Strategisch onderzoek naar de evolutie van functionele materialen van zeldzame aardmetalen tegen het jaar 2035

Zhu Minggang', Zon Xu', Liu Ronghui, xu Huibing^₂

(1. General Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081; 2. Zhong yan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Beijing 100088)

Samenvatting: Als een van de belangrijkste strategische materialen met de meeste hulpbronnenkenmerken in China, zijn zeldzame aardmetalenfunctionele materialen zijn de kernmaterialen die de nieuwe generatie informatietechnologie ondersteunen , ruimtevaart en moderne wapens en uitrusting, geavanceerde spoorwegdoorvoer, energiebesparende en nieuwe energievoertuigen, hoogwaardige medische apparatuur en andere hightechgebieden. Dit artikel introduceert de achtergrond van de industrie voor functionele zeldzame aardmetalen en de ontwikkelingsstatus, analyseert de bestaande problemen bij de ontwikkeling van de industrie voor functionele zeldzame aardmaterialen in China, stelt de nieuwe materiële kracht 2035 ontwikkelingsstrategie, ontwikkelingsideeën en belangrijke ontwikkelingsrichtingen naar voren, van de versterking van strategische prognoses en beleidsondersteuning voor zeldzame aardmetalen, versterking van het basisonderzoek en de toepassing op het gebied van zeldzame aardmetalen, versterking van de constructie van zeldzame aardvoordeelteam en talent naar voren gebrachte beleidssuggesties, om de ontwikkeling van functionele zeldzame aardmaterialen te bevorderen, de strategische verschuiving van zeldzame aardenergie naar zeldzame aardenergie om referentie te bieden.

Trefwoorden: functionele materialen van zeldzame aardmetalen; belangrijke strategische materialen; nieuwe materialenkracht 2035

Classificatienummer: O614.33; TG

Ontwikkelingsstrategieën voor zeldzame aardmetalen

Functioneel materiaal in 2035

Zhu Minggang 1, Zon Xu 1, Liu Ronghui2, Xu Huibing 2

(1. Central Iron & Steel Research Institute, Beijing 100081, China; 2. Grirem Advanced Materials Co., Ltd., Beijing 100088, China)

Samenvatting: Functionele materialen met zeldzame aardmetalen zijn van cruciaal belang en strategisch bij het ondersteunen van hightechgebieden zoals informatietechnologie van de nieuwe generatie, lucht- en ruimtevaart en moderne wapens, geavanceerde spoorwegtransit, energiebesparende en nieuwe energievoertuigen, en hoogwaardige medische hulpmiddelen. apparaten. In dit artikel worden de ontwikkelingsstatus en trends van de industrie voor functionele zeldzame aardmetalen in China geïntroduceerd en worden de problemen van de industrie geanalyseerd. Om het concurrentievermogen van de functionele materialen voor zeldzame aardmetalen in China te bevorderen, worden enkele beleidssuggesties voorgesteld, inclusief het versterken van strategische voorspelling en beleidsondersteuning, het bevorderen van fundamenteel onderzoek en toepassing, en het verbeteren van de constructie van voordelige teams en de ontwikkeling van personeel op het gebied van zeldzame aardmetalen.

Trefwoorden: functionele materialen van zeldzame aardmetalen; kritische en strategische materialen; nieuwe materialenenergiestrategie 2035

Eerst een voorwoord

Zeldzame aardelementen (15 lanthaniden, yttrium, scandium totaal 17 yuan Algemene naam van het element) vanwege de unieke elektronische laagstructuur, zodat het uitstekende magnetische, optische, elektrische en andere fysische en chemische eigenschappen heeft, in nieuwe energievoertuigen, Nieuw display en verlichting, industriële robots en elektronische informatie, ruimtevaart, nationale defensie, energiebesparing en milieubescherming en productie van hoogwaardige apparatuur en andere strategische opkomende industrieën spelen een belangrijke rol, is een onmisbaar basismateriaal [1].

Nieuwe zeldzame aardmetalen, vertegenwoordigd door functionele zeldzame aardmaterialen, zijn compleet geworden. Een van de aandachtspunten van de balcompetitie. Ontwikkelde landen en regio's zoals Europa, Amerika en Japan hebben zeldzame aardelementen genoemd als de "strategische elementen van de 21e eeuw" en hebben strategische reserve- en sleutelonderzoek uitgevoerd. De ‘Key Materials Strategy’ geformuleerd door het Amerikaanse ministerie van Energie, het ‘Elemental Strategy Plan’ geformuleerd door het Ministerie van Onderwijs, Onderwijs, Wetenschap, en het ‘EU Critical Raw Materials Plan’ geformuleerd door de Europese Unie, vermelden allemaal zeldzame aardelementen als belangrijke onderzoeksgebieden. In het bijzonder hebben de Verenigde Staten de afgelopen jaren de zeldzame-aarde-industrie opnieuw opgestart om zeldzame-aardemagneten te verkrijgen die beschikbaar zijn voor militair gebruik. Er kan worden gezegd dat permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen de "Shangganling" zijn geworden op het gebied van functionele zeldzame aardmaterialen.

Om deze reden heeft China zeldzame aardmetalen vermeld als een strategische hulpbron voor nationale controle en ontwikkeling, en functionele zeldzame aardmaterialen als belangrijke strategische materialen in zijn nationale ontwikkelingsplannen voor de middellange, lange en lange termijn, zoals "Made in China 2025". . De adviezen van de Staatsraad over het bevorderen van de duurzame en gezonde ontwikkeling van de zeldzame-aarde-industrie en andere relevante regelgeving hebben ook geholpen bij het bevorderen van wetenschappelijke en technologische innovatie op het gebied van functionele zeldzame-aardematerialen, het optimaliseren van de structuur van de zeldzame-aarde-industrie en het bevorderen van de de voortdurende verbetering van het ontwikkelingsniveau en de kwaliteit van functionele zeldzame aardmaterialen in China.

