Nghiên cứu chiến lược về sự phát triển của vật liệu chức năng đất hiếm vào năm 2035

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

(1. Viện nghiên cứu sắt thép tổng hợp, Bắc Kinh 100081; 2. Công ty TNHH vật liệu mới đất hiếm Zhong yan, Bắc Kinh 100088)

Tóm tắt: Là một trong những loại vật liệu chiến lược quan trọng, có đặc tính tài nguyên nhất ở Trung Quốc, đất hiếmVật liệu chức năng là vật liệu cốt lõi hỗ trợ công nghệ thông tin thế hệ mới , hàng không vũ trụ và vũ khí và thiết bị hiện đại, vận chuyển đường sắt tiên tiến, phương tiện tiết kiệm năng lượng và năng lượng mới, thiết bị y tế hiệu suất cao và các lĩnh vực công nghệ cao khác. Bài viết này giới thiệu bối cảnh và tình trạng phát triển của ngành vật liệu chức năng đất hiếm, phân tích các vấn đề tồn tại trong quá trình phát triển ngành vật liệu chức năng đất hiếm ở Trung Quốc, đưa ra các ý tưởng phát triển chiến lược phát triển chiến lược phát triển 2035 và hướng phát triển chính, từ việc tăng cường dự báo chiến lược đất hiếm và hỗ trợ chính sách, tăng cường nghiên cứu cơ bản và ứng dụng trong lĩnh vực đất hiếm, tăng cường xây dựng đội ngũ lợi thế đất hiếm và tài năng đưa ra chính sách Đề xuất, thúc đẩy phát triển vật liệu chức năng đất hiếm, hiện thực hóa chiến lược chuyển từ năng lượng đất hiếm sang năng lượng đất hiếm để cung cấp tài liệu tham khảo.

Từ khóa: vật liệu chức năng đất hiếm; tài liệu chiến lược quan trọng; năng lượng vật liệu mới 2035

Số phân loại: O614.33; TG

Chiến lược phát triển cho Rare E Arth

Vật liệu chức năng đến năm 2035

Chu Minh Cương 1, Tôn Húc 1, Lưu Dung Huy 2, Từ Huệ Băng 2

(1. Viện Nghiên cứu Sắt thép Trung ương, Bắc Kinh 100081, Trung Quốc; 2. Công ty TNHH Vật liệu Tiên tiến Grirem, Bắc Kinh 100088, Trung Quốc)

Tóm tắt: Vật liệu chức năng đất hiếm có vai trò quan trọng và mang tính chiến lược trong việc hỗ trợ các lĩnh vực công nghệ cao như công nghệ thông tin thế hệ mới, hàng không vũ trụ và vũ khí hiện đại, vận tải đường sắt tiên tiến, phương tiện tiết kiệm năng lượng và năng lượng mới, và y tế hiệu suất cao. thiết bị. Trong bài viết này, hiện trạng và xu hướng phát triển của ngành vật liệu chức năng đất hiếm ở Trung Quốc được giới thiệu và phân tích các vấn đề của ngành. Để thúc đẩy khả năng cạnh tranh của vật liệu chức năng đất hiếm ở Trung Quốc, một số đề xuất chính sách được đề xuất, bao gồm tăng cường dự đoán chiến lược và hỗ trợ chính sách, thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng cơ bản, đồng thời tăng cường xây dựng các đội ngũ có lợi thế và phát triển nhân sự trong lĩnh vực đất hiếm.

Từ khóa: vật liệu chức năng đất hiếm; tài liệu quan trọng và chiến lược; Chiến lược năng lượng vật liệu mới 2035

Đầu tiên, lời nói đầu

Các nguyên tố đất hiếm (15 lanthanides, yttrium, scandium tổng cộng 17 nhân dân tệ Tên chung của nguyên tố) do cấu trúc lớp điện tử độc đáo của nó, do đó nó có các đặc tính từ tính, quang học, điện và vật lý và hóa học tuyệt vời khác, trong các phương tiện năng lượng mới,Màn hình mới và chiếu sáng, robot công nghiệp và thông tin điện tử, hàng không vũ trụ, quốc phòng, bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường và sản xuất thiết bị cao cấp và các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược khác đóng một vai trò quan trọng, là vật liệu cơ bản cốt lõi không thể thiếu [1].

Vật liệu đất hiếm mới đại diện là vật liệu chức năng đất hiếm đã trở nên hoàn thiện Một trong những tâm điểm của cuộc thi bóng. Các nước và khu vực phát triển như Châu Âu, Châu Mỹ và Nhật Bản đã liệt kê các nguyên tố đất hiếm là “yếu tố chiến lược của thế kỷ 21”, đồng thời thực hiện dự trữ chiến lược và nghiên cứu trọng điểm. "Chiến lược nguyên liệu chính" do Bộ Năng lượng Hoa Kỳ xây dựng, "Kế hoạch chiến lược cơ bản" do Bộ Giáo dục, Giáo dục, Khoa học xây dựng và "Kế hoạch nguyên liệu thô quan trọng của EU" do Liên minh châu Âu xây dựng đều liệt kê các nguyên tố đất hiếm như các lĩnh vực nghiên cứu trọng điểm. Đặc biệt, trong những năm gần đây, Hoa Kỳ đã khởi động lại ngành công nghiệp đất hiếm để có được nam châm đất hiếm phục vụ cho mục đích quân sự. Có thể nói, vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm đã trở thành “Shangganling” trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm.

Vì lý do này, Trung Quốc đã liệt kê đất hiếm là nguồn tài nguyên chiến lược để kiểm soát và phát triển quốc gia, đồng thời liệt kê các vật liệu chức năng của đất hiếm là vật liệu chiến lược quan trọng trong các kế hoạch phát triển trung, dài hạn và dài hạn của quốc gia như "Made in China 2025". . Ý kiến ​​của Hội đồng Nhà nước về Thúc đẩy sự phát triển bền vững và lành mạnh của ngành Đất hiếm và các quy định liên quan khác cũng đã giúp thúc đẩy đổi mới khoa học và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm, tối ưu hóa cơ cấu của ngành đất hiếm và thúc đẩy sự cải tiến liên tục về trình độ phát triển và chất lượng của vật liệu chức năng đất hiếm ở Trung Quốc.

