales funcionales originales de tierras raras, en el que Los derechos de propiedad intelectual originales de una nueva generación de materiales magnéticos permanentes de tierras raras están en manos de China. Las normas formuladas de forma independiente por China representan más del 30% de las normas internacionales y tienen voz en la formulación de normas para materiales de alta gama; cultivar talentos y equipos innovadores de materiales funcionales de tierras raras, implementar el nuevo modo de desarrollo para impulsar nuevas aplicaciones mediante materiales funcionales de tierras raras y establecer un sistema de innovación tecnológica y un sistema industrial líder en el mundo para proporcionar una plataforma para tecnologías originales.
4. propuesta de política
La estrategia de desarrollo para 2035 para materiales funcionales de tierras raras, acelerar la construcción de un nuevo patrón de desarrollo de innovación científica y tecnológica de materiales funcionales de tierras raras, optimizar los recursos científicos y tecnológicos y los recursos humanos en las regiones dominantes de tierras raras y consolidar el "tablero largo". "Ventaja en el campo de las tierras raras. Debe esforzarse por mejorar la capacidad de innovación original, la ingeniería de escala y la capacidad de logros, promover la fabricación ecológica de materiales funcionales de tierras raras, desarrollar vigorosamente la aplicación de alta gama con derechos de propiedad intelectual independientes de tierras raras magnéticas, ligeras, eléctricas y de alto rendimiento. otros nuevos materiales funcionales y tecnologías de aplicación, establecer los materiales avanzados de tierras raras de China "con" una plataforma de innovación, construir materiales de tierras raras y aplicar una cadena industrial económica baja en carbono, formada con los derechos de propiedad intelectual independientes de China de las industrias estratégicas de materiales de tierras raras de alto rendimiento, gradualmente realizar mediante el poder de producción de tierras raras hacia el poder de tierras raras. Se recomiendan políticas y medidas específicas como sigue:
(1) Fortalecer la capacidad de investigación de predicción estratégica y apoyo a políticas en el campo de materiales funcionales de tierras raras a nivel nacional.
En primer lugar, acelerar el establecimiento de un sistema de propiedad intelectual, un sistema tecnológico, un sistema de talentos y un sistema de plataforma para materiales funcionales de tierras raras coordinados a nivel nacional.
En segundo lugar, fortalecer la continuidad y continuidad de la implementación del plan a mediano y largo plazo en el campo de los materiales funcionales de tierras raras, formar un apoyo estatal estable y a largo plazo y evitar el apoyo intermitente.
En tercer lugar, fortalecer la conciencia sobre la protección de la propiedad intelectual en el campo de los materiales funcionales de tierras raras, mejorar el sistema legal y el mecanismo de implementación de la protección de la propiedad intelectual, fortalecer e implementar medidas de incentivo para las actividades de innovación de los inventores de empleos y estimular el impulso endógeno y el surgimiento de Tecnologías innovadoras de materiales funcionales de tierras raras y sus industrias.
(2) Fortalecer el apoyo del equipo de ventaja de tierras raras y la construcción de gradiente de talentos, y mejorar la capacidad de innovación sostenible de los materiales funcionales de tierras raras.
En primer lugar, brindaremos apoyo estable y a largo plazo a instituciones y equipos de investigación competitivos en el campo de las ventajas de las tierras raras, y estableceremos bases de plataformas nacionales de innovación científica y tecnológica para materiales funcionales de tierras raras en diferentes niveles lo antes posible.
En segundo lugar, aprovechar plenamente el papel de los expertos jóvenes y de mediana edad en la construcción del escalón de talento para evitar la falta de talento y el desperdicio de recursos de talento.
En tercer lugar, centrarse en la formación de técnicos jóvenes y de tiempo completo en el campo de los materiales funcionales de tierras raras. Para los talentos técnicos destacados, el umbral de la política de evaluación se puede relajar apropiadamente y, siempre que hagan contribuciones, tienen la oportunidad de realizar valor personal, de modo que los talentos líderes puedan promoverse en actividades de investigación científica e innovación.
(3) Fortalecer la cooperación internacional en el campo de los materiales funcionales de tierras raras y mejorar la competitividad global de China en el campo de los materiales funcionales de tierras raras.
En primer lugar, en el entorno internacional actual, se deben aprovechar diversas oportunidades para llevar a cabo el intercambio internacional de personal y el intercambio de información sobre ciencia y tecnología de tierras raras; el departamento de gestión debe tratar de facilitar el intercambio científico y tecnológico internacional, relajar el límite de investigadores para asistir a conferencias académicas e intercambios técnicos y evitar el "autobloqueo" de la investigación y el desarrollo técnicos causados por intereses locales y departamentales.
En segundo lugar, de acuerdo con la situación actual en el país y en el extranjero, mientras fortalecemos la circulación interna en el campo de los materiales funcionales de tierras raras nacionales, debemos esforzarnos por expandir el nuevo mercado internacional y expandir la circulación externa internacional. Por un lado, fortalecer el nivel de apertura al mundo exterior, retener y crear condiciones para la introducción de empresas de aplicaciones de alta gama de nuevos materiales de tierras raras, formar y establecer activamente un nuevo patrón de industria global de nuevos materiales de tierras raras y la comunidad de tecnología de tierras raras; por otro lado, relajar moderadamente la importación de materias primas de tierras raras para reducir la presión de la protección ambiental interna y el consumo de recursos; al mismo tiempo, alentar a las empresas chinas de tierras raras a salir, adquirir, comprar acciones y crear nuevos materiales de tierras raras, como servomotores robóticos y motores de accionamiento de vehículos eléctricos. Las empresas ventajosas de productos de aplicaciones de alta tecnología mejorarán los negocios y la ciencia. y el entorno de desarrollo tecnológico en el país y en el extranjero, a fin de mejorar la competitividad global de la cadena industrial y la cadena de suministro de materiales funcionales de tierras raras de China.