2. Ontwikkelingsstatus van functionele zeldzame aardmaterialen

Zeldzame aarde is een belangrijke strategische hulpbron en een voordelig veld waarop China een internationale discoursmacht heeft. China is een belangrijk land ter wereld met reserves aan zeldzame aardmetalen. Volgens de totale reserves aan zeldzame aardmetalen bedraagt ​​deze ongeveer 1,2108 ton, waarvan de Chinese reserves 4,4107 ton bedragen, goed voor ongeveer 37,8% [2,3], China is 's werelds grootste producent van zeldzame aardmineralen. In 2019 bedroeg de wereldwijde productie van zeldzame aardmetalen 2,1105 ton, waarvan de Chinese productie van zeldzame aardmetalen 1,32105 ton bereikte, goed voor ongeveer 63% van de wereldwijde productie van zeldzame aardmetalen. Tegelijkertijd is China ook een land voor de industrialisatie van zeldzame aardmetalen met een volledig onafhankelijk industrieel systeem, dat de ertsverwerking van de upstream, de scheiding van smelterijen, de productie van oxiden en zeldzame aardmetalen in het midden van de stroom omvat, en alle nieuwe zeldzame aardmetalen en toepassingen in de middenstroom. stroomafwaarts. In 2018 bedroeg de productiewaarde van de Chinese zeldzame aardindustrieketen ongeveer 90 miljard yuan, waarvan de functionele materialen voor zeldzame aardmetalen 56% vertegenwoordigden, de outputwaarde ongeveer 50 miljard yuan, het smelten en scheiden 27% voor zijn rekening nam, en de productiewaarde ongeveer 50 miljard yuan. de outputwaarde bedroeg ongeveer 25 miljard yuan. Onder hen zijn de zeldzame aardmetalen functionele materialen verantwoordelijk voor het hoogste percentage zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen, goed voor 75%, met een outputwaarde van ongeveer 37,5 miljard yuan, katalytische materialen goed voor 20% en een outputwaarde van ongeveer 10 miljard yuan. yuan. In de consumptiestructuur van functionele zeldzame aardmaterialen in China profiteren zeldzame aardmetalen met permanente magneten van de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen en de elektronische industrie, die meer dan 40% van de consumptiestructuur voor hun rekening nemen; metallurgie, machines, petrochemie en glaskeramiek zijn goed voor respectievelijk 12%, 9% en 8%, waterstofopslagmaterialen en luminescerende materialen zijn goed voor ongeveer 7%; katalytische materialen, polijstmaterialen en licht landbouwtextiel voor 5% [4].

(1) Veld voor het smelten en scheiden van zeldzame aardmetalen

In 1988 overtrof de Chinese productie van zeldzame aardmetalen de Verenigde Staten en werd daarmee de eerste producent van zeldzame aardmetalen ter wereld. China's smelt- en scheidingsniveau voor zeldzame aardmetalen is toonaangevend in de wereld en blijft tot op de dag van vandaag de wereldmarkt voor zeldzame aardmetalen met een hoge zuiverheid controleren. Momenteel concentreren de Chinese bedrijven voor het scheiden van zeldzame aardmetalen zich voornamelijk in de zes grote zeldzame aardmetalengroepen van China: North Rare Earth High-Tech Co., LTD. (groep), Zuid-Chinese zeldzame aardmetalengroep co., LTD., Guangdong zeldzame aardmetalenindustriegroep, co., LTD., China zeldzame aardmetalenco., LTD., minmetals zeldzame aardmetalengroepco., LTD., Xiamen wolfraamindustrieco ., LTD. Buitenlandse smelt- en scheidingsprojecten voor zeldzame aardmetalen omvatten voornamelijk het Mountain Pass-project van American Molybdenum Company (overgenomen door Shenghe Resources Holdings Co., Ltd.), het smelt- en scheidingsproject van de Australische Lynas in Kuantan, Maleisië, en de Belgische Solvi Group (Solvay )project, enz.

(2) Veld van permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen

Zeldzame aarde permanente magneetmaterialen zijn niet alleen de snelste ontwikkelingsrichting en de grootste en meest complete industriële schaal op het hele gebied van zeldzame aardmetalen, maar ook een onvervangbare en onmisbare sleutelgrondstof in de nationale defensie-industrie, en ook het toepassingsgebied met de grootste hoeveelheid zeldzame aardmetalen. Sinds 2000 is de industriële schaal van de toepassing van zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen in China toegenomen, en is de blanco-productie van gesinterde NdFEB-magneten toegenomen van 8104 ton aan het begin van het 12e vijfjarenplan tot 1,8105 ton in 2019. goed voor meer dan 85% van de mondiale productie; de productie van permanente magneetmaterialen van samariumkobalt bedraagt ​​2400 ton, goed voor meer dan 80% van de totale productie.

De uitgebreide ontwikkeling van gesinterde NdfeB-magneten in hightechindustrieën zoals nieuwe energievoertuigen zoals windenergieopwekking, hybride en elektrische voertuigen, energiebesparende huishoudelijke apparaten, industriële robots, hogesnelheids- en magneettreinen heeft belangrijke ondersteuning geboden voor de ontwikkeling van de zeldzame-aarde-industrie voor permanente magneetmaterialen en een aanzienlijk groeipotentieel van de industrie. China ligt dicht bij het geavanceerde niveau van de wereldgenoten op het gebied van hoogwaardige permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen, technologie voor de reductie van zware zeldzame aardmetalen, een evenwichtig gebruik van permanente magneetmaterialen met een grote overvloed aan zeldzame aardmetalen en technologie voor recycling en gebruik van magneten.