2. Tình hình phát triển vật liệu chức năng đất hiếm

Đất hiếm là nguồn tài nguyên chiến lược quan trọng và là lĩnh vực có lợi thế, nơi Trung Quốc có sức mạnh đàm phán quốc tế. Trung Quốc là nước lớn trên thế giới có trữ lượng tài nguyên đất hiếm. Theo tổng trữ lượng tài nguyên đất hiếm khoảng 1.2108 tấn, trong đó trữ lượng của Trung Quốc đạt 4.4107 tấn, chiếm khoảng 37,8% [2,3], Trung Quốc là nước sản xuất khoáng sản đất hiếm lớn nhất thế giới. Năm 2019, sản lượng đất hiếm toàn cầu là 2,1105 tấn, trong đó sản lượng đất hiếm của Trung Quốc đạt 1,32105 tấn, chiếm khoảng 63% sản lượng đất hiếm toàn cầu. Đồng thời, Trung Quốc cũng là một quốc gia công nghiệp hóa đất hiếm với hệ thống công nghiệp độc lập hoàn chỉnh, bao gồm chế biến quặng từ thượng nguồn, tách luyện, sản xuất oxit và kim loại đất hiếm ở giữa dòng, cũng như tất cả các vật liệu và ứng dụng đất hiếm mới trong hạ lưu. Năm 2018, giá trị sản lượng của chuỗi công nghiệp đất hiếm Trung Quốc là khoảng 90 tỷ nhân dân tệ, trong đó vật liệu chức năng đất hiếm chiếm 56%, giá trị sản lượng khoảng 50 tỷ nhân dân tệ, nấu chảy và tách chiếm 27%, và giá trị sản lượng là khoảng 25 tỷ nhân dân tệ. Trong số đó, vật liệu chức năng đất hiếm chiếm tỷ lệ cao nhất trong vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, chiếm 75%, với giá trị sản lượng khoảng 37,5 tỷ nhân dân tệ, vật liệu xúc tác chiếm 20% và giá trị sản lượng khoảng 10 tỷ nhân dân tệ. nhân dân tệ. Trong cơ cấu tiêu thụ vật liệu chức năng đất hiếm ở Trung Quốc, vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm được hưởng lợi từ sự phát triển nhanh chóng của phương tiện năng lượng mới và công nghiệp điện tử, chiếm hơn 40% trong cơ cấu tiêu thụ; luyện kim, máy móc, hóa dầu và gốm thủy tinh lần lượt chiếm khoảng 12%, 9% và 8%, vật liệu lưu trữ hydro và vật liệu phát quang chiếm khoảng 7%; vật liệu xúc tác, vật liệu đánh bóng và dệt nhẹ nông nghiệp chiếm 5% [4].

(1) Lĩnh vực luyện và tách đất hiếm

Năm 1988, sản lượng đất hiếm của Trung Quốc đã vượt qua Hoa Kỳ, trở thành nước sản xuất đất hiếm đầu tiên trên thế giới. Trình độ luyện và tách đất hiếm của Trung Quốc đang dẫn đầu thế giới và tiếp tục cho đến ngày nay, kiểm soát thị trường toàn cầu về đất hiếm đơn có độ tinh khiết cao. Hiện nay, các doanh nghiệp tách luyện đất hiếm của Trung Quốc chủ yếu tập trung ở sáu nhóm đất hiếm lớn của Trung Quốc: Công ty TNHH công nghệ cao đất hiếm phía Bắc. (nhóm), công ty TNHH tập đoàn đất hiếm Nam Trung Quốc, tập đoàn công nghiệp đất hiếm Quảng Đông, co., LTD., công ty TNHH đất hiếm Trung Quốc, công ty TNHH tập đoàn đất hiếm minmetals, công ty công nghiệp vonfram Hạ Môn ., LTD. Các dự án luyện và tách đất hiếm ở nước ngoài chủ yếu bao gồm dự án Mountain Pass của Công ty Molypden Mỹ (được Shenghe Resources Holdings Co., Ltd. mua lại), dự án luyện và tách của Lynas Úc ở Kuantan, Malaysia và Tập đoàn Solvi của Bỉ (Solvay) ) dự án, v.v.

(2) Lĩnh vực vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm

Vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm không chỉ là hướng phát triển nhanh nhất và có quy mô công nghiệp lớn nhất, hoàn thiện nhất trong toàn bộ lĩnh vực đất hiếm mà còn là nguyên liệu thô chủ chốt không thể thay thế và không thể thiếu trong ngành công nghiệp quốc phòng, đồng thời cũng là lĩnh vực ứng dụng có quy mô lớn nhất. lượng nguyên liệu đất hiếm. Kể từ năm 2000, quy mô công nghiệp của việc ứng dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm ở Trung Quốc đã được mở rộng và sản lượng trống của nam châm NdFEB thiêu kết đã tăng từ 8104 tấn khi bắt đầu Kế hoạch 5 năm lần thứ 12 lên 1,8105 tấn vào năm 2019, chiếm hơn 85% sản lượng toàn cầu; sản lượng vật liệu nam châm vĩnh cửu samarium coban là 2400 tấn, chiếm hơn 80% tổng sản lượng.

Sự phát triển rộng rãi của nam châm NdfeB thiêu kết trong các ngành công nghiệp công nghệ cao như phương tiện năng lượng mới như phát điện gió, xe hybrid và điện, thiết bị gia dụng tiết kiệm năng lượng, robot công nghiệp, tàu cao tốc và tàu đệm từ đã hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển ngành vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm và tiềm năng tăng trưởng đáng kể của ngành. Trung Quốc đã tiến gần đến trình độ tiên tiến của các nước trên thế giới trong lĩnh vực vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm hiệu suất cao, công nghệ khử đất hiếm nặng, sử dụng cân bằng vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm có độ phong phú cao và công nghệ tái chế và sử dụng nam châm.