Hoewel ons land 's werelds grootste producent van permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen is geworden, vertegenwoordigd door een grote overvloed aan permanent magneetmateriaal van zeldzame aardmetalen, bevindt een deel van de technologie voor de voorbereiding van zeldzame aardmetalen zich in de leidende positie in de wereld, maar China's producten van zeldzame aardpermanente magneetmaterialen, is nog steeds niet in staat om te voldoen aan de hoogwaardige robot, de vijfde generatie mobiele communicatietechnologie (5G), lithografiemachines en andere opkomende industrieën voor de vraag naar hoogwaardige permanente magneettechnologie. Tegelijkertijd is er nog steeds een grote kloof met de ontwikkelde landen zoals de Verenigde Staten en Japan op het gebied van de meest geavanceerde voorbereidingstechnologie, thermische vervorming, graanverfijning en continue intelligente apparatuur.

(3) Op het gebied van luminescerende materialen van zeldzame aardmetalen

Met de versnelde penetratie van halfgeleidermaterialen op het gebied van verlichting, weergave en informatiedetectie neemt ook de marktvraag naar lichtbronkwaliteit toe. Op het gebied van verlichting wordt de full spectrum verlichting beschouwd als de leidende richting van de nieuwe generatie witte LED-verlichting. Op andere gebieden van luminescerende materialen vormen nabij-infrarooddetectoren een belangrijk onderdeel van het internet der dingen, dat de focus van de mondiale aandacht is geworden, en hebben ze grote toepassingsmogelijkheden op het gebied van veiligheidsmonitoring, biometrie, voedsel- en medische tests en andere gebieden.

Op het gebied van lichtgevende materialen, met witte light-emitting diode (LED) verlichting en displaymaterialen, hebben Mitsubishi Chemical Co., LTD., Electrification Corporation, Japan Chemical Industry Co., Ltd. absolute voordelen in termen van productie, verkoopvolume en totale activa op de wereldmarkt. Het lokalisatiepercentage van witlicht-LED-fosfor in China is sinds 2000 ook toegenomen, minder dan 5% per jaar, tot ongeveer 85% nu. Er bestaat echter nog steeds een zekere technologische kloof tussen Chinese ondernemingen en het buitenland. Op dit moment zijn de meest invloedrijke ondernemingen in China Youyou Yan Rare Earth New Materials Co., LTD., Jiangsu Borui Optoelectronics Co., LTD. en Jiangmen Keheng Industrial Co., LTD.

(4) Gebied van zeldzame aardkristalmaterialen

Zeldzame aardkristalmaterialen omvatten voornamelijk zeldzame aardlaserkristallen en scintigrafische kristallen van zeldzame aardmetalen, die veel worden gebruikt in de nationale defensie, geavanceerde wetenschappelijke apparaten, medische behandeling, detectie, veiligheidsinspectie en andere gebieden. De afgelopen jaren heeft hoogwaardige medische diagnostische apparatuur zoals positron emissie computertomografie (PET-CT) zich snel ontwikkeld, waardoor een sterke vraag is ontstaan ​​naar hoogwaardige scintillaties van zeldzame aardmetalen, vertegenwoordigd door yttrium lutetium silicaat (LYSO) kristallen, en opkomende economieën vertegenwoordigd door China hebben in de toekomst een bijzonder groot marktpotentieel. Gebaseerd op het bezit van één eenheid per miljoen mensen, moet China ongeveer 1.000 eenheden PET-CT-apparatuur toevoegen, en de vraag naar scintillatiekristallen van zeldzame aardmetalen zal de 3 miljard yuan overschrijden.

(5) Gebied van katalytische materialen van zeldzame aardmetalen

Katalytische materialen voor zeldzame aardmetalen spelen een belangrijke rol in de nationale economie, die op grote schaal kan worden gebruikt in het milieu en de energie, bevordert de uitgebreide toepassing van lanthaan en cerium met een hoge overvloed aan zeldzame aardelementen en verlicht en lost effectief de onevenwichtigheid van de consumptie van zeldzame aardmetalen op in China, de energie- en milieutechnologie verbeteren en de menselijke leefomgeving verbeteren. Oliekraakkatalysator en uitlaatzuiveringskatalysator voor motorvoertuigen is de dosering van zeldzame aardkatalytische materialen van de twee grootste toepassingen, waaronder oliekraakkatalysator, mobiele bron (motorvoertuigen, schepen, landbouwmachines, enz.) uitlaatzuiveringskatalysator, vaste bron (industrieel afvalgas niet op voorraad, verbranding van aardgas, behandeling van organisch afvalgas, enz.) staartgaszuiveringskatalysator, enz.

Vergeleken met vergelijkbare katalysatoren in de wereld hebben de binnenlandse kraakkatalysatoren hetzelfde niveau bereikt wat betreft hun gebruiksprestaties. Maar in de uitlaatgasreinigingskatalysator voor motorvoertuigen, kolengestookte elektriciteitscentrale met industriële afvalgas-denitratiekatalysator op hoge temperatuur, zoals ceriumzirkonium, zeldzame aardzuurstofopslagmaterialen, gemodificeerde aluminiumoxidecoating, groot formaat, ultradunne wanddrager (> 600 mesh) grootschalige productie en systeemintegratie, sleuteltechnologie en apparatuur, enz., met buitenlands geavanceerd niveau heeft nog steeds een zekere kloof.