Mặc dù nước ta đã trở thành nhà sản xuất vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm lớn nhất thế giới, được thể hiện bằng sự phong phú của vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm của công nghệ chế tạo nam châm vĩnh cửu đất hiếm đang ở vị trí hàng đầu thế giới, nhưng các sản phẩm vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm của Trung Quốc, vẫn không thể đáp ứng robot cao cấp, thế hệ thứ năm của công nghệ truyền thông di động (5G), máy in thạch bản và các ngành công nghiệp mới nổi khác cho nhu cầu công nghệ nam châm vĩnh cửu cao cấp. Đồng thời, vẫn còn khoảng cách lớn với các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản về công nghệ chuẩn bị tiên tiến nhất, biến dạng nhiệt, sàng lọc hạt và thiết bị thông minh liên tục.

(3) Trong lĩnh vực vật liệu phát quang đất hiếm

Với sự thâm nhập nhanh chóng của vật liệu bán dẫn trong lĩnh vực chiếu sáng, hiển thị và phát hiện thông tin, nhu cầu thị trường về chất lượng nguồn sáng cũng ngày càng tăng. Trong lĩnh vực chiếu sáng, chiếu sáng toàn phổ được coi là hướng dẫn hàng đầu của thế hệ đèn LED trắng mới. Trong các lĩnh vực vật liệu phát quang khác, máy dò hồng ngoại gần là một phần quan trọng của Internet vạn vật, đã trở thành tâm điểm chú ý của toàn cầu và có triển vọng ứng dụng lớn trong giám sát an ninh, sinh trắc học, kiểm tra thực phẩm và y tế cũng như các lĩnh vực khác.

Trong lĩnh vực vật liệu phát quang, với vật liệu chiếu sáng, hiển thị phát quang (LED) ánh sáng trắng, Công ty TNHH Mitsubishi Chemical, Tập đoàn Điện khí hóa, Công ty TNHH Công nghiệp Hóa chất Nhật Bản có lợi thế tuyệt đối về sản lượng, sản lượng bán ra. và tổng tài sản trên thị trường toàn cầu. Tỷ lệ nội địa hóa đèn LED phốt pho ánh sáng trắng ở Trung Quốc cũng tăng từ năm 2000, dưới 5% mỗi năm, lên khoảng 85% hiện nay. Tuy nhiên, vẫn còn khoảng cách nhất định về công nghệ giữa doanh nghiệp Trung Quốc và nước ngoài. Hiện tại, các doanh nghiệp có ảnh hưởng nhất ở Trung Quốc là Công ty TNHH Vật liệu mới Đất hiếm Youyou Yan, Công ty TNHH Quang Điện tử Giang Tô Borui và Công ty TNHH Công nghiệp Jiangmen Keheng.

(4) Lĩnh vực vật liệu tinh thể đất hiếm

Vật liệu tinh thể đất hiếm chủ yếu bao gồm tinh thể laser đất hiếm và tinh thể nhấp nháy đất hiếm, được sử dụng rộng rãi trong quốc phòng, thiết bị khoa học tiên tiến, điều trị y tế, phát hiện, kiểm tra an toàn và các lĩnh vực khác. Trong những năm gần đây, thiết bị chẩn đoán y tế cao cấp như chụp cắt lớp vi tính phát xạ positron (PET-CT) đã phát triển nhanh chóng, tạo ra nhu cầu mạnh mẽ về các chất nhấp nháy đất hiếm hiệu suất cao được thể hiện bằng tinh thể yttrium lutetium silicate (LYSO) và các nền kinh tế mới nổi được đại diện bởi các thiết bị này. bởi Trung Quốc có tiềm năng thị trường đặc biệt lớn trong tương lai. Dựa trên tỷ lệ sở hữu một đơn vị trên một triệu dân, Trung Quốc cần bổ sung khoảng 1.000 đơn vị thiết bị PET-CT, và nhu cầu về tinh thể lấp lánh đất hiếm sẽ vượt quá 3 tỷ nhân dân tệ.

(5) Lĩnh vực vật liệu xúc tác đất hiếm

Vật liệu xúc tác đất hiếm chiếm một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, có thể được sử dụng rộng rãi trong môi trường và năng lượng, thúc đẩy ứng dụng rộng rãi với hàm lượng cao và các nguyên tố đất hiếm nhẹ lanthanum và cerium, giảm bớt và giải quyết hiệu quả sự mất cân bằng trong tiêu thụ đất hiếm ở Trung Quốc, cải thiện năng lượng và công nghệ môi trường, cải thiện môi trường sống của con người. Chất xúc tác Cracking dầu và chất xúc tác lọc khí thải xe cơ giới là liều lượng vật liệu xúc tác đất hiếm có hai ứng dụng lớn nhất, bao gồm chất xúc tác Cracking dầu, chất xúc tác lọc nguồn di động (xe cơ giới, tàu thủy, máy móc nông nghiệp, v.v.), chất xúc tác lọc khí thải, nguồn cố định (khí thải công nghiệp). hết hàng, đốt khí tự nhiên, xử lý khí thải hữu cơ, v.v.) chất xúc tác lọc khí đuôi, v.v.

So với các chất xúc tác tương tự trên thế giới, các chất xúc tác Cracking trong nước đã đạt đến hiệu suất sử dụng tương đương. Nhưng trong chất xúc tác lọc khí thải của xe cơ giới, nhà máy điện đốt than có chất xúc tác khử nitrat khí thải công nghiệp ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như vật liệu lưu trữ oxy đất hiếm cerium zirconium, lớp phủ alumina biến tính, kích thước lớn, chất mang tường siêu mỏng (> 600 lưới) sản xuất quy mô lớn, tích hợp hệ thống công nghệ, thiết bị chủ chốt... với trình độ tiên tiến của nước ngoài vẫn còn khoảng cách nhất định.

(6) Kim loại đất hiếm và vật liệu mục tiêu có độ tinh khiết cao

Kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao là nguyên liệu cốt lõi để nghiên cứu và phát triển vật liệu công nghệ cao, được sử dụng rộng rãi trong vật liệu từ tính, vật liệu chức năng quang học, vật liệu xúc tác, vật liệu lưu trữ hydro, vật liệu gốm chức năng, vật liệu mục tiêu phún xạ cho thông tin điện tử và các lĩnh vực khác. Vào cuối thế kỷ 20, Công ty TNHH Mine Metal, Tập đoàn East Cao, Công ty Quốc tế Honeywell và các doanh nghiệp Châu Âu và Châu Mỹ đã từ khâu chuẩn bị kim loại có độ tinh khiết cao đến giai đoạn phát triển công nghiệp hóa và ứng dụng vật liệu mới, quy trình đặt hàng cao dưới 7 nm mạch tích hợp, thiết bị liên lạc 5G, thiết bị công suất cao và cảm biến thông minh, bộ nhớ thể rắn và các sản phẩm thông tin điện tử tiên tiến khác cung cấp các vật liệu chính hỗ trợ. Các doanh nghiệp sản xuất vật liệu mục tiêu và kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao nổi tiếng thế giới chủ yếu là Tập đoàn Toscao Nhật Bản, Tập đoàn Quốc tế Honeywell và 500 doanh nghiệp may mắn khác. Các doanh nghiệp sản xuất vật liệu mục tiêu và kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao của Trung Quốc chủ yếu bao gồm Công ty TNHH Vật liệu mới Đất hiếm Zhongyan, Viện Nghiên cứu Vật liệu Kim loại Đất hiếm Hồ Nam, v.v. Vẫn còn những lỗ hổng trong đổi mới công nghệ, thiết bị tiên tiến, nghiên cứu cơ bản tiên tiến và các khía cạnh khác. Hiện tại, Trung Quốc đã vượt qua công nghệ điều chế kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cực cao, nhưng vẫn còn một khoảng cách nhất định để hiện thực hóa công nghiệp hóa và đảm bảo sự phát triển của mạch tích hợp và ngành công nghiệp thông tin điện tử khác.

3. Khó khăn, thách thức trong phát triển vật liệu chức năng đất hiếm

Dựa trên tình trạng nghiên cứu nêu trên về vật liệu chức năng đất hiếm, có thể thấy rằng tài nguyên đất hiếm, với tư cách là nguồn tài nguyên chiến lược khan hiếm toàn cầu không thể tái tạo, luôn là một trong những tâm điểm chú ý của toàn cầu. Kể từ khi xảy ra xung đột thương mại giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ, vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm và đất hiếm đã trở thành những “từ khóa” thường được truyền thông trong và ngoài nước nhắc đến. Lý do là sự thống trị của chuỗi công nghiệp vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm và đất hiếm của Trung Quốc và tốc độ phát triển của công nghệ vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm khiến Hoa Kỳ lo lắng. Mặc dù nguồn tài nguyên đất hiếm và công nghệ khai thác, tuyển chọn, luyện kim đất hiếm của Trung Quốc đang dẫn đầu thế giới và cũng có hàng loạt công nghệ nguyên gốc nhưng nước này vẫn gặp nhiều khó khăn, thách thức trong việc phát triển vật liệu chức năng đất hiếm.

Vật liệu chức năng đất hiếm gặp thách thức từ bên ngoài, chủ yếu đến từ Hoa Kỳ theo "hệ thống guo + trại toàn cầu", cố gắng "tách rời toàn diện" để thoát khỏi sự phụ thuộc vào các sản phẩm nam châm vĩnh cửu đất hiếm của Trung Quốc, đồng thời kích động các nước khác từ bỏ việc ứng dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm của Trung Quốc, nhằm ngăn chặn và kiềm chế sự phát triển nhanh chóng của ngành ứng dụng và khoa học công nghệ đất hiếm ở nước ta. Mặt khác, trong các lĩnh vực ứng dụng trung và hạ nguồn của vật liệu chức năng đất hiếm, hầu hết hoạt động nghiên cứu và phát triển của Trung Quốc đều ở trạng thái áp dụng các phương pháp công nghệ hàng đầu của nước ngoài. Mặc dù trong những năm gần đây ở nước ta, lĩnh vực ứng dụng bằng sáng chế vật liệu đất hiếm tăng nhanh, nhưng phần lớn thuộc về bằng sáng chế cải tiến hoặc bằng sáng chế cạnh, có quyền sở hữu trí tuệ độc lập cốt lõi, đặc biệt là bằng sáng chế quốc tế gốc, nhiều công nghệ cốt lõi bởi các rào cản kỹ thuật bằng sáng chế nước ngoài, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cao của sự phát triển và quốc tế hóa ngành đất hiếm.

Những thách thức nội tại của vật liệu chức năng đất hiếm chủ yếu đến từ những thiếu sót cơ bản của ngành đất hiếm và việc “rèn ván dài” chưa được quan tâm đúng mức; các doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu thích hỗ trợ các công nghệ nghiên cứu và mô phỏng ngắn hạn và không hỗ trợ đầy đủ cho các công nghệ gốc có độ khó phát triển lớn, chi phí phát triển cao và chu kỳ đột phá công nghệ dài; năng lực nghiên cứu và phát triển hợp tác đa ngành và liên ngành trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm cần được tăng cường. Phân tích cuối cùng, khả năng đổi mới ban đầu của Trung Quốc là chưa đủ và khả năng kiểm soát công nghệ cốt lõi của vật liệu chức năng đất hiếm còn yếu.