(6) Zeer zuivere zeldzame aardmetalen en doelmaterialen

Zeer zuiver zeldzaam aardmetaal is de belangrijkste grondstof voor onderzoek en ontwikkeling van hightech materialen, die veel worden gebruikt in magnetische materialen, optische functionele materialen, katalytische materialen, waterstofopslagmaterialen, functionele keramische materialen, sputterdoelmaterialen voor elektronische informatie en andere velden. Tot het einde van de 20e eeuw hebben Mine Metal Co., LTD., East Cao Corporation, Honeywell International Company en Europese en Amerikaanse ondernemingen zich ontwikkeld van de voorbereiding van hoogzuiver metaal tot de fase van de industrialisatieontwikkeling en de toepassing van nieuwe materialen, onder een hoge-ordeproces van 7 nm. geïntegreerde schakeling, 5G-communicatieapparatuur, krachtige apparaten en intelligente sensoren, solid-state geheugen en andere geavanceerde elektronische informatieproducten bieden ondersteunende sleutelmaterialen. De wereldberoemde ondernemingen voor de productie van zeldzame aardmetalen en doelmateriaal met een hoge zuiverheid zijn voornamelijk Japan Toscao Corporation, Honeywell International Corporation en andere Fortune 500-ondernemingen. China's zeer zuivere ondernemingen voor de productie van zeldzame aardmetalen en doelmaterialen omvatten voornamelijk Zhongyan Rare Earth New Materials Co., Ltd., Hunan Rare Earth Metal Materials Research Institute, enz. Er zijn nog steeds hiaten in technologische innovatie, geavanceerde apparatuur en baanbrekend basisonderzoek en andere aspecten. Op dit moment heeft China de bereidingstechnologie van zeldzame aardmetalen met ultrahoge zuiverheid doorbroken, maar er is nog steeds een zekere afstand om de industrialisatie te realiseren en de ontwikkeling van geïntegreerde schakelingen en andere elektronische informatie-industrie te garanderen.

3. Moeilijkheden en uitdagingen bij de ontwikkeling van functionele zeldzame aardmaterialen

Op basis van de bovenstaande onderzoeksstatus van functionele zeldzame aardmaterialen kan worden vastgesteld dat zeldzame aardmetalen, als niet-hernieuwbare mondiale schaarse strategische hulpbronnen, altijd één van de aandachtspunten van de mondiale aandacht zijn geweest. Sinds de handelsfrictie tussen China en de Verenigde Staten zijn zeldzame aardmetalen en zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen de "sleutelwoorden" geworden die vaak worden genoemd door de binnenlandse en buitenlandse media. De reden is dat de dominantie van de Chinese industrie voor zeldzame aardmetalen en permanente magneetmaterialen en de ontwikkelingssnelheid van de technologie voor zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen de Verenigde Staten zorgen baren. Hoewel China's zeldzame aardmetalen en mijnbouw-, selectie- en smelttechnologieën een leidende positie innemen in de wereld, en ook over een reeks originele technologieën beschikt, wordt het land nog steeds geconfronteerd met veel moeilijkheden en uitdagingen bij de ontwikkeling van functionele zeldzame aardmaterialen.

Zeldzame aarde functionele materialen van externe uitdagingen, komen voornamelijk uit de Verenigde Staten naar "guo-systeem + mondiaal kamp", in een poging om "alomvattende ontkoppeling" te doen om zich te ontdoen van de afhankelijkheid van China's zeldzame aarde permanente magneetproducten, en tegelijkertijd andere landen aan te zetten om de toepassing van Chinese permanente magneetmaterialen voor zeldzame aardmetalen op te geven, om de snelle ontwikkeling van de wetenschap en technologie en de toepassingsindustrie van zeldzame aardmetalen in ons land in te dammen en te beteugelen. Aan de andere kant bevindt het grootste deel van China's onderzoek en ontwikkeling zich op het gebied van de midden- en stroomafwaartse toepassingsgebieden van zeldzame aardmetalen op het gebied van toonaangevende buitenlandse technologiemethoden. Hoewel de laatste jaren in ons land op het gebied van zeldzame aardmetalen patentaanvragen snel stijgen, maar de overgrote meerderheid daarvan tot de verbeterde patent- of randoctrooien behoort, de belangrijkste onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten heeft, vooral het oorspronkelijke internationale patent, veel kerntechnologie door buitenlandse patenttechnische barrières, ernstige gevolgen voor de hoge kwaliteit van de ontwikkeling en internationalisering van de zeldzame aardmetalenindustrie.

De interne uitdagingen van functionele materialen voor zeldzame aardmetalen komen voornamelijk voort uit de fundamentele tekortkomingen van de zeldzame aardmetalenindustrie en de onvoldoende aandacht voor het "smeden van longboard"; ondernemingen en onderzoeksinstellingen geven er de voorkeur aan om onderzoeks- en imitatietechnologieën op de korte termijn te ondersteunen, en onvoldoende steun voor originele technologieën met grote ontwikkelingsproblemen, hoge ontwikkelingskosten en een lange technologische doorbraakcyclus; de multidisciplinaire en sectoroverschrijdende onderzoeks- en ontwikkelingscapaciteiten op het gebied van functionele materialen van zeldzame aardmetalen moeten worden versterkt. Uiteindelijk is het oorspronkelijke innovatievermogen van China onvoldoende en is het vermogen om de kerntechnologie van functionele zeldzame aardmaterialen te beheersen zwak.

Daarom moet er, met de nadruk op de ontwikkeling van functionele zeldzame aardmaterialen in 2035, meer aandacht worden besteed aan de onafhankelijke innovatieconstructie van de capaciteit van functionele zeldzame aardmaterialen vanuit het perspectief van de mondialisering, inclusief de controle over kerntechnologieën, het leren en de integratie met internationale geavanceerde technologieën, evenals de voordelen van de functionele industrie van zeldzame aardmetalen en die groter en sterker worden.