Do đó, tập trung phát triển vật liệu chức năng đất hiếm vào năm 2035, cần chú ý nhiều hơn đến việc đổi mới độc lập xây dựng năng lực của vật liệu chức năng đất hiếm từ góc độ toàn cầu hóa, bao gồm việc kiểm soát các công nghệ cốt lõi, học hỏi và hội nhập với công nghệ tiên tiến quốc tế cũng như lợi thế của ngành công nghiệp chức năng đất hiếm ngày càng lớn mạnh.

4. Vật liệu chức năng đất hiếm trong các ý tưởng phát triển trong tương lai, phương hướng phát triển trọng tâm và mục tiêu phát triển

(1) Ý tưởng phát triển

Tích hợp chặt chẽ với các chiến lược quốc gia, Kết hợp với các kịch bản ứng dụng trong tương lai như robot thông minh, thành phố thông minh, phát triển đại dương và giữa các vì sao, xã hội dữ liệu lớn và lắp ghép con người-máy, Tập trung vào kỹ thuật và công nghiệp hóa nghiên cứu công nghệ then chốt, Phấn đấu tạo ra những đột phá trong công nghệ chuẩn bị cốt lõi, thiết bị sản xuất thông minh, dụng cụ thử nghiệm đặc biệt và công nghệ ứng dụng của chúng đối với vật liệu chức năng đất hiếm tiên tiến, vật liệu phát quang đất hiếm, vật liệu xúc tác đất hiếm, vật liệu xúc tác đất hiếm, vật liệu tinh thể đất hiếm, kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao và mục tiêu nguyên vật liệu; Thông qua đổi mới đồng bộ toàn bộ chuỗi công nghiệp, Chúng tôi sẽ thúc đẩy thúc đẩy và thực hiện các thành tựu tiên tiến, Đảm bảo cung cấp hiệu quả các nguyên liệu chính cho các nhu cầu chiến lược lớn như các ngành công nghiệp mới nổi chiến lược, quốc phòng và sản xuất thông minh, Cuối cùng, hiện thực hóa sự độc lập cung cấp vật liệu chức năng đất hiếm ứng dụng cao cấp; Tiến hành các lý thuyết cơ bản biên cương và nghiên cứu thực nghiệm, Thông qua việc khám phá và tích lũy chuyên sâu các câu hỏi khoa học, Và đề xuất nhiều lý thuyết nguyên bản hơn, Thực hiện những khám phá độc đáo, Thu được một loạt vật liệu mới về đất hiếm và ứng dụng mới của các kết quả ban đầu; Để hiện thực hóa sự chuyển đổi chiến lược của Trung Quốc từ một cường quốc đất hiếm thành một cường quốc đất hiếm, Dẫn dắt sự phát triển trong tương lai của công nghệ và công nghiệp đất hiếm, Cung cấp hỗ trợ vật chất cho việc hiện thực hóa mục tiêu chiến lược của Trung Quốc là "xếp hạng trong số các quốc gia đi đầu trong đổi mới" vào năm 2035".

(2) Hướng phát triển chính

1. Công nghệ chủ yếu chế tạo vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm hiệu suất cực cao và sử dụng đất hiếm hiệu quả và cân bằng

Theo quan điểm của xã hội thông minh trong tương lai với hiệu suất từ ​​tính cao hơn của vật liệu nam châm vĩnh cửu và công nghệ và thiết bị mới đáp ứng yêu cầu đa dạng về chức năng của vật liệu nam châm vĩnh cửu, kết hợp cập nhật kiến ​​thức và quy luật lịch sử của sự thay đổi công nghệ và sự phát triển hiện nay của đất hiếm hiệu suất cao Tinh chế hạt vật liệu nam châm vĩnh cửu và tối ưu hóa ranh giới của các công nghệ chính như sự hiểu biết, để xây dựng nội dung phát triển chính.

(1)Vật liệu nam châm vĩnh cửu NdFeB: tập trung vào công nghệ điều chế NdfeB thiêu kết có hiệu suất toàn diện cao, nghiên cứu cơ chế khuếch tán ranh giới tinh thể của đất hiếm nặng trong nam châm NdFeB thiêu kết, nghiên cứu công nghệ và ứng dụng thu hồi NdFeB thiêu kết, công nghệ dự đoán hiệu suất dịch vụ và lý thuyết về nam châm NdFeB thiêu kết, v.v.

(2)Vật liệu nam châm vĩnh cửu Samarium coban: tập trung vào cơ chế điều hòa nguyên tố của nam châm coban samarium có dư lượng cao, sự điều chỉnh các thành phần cấu trúc nano và vi mô trong chế tạo kỹ thuật nam châm vĩnh cửu samarium coban hiệu suất cao, nghiên cứu công nghệ chống oxy hóa của samarium coban ở mức cao sử dụng nhiệt độ và công nghệ bảo vệ bề mặt của nam châm vĩnh cửu samarium coban nhiệt độ cao, v.v.

(3)Vật liệu nam châm vĩnh cửu ép nhiệt: tập trung nghiên cứu cơ chế hình thành dị hướng của vòng từ nóng áp suất mỏng, nghiên cứu công nghệ điều chế bột từ tính hiệu suất cao cho vòng từ tính ép nóng, công nghệ điều chế và ứng dụng vòng nam châm vĩnh cửu áp suất nóng hiệu suất cao , thiết bị chuẩn bị kỹ thuật và phát triển công nghệ quy trình của vòng từ áp suất nóng hiệu suất cao, v.v.

（4）Vật liệu nam châm vĩnh cửu có độ phong phú cao: tập trung vào việc sử dụng cân bằng đất hiếm có độ phong phú cao (La, Ce, v.v.) trong vật liệu nam châm vĩnh cửu, cơ chế cấu trúc nam châm xeri pha chính kép và công nghệ cải tiến lực cưỡng bức.

（5) Kết hợp gen vật liệu và học máy, thực hiện thiết kế cấu trúc và tính toán hiệu suất của vật liệu chức năng từ tính, đồng thời khám phá hệ thống mới và cấu trúc mới của vật liệu cho các chỉ số hiệu suất chính của sản phẩm năng lượng từ tính cao và lực cưỡng bức cao của thế hệ đầu tiên vật liệu từ tính vĩnh cửu đất hiếm.

（6）Theo đặc tính của vật liệu chức năng từ tính, nghiên cứu các nguyên tắc mới và thiết bị mới để thử nghiệm và thử nghiệm, dần dần thoát khỏi sự phụ thuộc của thiết bị phân tích và thử nghiệm vào nước ngoài.

2. Vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm mới và công nghệ chủ chốt của ứng dụng tùy chỉnh

Theo xu hướng chung của nền kinh tế carbon thấp đang lan rộng trên thế giới, các nước trên thế giới coi bảo vệ môi trường và lượng khí thải carbon thấp là lĩnh vực khoa học và công nghệ trọng điểm. Các nội dung phát triển trọng tâm bao gồm: phát triển hệ thống vận tải đường sắt thông minh và hệ thống sản xuất công nghiệp thông minh; phát triển vật liệu từ vĩnh cửu và hệ thống điện từ với công nghệ ổ đỡ nam châm vĩnh cửu và truyền dòng điện xoáy vĩnh cửu; phát triển vật liệu từ vĩnh cửu đất hiếm cho máy phát điện truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu có khả năng chống ăn mòn cao trong môi trường ăn mòn biển; phát triển vật liệu từ tính vĩnh cửu với sản phẩm năng lượng từ tính cao, lực cưỡng bức cao, thu nhỏ và độ chính xác cao cho các kịch bản ứng dụng như robot và thành phố thông minh.

2. Vật liệu phát quang đất hiếm cao cấp và các công nghệ, thiết bị điều chế chủ yếu

Với nhu cầu ngày càng cao về chất lượng nguồn sáng trên thị trường chiếu sáng bán dẫn, cần tập trung phát triển các vật liệu phát sáng đất hiếm cao cấp cũng như các công nghệ, thiết bị chuẩn bị chính của chúng để đáp ứng các ứng dụng trong lĩnh vực chiếu sáng, hiển thị. và phát hiện thông tin. Các nội dung phát triển chính bao gồm: bước đột phá quan trọng của vật liệu phát quang đất hiếm mới như phát xạ không nhìn thấy được và phát xạ chuyển đổi ngược; phát triển lý thuyết và phương pháp kỹ thuật nâng cao hiệu suất phát xạ hồng ngoại dưới ánh sáng tím; phát triển vật liệu phát xạ dải hẹp hiệu suất cao, phát xạ xanh và đỏ có độ tinh khiết màu cao; thiết kế và phát triển hệ thống vật liệu mới với quyền sở hữu trí tuệ độc lập sử dụng nguyên tắc tương thích về cấu trúc và thay thế tài sản bằng nhau, đồng thời thực hiện thiết kế kết cấu dựa trên vật liệu hiệu suất cao để thu được một loạt vật liệu phát quang đất hiếm mới.

4. Công nghệ điều chế chính của vật liệu xúc tác đất hiếm

Vật liệu xúc tác đất hiếm là vật liệu công nghệ cao nhằm thúc đẩy ứng dụng rộng rãi các nguyên tố đất hiếm nhẹ và dồi dào lanthanum và xeri, làm giảm và giải quyết hiệu quả sự mất cân bằng trong tiêu thụ đất hiếm ở Trung Quốc, cải thiện công nghệ năng lượng và môi trường, thúc đẩy sinh kế của người dân, và cải thiện môi trường sống của con người. Các nội dung phát triển chính bao gồm: phát triển vật liệu xúc tác đất hiếm hóa dầu hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và có tuổi thọ cao, vật liệu xúc tác đất hiếm tổng hợp năng lượng sạch, kiểm soát ô nhiễm khí thải xe cơ giới và kiểm soát ô nhiễm khí thải công nghiệp của vật liệu xúc tác đất hiếm và chìa khóa công nghệ công nghiệp hóa; tập trung vào phát triển các công nghệ chủ chốt về lắp ráp phân tử lồng nano và điều chế vật liệu xeri zirconi có diện tích bề mặt riêng cao, phát triển vật liệu xúc tác đất hiếm hiệu suất cực cao và ứng dụng quy mô trong các bộ phận tinh chế xúc tác đất hiếm hiệu quả của nguồn cố định và di động hệ thống xả nguồn để thực hiện việc nội địa hóa.

5. Vật liệu tinh thể đất hiếm tiên tiến và công nghệ điều chế công nghiệp

Vật liệu tinh thể đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong quốc phòng, thiết bị khoa học tiên tiến, điều trị y tế, phát hiện, kiểm tra an ninh và các lĩnh vực khác. Vật liệu tinh thể đất hiếm và công nghệ điều chế công nghiệp của chúng là xu hướng phát triển chính trong tương lai

Hướng phát triển chính của tinh thể laser đất hiếm bao gồm: phát triển công nghệ và thiết bị chế biến và phát triển tinh thể laser đất hiếm kích thước lớn và chất lượng cao;.

Phát triển hiệu quả công nghệ chế tạo tinh thể laser đất hiếm và sợi laser chất lượng cao; nhiều công nghệ ứng dụng laser mới dựa trên tinh thể laser đất hiếm.

6. Công nghệ chế tạo kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao và mục tiêu

Thế hệ mới của điện tử thông tin và vật liệu năng lượng là hướng ứng dụng chính của kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao và các sản phẩm mục tiêu. Trong tương lai, các hướng nghiên cứu và phát triển trọng điểm của vật liệu kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao bao gồm: nâng cao hơn nữa độ tinh khiết của kim loại đất hiếm lên trên 4N5 (99,995%), phát triển chế biến quy mô lớn và chi phí thấp kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cực cao công nghệ cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho mục tiêu phát triển đất hiếm có độ tinh khiết cao; sự phát triển của quy trình kiểm soát tinh chế và các thiết bị lọc chân không lớn như lò diện tích lớn và lò tinh chế đơn tinh thể; sự phát triển của công nghệ phân tích và phát hiện tạp chất dạng vết trong kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cực cao và vật liệu mục tiêu.