4. Functionele materialen voor zeldzame aardmetalen in de toekomstige ontwikkelingsideeën, belangrijke ontwikkelingsrichting en ontwikkelingsdoelen

(1) Ontwikkelingsideeën

Nauw geïntegreerd met de nationale strategieën, Gecombineerd met toekomstige toepassingsscenario's zoals intelligente robots, slimme steden, oceaan- en interstellaire ontwikkeling, big data-maatschappij en mens-machine docking, Focus op de engineering en industrialisatie van sleuteltechnologieonderzoek, Streven naar doorbraken op het gebied van de kernvoorbereidingstechnologie, intelligente productieapparatuur, speciale testinstrumenten en hun toepassingstechnologie van geavanceerde functionele materialen van zeldzame aardmetalen, lichtgevende materialen van zeldzame aardmetalen, katalytische materialen van zeldzame aardmetalen, katalytische materialen van zeldzame aardmetalen, zeldzame aardkristalmaterialen, zeer zuivere zeldzame aardmetalen en doel materialen; Door synchrone innovatie van de hele industriële keten zullen we de bevordering en implementatie van geavanceerde prestaties bevorderen. Om de effectieve levering van sleutelmaterialen voor grote strategische behoeften zoals strategische opkomende industrieën, nationale defensie en intelligente productie te garanderen. Ten slotte de onafhankelijke levering van hoogwaardige toegepaste functionele materialen van zeldzame aardmetalen; Voer grensverleggende basistheorieën en experimenteel onderzoek uit, Door de diepgaande verkenning en accumulatie van wetenschappelijke vragen, En suggereer meer originele theorieën, Doe originele ontdekkingen, Verkregen een partij nieuwe zeldzame aardmetalen en nieuwe toepassing van originele resultaten; Het realiseren van de strategische transformatie van China van een zeldzame aardmacht naar een zeldzame aardmacht. Het leiden van de toekomstige ontwikkeling van de technologie en industrie op het gebied van zeldzame aardmetalen. Het bieden van materiële steun voor de realisatie van China's strategische doel om 'tot de voorhoede van innovatieve landen te behoren'. tegen 2035".

(2) Belangrijke ontwikkelingsrichting

1. Sleuteltechnologieën voor de bereiding van permanente magneetmaterialen met ultrahoge prestaties en efficiënt en evenwichtig gebruik van zeldzame aardmetalen

Met het oog op de toekomstige intelligente samenleving met hogere magnetische prestaties van permanente magneetmaterialen en nieuwe technologie en apparatuur voor de eis van diversiteit in de functie van permanente magneetmaterialen, waarbij de kennisupdate en de historische wet van technologische verandering worden gecombineerd met de huidige ontwikkeling van hoogwaardige zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen korrelverfijning en grensoptimalisatie van sleuteltechnologieën zoals begrip, om belangrijke ontwikkelingsinhoud te formuleren.

(1)NdFeB permanente magneetmaterialen: focus op de preparatietechnologie van gesinterd NdFeB met hoge uitgebreide prestaties, onderzoek naar het kristalgrensdiffusiemechanisme van zware zeldzame aardmetalen in gesinterde NdFeB-magneten, onderzoek naar gesinterde NdFeB-terugwinningstechnologie en -toepassing, voorspellingstechnologie voor serviceprestaties en theorie van gesinterde NdFeB-magneten, enz.

(2)Samariumkobalt permanente magneetmaterialen: focus op het elementaire regulatiemechanisme van samariumkobaltmagneet met een hoog restgehalte, de regulatie van nanostructuur- en microregiocomponenten bij de technische voorbereiding van hoogwaardige samariumkobalt permanente magneet, het onderzoek naar de antioxidanttechnologie van samariumkobalt op hoge gebruik temperatuur en de oppervlaktebeschermingstechnologie van permanente samariumkobaltmagneet op hoge temperatuur, enz.

(3)Thermopress permanente magneetmaterialen: focus op het onderzoek naar het anisotropievormingsmechanisme van dunwandige hetedruk magnetische ring, onderzoek naar de bereidingstechnologie van hoogwaardig magnetisch poeder voor hete pers magnetische ring, voorbereidingstechnologie en toepassing van hoogwaardige hete druk permanente magneetring , technische voorbereidingsapparatuur en procestechnologie-ontwikkeling van hoogwaardige magnetische hetedrukringen, enz.

(4) Permanente magneetmaterialen met een hoge dichtheid: focus op het evenwichtige gebruik van zeldzame aardmetalen met een hoge dichtheid (La, Ce, enz.) in permanente magneetmaterialen, het mechanisme van de dubbele hoofdfase ceriummagneetstructuur en de verbeteringstechnologie van dwangkracht.

(5) Combineer materiaalgen en machine learning, voer het structurele ontwerp en de prestatieberekening uit van magnetische functionele materialen en verken het nieuwe systeem en de nieuwe structuur van materialen voor de belangrijkste prestatie-indexen van producten met hoge magnetische energie en hoge dwang van de eerste generatie van zeldzame aarde permanente magnetische materialen.

(6) Bestudeer, afhankelijk van de kenmerken van magnetische functionele materialen, de nieuwe principes en nieuwe apparatuur voor testen en testen, en ontdoe geleidelijk aan de afhankelijkheid van analyse- en testapparatuur van het buitenland.

2. Nieuwe permanente magneetmaterialen van zeldzame aardmetalen en sleuteltechnologieën voor toepassing op maat

Onder de algemene trend van een koolstofarme economie die de wereld overspoelt, besteden landen over de hele wereld aandacht aan milieubescherming en lage koolstofemissies als belangrijke wetenschappelijke en technologische gebieden. De belangrijkste ontwikkelingsinhouden omvatten: ontwikkeling van intelligent spoorwegvervoer en een intelligent industrieel productiesysteem; ontwikkeling van permanente magnetische materialen en een magnetisch energiesysteem met permanente magneetophangingslagertechnologie en permanente magnetische wervelstroomtransmissie; ontwikkeling van zeldzame aardmetalen permanente magnetische materialen voor een hoge corrosieweerstand, permanente magneetgenerator met directe aandrijving en maritieme corrosieomgeving; ontwikkeling van permanente magnetische materialen met een hoog magnetisch energieproduct, hoge dwangkracht, miniaturisatie en hoge precisie voor toepassingsscenario's zoals robot en slimme stad.

2. Hoogwaardige lichtgevende materialen van zeldzame aardmetalen en hun belangrijkste voorbereidingstechnologieën en -apparatuur

Met de toenemende vraag naar kwaliteit van lichtbronnen op de markt voor halfgeleiderverlichting is het noodzakelijk om ons te concentreren op de ontwikkeling van hoogwaardige zeldzame aardmetalen lichtgevende materialen en hun belangrijkste voorbereidingstechnologieën en -apparatuur om te voldoen aan de toepassingen op het gebied van verlichting, weergave en informatiedetectie. De belangrijkste ontwikkelingsinhouden omvatten: belangrijke doorbraak van nieuwe lichtgevende materialen van zeldzame aardmetalen, zoals niet-zichtbare emissie en opconversie-emissie; het ontwikkelen van theorie en technische methoden voor het verbeteren van de efficiëntie van infraroodemissie onder violet licht; het ontwikkelen van materialen met hoog rendement smalbandige emissie, groene en rode emissie met hoge kleurzuiverheid; het ontwerpen en ontwikkelen van een nieuw materiaalsysteem met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten, gebruikmakend van het principe van structurele compatibiliteit en gelijke vervanging van eigendommen, en het uitvoeren van een structureel ontwerp op basis van high-throughput materialen om een ​​reeks nieuwe zeldzame aardmetalen luminescerende materialen te verkrijgen.

4. Sleutelvoorbereidingstechnologie van katalytische materialen van zeldzame aardmetalen

Katalytische materialen voor zeldzame aardmetalen zijn hightechmaterialen die de uitgebreide toepassing van overvloedige en lichte zeldzame aardelementen lanthaan en cerium bevorderen, de onbalans van de consumptie van zeldzame aardmetalen in China effectief verlichten en oplossen, de energie- en milieutechnologie verbeteren, het levensonderhoud van mensen bevorderen, en het verbeteren van de leefomgeving van de mens. De belangrijkste ontwikkelingsinhouden omvatten: de ontwikkeling van zeer efficiënte, energiebesparende petrochemische katalytische materialen met een lange levensduur, synthetische katalytische materialen voor schone energie, beheersing van uitlaatgassen van motorvoertuigen en beheersing van vervuiling door industriële uitlaatemissies van katalytische materialen van zeldzame aardmetalen en belangrijke technologieën van industrialisatie; focus op de ontwikkeling van sleuteltechnologieën voor moleculaire assemblage in nanokooien en bereiding van ceriumzirkoniummaterialen met een hoog specifiek oppervlak, ontwikkeling van uiterst hoogwaardige katalytische materialen van zeldzame aardmetalen, en schaaltoepassing in efficiënte katalytische zuiveringsonderdelen van zeldzame aardmetalen van vaste bron en mobiele bronuitlaatsysteem om de lokalisatie te realiseren.

5. Geavanceerde zeldzame aardkristalmaterialen en hun industriële bereidingstechnologie

Zeldzame aardkristalmaterialen worden veel gebruikt in de nationale defensie, geavanceerde wetenschappelijke apparatuur, medische behandeling, detectie, veiligheidsinspectie en andere gebieden. Zeldzame aardkristalmaterialen en hun industriële bereidingstechnologie zijn de belangrijkste ontwikkelingstrend in de toekomst

De belangrijkste ontwikkelingsrichting van laserkristallen voor zeldzame aardmetalen omvat: de ontwikkeling van grote en hoogwaardige groei- en verwerkingstechnologie en apparatuur voor zeldzame aardlaserkristallen;

Ontwikkeling van efficiënte voorbereidingstechnologie van hoogwaardige laserkristallen en laservezels van zeldzame aardmetalen; verschillende nieuwe lasertoepassingstechnologieën op basis van zeldzame aardlaserkristallen.

6. Bereidingstechnologie van zeer zuivere zeldzame aardmetalen en targets

De nieuwe generatie informatie-elektronica en energiematerialen zijn de belangrijkste toepassingsrichtingen van zeer zuivere zeldzame aardmetalen en doelproducten. In de toekomst omvatten de belangrijkste onderzoeks- en ontwikkelingsrichtingen van zeldzame aardmetalen met een hoge zuiverheid: het verder verbeteren van de zuiverheid van zeldzame aardmetalen tot boven 4N5 (99,995%), het ontwikkelen van goedkope en grootschalige bereiding van zeer zuivere zeldzame aardmetalen. technologie om belangrijke grondstoffen te leveren voor de ontwikkeling van zeer zuivere zeldzame aardmetalen; de ontwikkeling van een fijn zuiveringscontroleproces en grote hoogvacuümzuiveringsapparatuur, zoals een oven voor grote oppervlakken en een zuiveringsoven met één kristal; de ontwikkeling van analyse- en detectietechnologie van sporenverontreinigingen in ultrahoge zuivere zeldzame aardmetalen en doelmaterialen.