(3) Mục tiêu phát triển

Mục tiêu 1.2025: Hoàn thành quá trình chuyển đổi ngành đất hiếm từ chạy theo sang chạy và chạy

Đến năm 2025 sẽ trở thành cường quốc trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm. Vì thế hệ công nghệ thông tin mới, giao thông hiện đại, thế hệ chiếu sáng và hiển thị mới, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, mạch tích hợp, y học sinh học, quốc phòng, nhu cầu phát triển lớn, làm chủ sơ bộ với quyền sở hữu trí tuệ độc lập đối với vật liệu từ tính đất hiếm và công nghệ cốt lõi quan trọng của thiết bị sản xuất, phương tiện năng lượng mới, hàng không vũ trụ, động cơ servo công nghiệp và các ứng dụng vật liệu từ tính cao cấp khác, tỷ lệ thành công trong việc tạo ra vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm đạt 70%. Đột phá về công nghệ chuẩn bị hàng loạt và ổn định của vật liệu phát quang đất hiếm, tỷ lệ nội địa hóa tăng lên hơn 80%; đột phá công nghệ chuẩn bị chính của các vật liệu chức năng đất hiếm mới như vật liệu tinh thể đất hiếm hiệu suất cao, kim loại đất hiếm có độ tinh khiết cao và vật liệu mục tiêu, đáp ứng yêu cầu của thiết bị y tế cao cấp, phát hiện thông minh, mạch tích hợp, v.v., thay thế một phần nhập khẩu; phát triển các vật liệu chức năng đất hiếm mới và công nghệ điều chế chúng, đồng thời mở rộng các lĩnh vực ứng dụng mới. Đến năm 2025, Trung Quốc sẽ làm chủ một số công nghệ cốt lõi về vật liệu mới đất hiếm chủ chốt, hình thành một số tập đoàn đa quốc gia, cụm công nghiệp có sức cạnh tranh quốc tế mạnh trong các lĩnh vực cạnh tranh. Vị thế của chúng tôi trong chuỗi giá trị công nghiệp toàn cầu sẽ được nâng cao đáng kể và quá trình chuyển đổi ngành đất hiếm từ đi sau sang chạy sẽ hoàn tất.

Mục tiêu 2.2030: Bước đầu xây dựng Trung Quốc thành cường quốc đất hiếm thế giới

Đến năm 2030, trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm, năng lực đổi mới sẽ được cải thiện đáng kể và có thể dẫn đầu nghiên cứu và phát triển công nghiệp toàn cầu về vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm và bước đầu đạt được mục tiêu trở thành ngành công nghiệp đất hiếm thế giới. Nam châm vĩnh cửu hiệu suất siêu cao trong robot, thiết bị y tế, hàng không vũ trụ, Internet vạn vật, tàu thủy, hóa dầu và các thiết bị và ứng dụng kỹ thuật chính khác, nắm vững quyền sở hữu trí tuệ độc lập đối với vật liệu từ tính đất hiếm và thiết bị sản xuất, phương tiện năng lượng mới, điều hướng 042 hàng không vũ trụ, động cơ servo công nghiệp và các ứng dụng vật liệu từ tính cao cấp khác, tỷ lệ thay thế thành công vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm đạt 80%.

3. Mục tiêu 2035: Xây dựng cường quốc đất hiếm thế giới

Đến năm 2035, những bước đột phá lớn sẽ được thực hiện trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm và năng lực đổi mới sẽ được cải thiện đáng kể. Trình độ đổi mới tổng thể trong lĩnh vực vật liệu mới đất hiếm sẽ ngang hàng với các nước đẳng cấp thế giới, khả năng cạnh tranh tổng thể sẽ được tăng cường đáng kể, một số lợi thế sẽ hình thành năng lực đổi mới hàng đầu toàn cầu và xây dựng Trung Quốc thành một cường quốc thế giới về chức năng đất hiếm. nguyên vật liệu.

Vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, vật liệu xúc tác và vật liệu phát sáng đã đạt đến trình độ tiên tiến quốc tế, đạt được khả năng tự cung cấp hoàn toàn. Tỷ lệ tự cung cấp tinh thể chức năng quang học và đất hiếm siêu tinh khiết cho ứng dụng quốc phòng lớn hơn 95%; các công nghệ cốt lõi và quyền sở hữu trí tuệ của vật liệu từ tính đất hiếm và vật liệu từ tính cao cấp như phương tiện năng lượng mới, quốc phòng, hàng không vũ trụ, sản xuất thông minh, y tế, kỹ thuật hàng hải, tạo thành một loạt vật liệu chức năng đất hiếm nguyên bản, trong đó Quyền sở hữu trí tuệ ban đầu của thế hệ vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm mới nằm trong tay Trung Quốc. Các tiêu chuẩn do Trung Quốc xây dựng độc lập chiếm hơn 30% tiêu chuẩn quốc tế và có tiếng nói trong việc xây dựng các tiêu chuẩn vật liệu cao cấp; trau dồi các tài năng sáng tạo và đội ngũ vật liệu chức năng đất hiếm, hiện thực hóa phương thức phát triển mới nhằm thúc đẩy các ứng dụng mới bằng vật liệu chức năng đất hiếm và thiết lập hệ thống đổi mới công nghệ và hệ thống công nghiệp hàng đầu thế giới để cung cấp nền tảng cho các công nghệ gốc.