(3) Ontwikkelingsdoelen

Doelstelling 1.2025: De transitie van de zeldzame aardmetalenindustrie voltooien van volgen naar rennen en rennen

Tegen 2025 zal het land een machtig land zijn op het gebied van functionele zeldzame aardmetalen. Voor een nieuwe generatie informatietechnologie, modern transport, een nieuwe generatie verlichting en weergave, energiebesparing, milieubescherming, geïntegreerde schakeling, biologische geneeskunde, nationale defensie, grote ontwikkelingsbehoeften, voorlopige master met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten van zeldzame aardmagnetische materialen en de belangrijkste kerntechnologie van productieapparatuur, nieuwe energievoertuigen, ruimtevaart, industriële servomotoren en andere hoogwaardige toepassingen van magnetische materialen, bereikte het succespercentage van de generatie van zeldzame aardmetalen permanente magneetmaterialen 70%. Doorbreek de batch- en stabiele bereidingstechnologie van zeldzame aarde-luminescerende materialen en het lokalisatiepercentage steeg tot meer dan 80%; doorbreken van de belangrijkste voorbereidingstechnologie van nieuwe zeldzame aardmetalen, zoals hoogwaardige zeldzame aardkristalmaterialen, zeer zuivere zeldzame aardmetalen en doelmaterialen, voldoen aan de eisen van hoogwaardige medische apparatuur, intelligente detectie, geïntegreerde schakelingen, enz., gedeeltelijk de import vervangen; nieuwe functionele zeldzame aardmaterialen en hun voorbereidingstechnologie ontwikkelen, en nieuwe toepassingsgebieden uitbreiden. Tegen 2025 zal China een aantal belangrijke kerntechnologieën van belangrijke nieuwe materialen op het gebied van zeldzame aardmetalen beheersen en een aantal multinationale ondernemingen en industriële clusters vormen met een sterke internationale concurrentiekracht op concurrentiegebied. Onze positie in de mondiale industriële waardeketen zal aanzienlijk worden versterkt en de transitie van de zeldzame aardmetalenindustrie van volgen naar actief zal worden voltooid.

Doel voor 2.2030: China in eerste instantie uitbouwen tot een wereldmacht op het gebied van zeldzame aardmetalen

Tegen 2030 zal op het gebied van functionele materialen voor zeldzame aardmetalen het innovatievermogen aanzienlijk zijn verbeterd, en kan het leiding geven aan het mondiale onderzoek en de industriële ontwikkeling van permanente magneetmaterialen voor zeldzame aardmetalen, en in eerste instantie het doel bereiken om een ​​mondiale zeldzame aardindustrie te worden. Permanente magneet met superhoge prestaties in robots, medische apparatuur, ruimtevaart, internet der dingen, schepen, petrochemische en andere belangrijke apparatuur en technische toepassingen, meester met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten van zeldzame aardmagnetische materialen en productieapparatuur, de nieuwe energievoertuigen, navigatie 042 lucht- en ruimtevaart, industriële servomotoren en andere hoogwaardige toepassingen van magnetische materialen, het succespercentage van de vervanging van zeldzame aarde permanente magneetmaterialen bereikte 80%.

3. Doel voor 2035: het opbouwen van een wereldmacht op het gebied van zeldzame aardmetalen

In 2035 zullen er grote doorbraken zijn op het gebied van zeldzame aardmetalen en zal het innovatievermogen sterk zijn vergroot. Het algemene innovatieniveau op het gebied van nieuwe materialen op het gebied van zeldzame aardmetalen zal de gelederen van landen op wereldniveau bereiken, het algehele concurrentievermogen zal aanzienlijk worden versterkt, enkele voordelen zullen leiden tot een leidende capaciteit op het gebied van mondiale innovatie en China uitbouwen tot een wereldmacht op het gebied van functionele zeldzame aardmetalen. materialen.

Zeldzame aarde permanente magneetmaterialen, katalytische materialen en lichtgevende materialen hebben het internationale geavanceerde niveau bereikt en zijn volledig zelfvoorzienend. Het zelfvoorzieningspercentage van optische functionele kristallen en ultrazuivere zeldzame aardmetalen voor nationale defensietoepassingen is groter dan 95%; de belangrijkste kerntechnologieën en intellectuele eigendomsrechten van magnetische materialen van zeldzame aardmetalen en hoogwaardige magnetische materialen zoals nieuwe energievoertuigen, nationale defensie, ruimtevaart, intelligente productie, gezondheidszorg, scheepsbouwkunde, die een partij originele functionele zeldzame aardmaterialen vormen, waarin de oorspronkelijke intellectuele eigendomsrechten van een nieuwe generatie zeldzame aardmetalen met permanente magneet zijn in handen van China. China onafhankelijk geformuleerde normen zijn goed voor meer dan 30% van de internationale normen en hebben een stem bij het formuleren van hoogwaardige materiaalnormen; cultiveren van innovatieve talenten en teams van functionele zeldzame aardmaterialen, realiseren van de nieuwe ontwikkelingsmodus voor het stimuleren van nieuwe toepassingen door functionele zeldzame aardmaterialen, en opzetten van een toonaangevend technologisch innovatiesysteem en industrieel systeem om een ​​platform te bieden voor originele technologieën.

4. beleidsvoorstel

De ontwikkelingsstrategie voor 2035 voor functionele zeldzame aardmaterialen, versnelt de opbouw van een nieuw ontwikkelingspatroon van wetenschappelijke en technologische innovatie van functionele zeldzame aardmaterialen, optimaliseert de wetenschappelijke en technologische hulpbronnen en menselijke hulpbronnen in door zeldzame aardmetalen gedomineerde regio’s, en consolideert de ‘long board’-strategie voor zeldzame aardmetalen. "voordeel op het gebied van zeldzame aardmetalen. Moet ernaar streven om het oorspronkelijke innovatievermogen, de schaaltechniek en het prestatievermogen te verbeteren, de groene productie van zeldzame aardmetalen functionele materialen te bevorderen, zich krachtig te ontwikkelen en tegemoet te komen aan de hoogwaardige toepassing met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten van krachtige zeldzame aardmetalen, magnetisch, licht, elektriciteit en andere nieuwe functionele materialen en toepassingstechnologie, China's geavanceerde zeldzame aardmetalen "met" innovatieplatform opzetten, zeldzame aardmetalen bouwen en een koolstofarme economische industrieketen toepassen, gevormd met China's onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten van hoogwaardige strategische industrieën voor zeldzame aardmetalen, geleidelijk realiseren door de productiekracht van zeldzame aardmetalen richting zeldzame aardenergie. Specifieke beleidslijnen en maatregelen worden als volgt aanbevolen:

(1) Versterk het vermogen van strategisch voorspellingsonderzoek en beleidsondersteuning op het gebied van functionele materialen van zeldzame aardmetalen op nationaal niveau

Ten eerste: het versnellen van de totstandkoming van een systeem voor intellectueel eigendom, technologie, talentsysteem en platformsysteem voor functionele materialen van zeldzame aardmetalen, gecoördineerd op nationaal niveau.

Ten tweede: versterk de continuïteit en continuïteit van de implementatie van het middellange- en langetermijnplan op het gebied van functionele zeldzame aardmaterialen, vorm langdurige en stabiele staatssteun en vermijd intermitterende steun.

Ten derde, het bewustzijn versterken van de bescherming van intellectueel eigendom op het gebied van functionele zeldzame aardmaterialen, het rechtssysteem en het implementatiemechanisme van de bescherming van intellectueel eigendom verbeteren, stimuleringsmaatregelen voor innovatieactiviteiten van banenuitvinders versterken en implementeren, en de endogene impuls en opkomst van innovatieve technologieën van zeldzame aardmetalen en hun industrieën.

(2) Versterk de steun van het zeldzame aardvoordeelteam en de constructie van talentgradiënten, en verbeter het duurzame innovatievermogen van functionele zeldzame aardmaterialen

Ten eerste zullen we langdurige en stabiele ondersteuning bieden aan concurrerende onderzoeksinstellingen en teams op het gebied van de voordelen van zeldzame aardmetalen, en zo snel mogelijk nationale wetenschappelijke en technologische innovatieplatformbasissen voor zeldzame aardmetalen op verschillende niveaus opzetten.

In de tweede plaats moeten we de rol van deskundigen van jonge en middelbare leeftijd ten volle spelen bij de opbouw van het talentechelon om talentfouten en verspilling van talentbronnen te voorkomen.

Ten derde: focus op het opleiden van jonge backbone- en fulltime-technici op het gebied van functionele materialen met zeldzame aardmetalen. Voor uitmuntende technische talenten kan de drempel voor het evaluatiebeleid op passende wijze worden versoepeld, en zolang ze bijdragen leveren, hebben ze de mogelijkheid om persoonlijke waarde te realiseren, zodat leidende talenten kunnen worden gepromoot in wetenschappelijke onderzoeks- en innovatieactiviteiten. Spontane opkomst.

(3) Versterk de internationale samenwerking op het gebied van functionele zeldzame aardmaterialen en verbeter het mondiale concurrentievermogen van China op het gebied van functionele zeldzame aardmaterialen

In de eerste plaats moeten in de huidige internationale omgeving verschillende mogelijkheden worden benut om internationale personeelsuitwisselingen en informatie-uitwisseling op het gebied van zeldzame aardwetenschappen en technologie uit te voeren; de managementafdeling moet proberen de internationale wetenschappelijke en technologische uitwisseling te vergemakkelijken, de beperking van onderzoekers om academische conferenties en technische uitwisselingen bij te wonen, versoepelen en technisch onderzoek en ontwikkeling van "zelfblokkering" veroorzaakt door lokale en departementale belangen vermijden.

Ten tweede moeten we, afhankelijk van de huidige situatie in binnen- en buitenland, terwijl we de interne circulatie op het gebied van binnenlandse zeldzame aardmetalen versterken, ernaar streven de internationale nieuwe markt uit te breiden en de internationale externe circulatie uit te breiden. Aan de ene kant het niveau van openheid voor de buitenwereld versterken, voorwaarden behouden en creëren voor de introductie van hoogwaardige toepassingsbedrijven van nieuwe materialen voor zeldzame aardmetalen, actief een nieuw patroon vormen en tot stand brengen van de wereldwijde industrie voor nieuwe materialen voor zeldzame aardmetalen en de gemeenschap van zeldzame aardtechnologie; aan de andere kant: de import van zeldzame aardmetalen gematigd versoepelen om de druk van de binnenlandse milieubescherming en het verbruik van hulpbronnen te verminderen; moedig tegelijkertijd Chinese ondernemingen op het gebied van zeldzame aardmetalen aan om uit te gaan, aandelen te verwerven, te kopen en nieuwe zeldzame aardmetalen te creëren, zoals een robotservomotor en een aandrijfmotor voor elektrische voertuigen. De voordelige ondernemingen van hightech toepassingsproducten zullen de zakelijke en wetenschappelijke prestaties verbeteren en technologische ontwikkelingsomgeving in binnen- en buitenland, om het mondiale concurrentievermogen van China's industriële keten en toeleveringsketen voor zeldzame aardmetalen te vergroten.