4. đề xuất chính sách

Chiến lược phát triển vật liệu chức năng đất hiếm đến năm 2035, đẩy nhanh việc xây dựng mô hình phát triển mới về đổi mới khoa học và công nghệ của vật liệu chức năng đất hiếm, tối ưu hóa nguồn lực khoa học công nghệ và nhân lực ở các khu vực thống trị đất hiếm và củng cố “bảng dài "Lợi thế trong lĩnh vực đất hiếm. Nên cố gắng cải thiện khả năng đổi mới ban đầu, khả năng kỹ thuật và thành tựu quy mô, thúc đẩy sản xuất xanh các vật liệu chức năng đất hiếm, phát triển mạnh mẽ đáp ứng ứng dụng cao cấp với quyền sở hữu trí tuệ độc lập về từ tính, ánh sáng, điện và đất hiếm hiệu suất cao các vật liệu chức năng và công nghệ ứng dụng mới khác, thiết lập nền tảng đổi mới "với" vật liệu đất hiếm tiên tiến của Trung Quốc, xây dựng vật liệu đất hiếm và ứng dụng chuỗi công nghiệp kinh tế carbon thấp, được hình thành với quyền sở hữu trí tuệ độc lập của Trung Quốc đối với các ngành chiến lược vật liệu đất hiếm hiệu suất cao, dần dần hiện thực hóa bằng năng lực sản xuất đất hiếm hướng tới năng lượng đất hiếm. Các chính sách, biện pháp cụ thể được khuyến nghị như sau:

(1) Tăng cường khả năng nghiên cứu dự báo chiến lược và hỗ trợ chính sách trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm ở cấp quốc gia

Thứ nhất, đẩy nhanh việc thiết lập hệ thống sở hữu trí tuệ, hệ thống công nghệ, hệ thống nhân tài và hệ thống nền tảng cho vật liệu chức năng đất hiếm được phối hợp ở cấp quốc gia.

Thứ hai, tăng cường tính liên tục, liên tục trong việc thực hiện kế hoạch trung và dài hạn trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm, hình thành sự hỗ trợ lâu dài, ổn định của nhà nước, tránh hỗ trợ gián đoạn.

Thứ ba, tăng cường nhận thức về bảo vệ sở hữu trí tuệ trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm, hoàn thiện hệ thống pháp luật và cơ chế thực thi bảo vệ sở hữu trí tuệ, tăng cường và thực hiện các biện pháp khuyến khích hoạt động đổi mới của các nhà phát minh việc làm, đồng thời kích thích động lực nội sinh và sự xuất hiện của công nghệ tiên tiến của vật liệu chức năng đất hiếm và các ngành công nghiệp của họ.

(2) Tăng cường sự hỗ trợ của đội ngũ lợi thế đất hiếm và xây dựng gradient tài năng, đồng thời nâng cao khả năng đổi mới bền vững của vật liệu chức năng đất hiếm

Đầu tiên, chúng tôi sẽ cung cấp hỗ trợ lâu dài và ổn định cho các tổ chức và nhóm nghiên cứu cạnh tranh trong lĩnh vực lợi thế của đất hiếm, đồng thời thiết lập cơ sở nền tảng đổi mới khoa học và công nghệ quốc gia cho các vật liệu chức năng đất hiếm ở các cấp độ khác nhau càng sớm càng tốt.

Thứ hai, phát huy vai trò của các chuyên gia trẻ và trung niên trong việc xây dựng đội ngũ nhân tài để tránh lỗi nhân tài và lãng phí nguồn nhân tài.

Thứ ba, tập trung đào tạo cán bộ kỹ thuật trẻ và kỹ thuật viên chính thức trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm. Đối với những tài năng kỹ thuật xuất sắc, ngưỡng chính sách đánh giá có thể được nới lỏng một cách thích hợp, chỉ cần họ đóng góp, họ có cơ hội nhận ra giá trị cá nhân, để những tài năng hàng đầu có thể được phát huy trong các hoạt động nghiên cứu khoa học và đổi mới.

(3) Tăng cường hợp tác quốc tế trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm và nâng cao khả năng cạnh tranh toàn cầu của Trung Quốc trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm

Thứ nhất, trong môi trường quốc tế hiện nay, cần tận dụng nhiều cơ hội để tiến hành trao đổi nhân sự quốc tế và trao đổi thông tin khoa học công nghệ đất hiếm; Bộ quản lý nên cố gắng tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi khoa học và công nghệ quốc tế, nới lỏng giới hạn các nhà nghiên cứu tham dự các hội nghị học thuật và trao đổi kỹ thuật, đồng thời tránh việc nghiên cứu và phát triển kỹ thuật “tự phong tỏa” do lợi ích của địa phương và bộ phận gây ra.

Thứ hai, theo tình hình hiện nay trong và ngoài nước, đồng thời tăng cường lưu thông nội bộ trong lĩnh vực vật liệu chức năng đất hiếm trong nước, chúng ta nên cố gắng mở rộng thị trường quốc tế mới và mở rộng lưu thông quốc tế ra bên ngoài. Một mặt, tăng cường mức độ mở cửa với thế giới bên ngoài, duy trì và tạo điều kiện cho sự ra đời của các doanh nghiệp ứng dụng cao cấp về vật liệu mới đất hiếm, tích cực hình thành và thiết lập một mô hình mới của ngành công nghiệp vật liệu mới đất hiếm toàn cầu và cộng đồng công nghệ đất hiếm; mặt khác, nới lỏng vừa phải việc nhập khẩu nguyên liệu đất hiếm để giảm áp lực bảo vệ môi trường và tiêu thụ tài nguyên trong nước; đồng thời, khuyến khích các doanh nghiệp đất hiếm Trung Quốc ra ngoài, mua lại, mua cổ phần và tạo ra các vật liệu mới về đất hiếm như động cơ servo robot và động cơ truyền động xe điện. Các doanh nghiệp có lợi thế về sản phẩm ứng dụng công nghệ cao sẽ cải thiện hoạt động kinh doanh và khoa học. và môi trường phát triển công nghệ trong và ngoài nước, nhằm nâng cao khả năng cạnh tranh toàn cầu của chuỗi và chuỗi cung ứng vật liệu chức năng đất hiếm của Trung Quốc.