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转:一直说稀土,你可能都不知道稀土到底能反制什么?

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333 0 水空漫漫 Lv.2 发表于 · 2020-7-1 20:33 举报 显示全部楼层 复制 正序浏览 |
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稀土的应用主要分为两类:稀土在新兴产业中的应用和稀土在传统产业中的应用。新兴产业成为稀土的主要应用领域。传统产业中的应用主要是利用了稀土的改性作用。稀土新材料是我国大力发展的战略性新兴产业之一,对其他新兴产业具有重要的支撑作用。


1、稀土在新能源产业中的应用

风力发电机可以使用电励磁双馈式和永磁直驱式两种方式,其中应用稀土钕铁硼永磁材料的风力发电机无需励磁绕组,转子上也没有集电环和电刷,省去了电励磁风力发电系统中故障率较高的齿轮箱部件,减少了维护工作,降低了噪音,效率比双馈发电机高出20%以上。

太阳能光伏发电光电转换效率低的主要原因是太阳能电池不能有效地吸收宽带的太阳光光谱。就目前占市场份额达90%多的硅基太阳能电池来说,通过具有光谱上、下转化功能的稀土发光材料可以将太阳能电池不能有效吸收利用的紫外光和红外光转换成能被太阳能电池有效吸收利用的光,从而使硅太阳能电池的光电转换效率提高2-4%。

随着风能和太阳能等新型能源的兴起,用于储能和调峰的大型备用二次电源领域也在慢慢兴起。在该领域以稀土储氢合金作为负极的镍氢电池将会扮演重要角色,因为其性价比和长期使用的维护费用最经济。

燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术,不受卡诺循环效应的限制,因此效率很高,且在运行过程中几乎不排放有害气体。其中固体氧化物燃料电池的关键材料即固体电解质、阴极材料、阳极材料和连接材料都含有稀土,因此又被称为全稀土燃料电池。该电池可用于发电、热电联供、交通、空间宇航和其他许多领域,被认为是最有效率的万能发电系统。

2、稀土在新能源汽车产业的应用

新能源汽车主要包括混合电动汽车(HEV)和纯电动汽车(EV)。新能源汽车产业的价值核心是动力电池,在各类动力电池中,镍氢电池的综合优势最为明显,国际上制造HEV的六大汽车集团如日本丰田、尼桑、本田,美国通用、福特,德国大众,有五家公司选用镍氢动力电池系统。预计今后5至10年,镍氢电池仍将占据混合动力汽车的主要市场。

传统汽车的驱动部件变速箱在新能源汽车中将被永磁同步电机驱动系统取而代之,因此,新能源汽车也是稀土钕铁硼永磁材料的主要应用领域之一。

3、稀土在节能环保产业中的应用

稀土节能灯只需白炽灯耗电量的20%就能达到同等的照明效果。稀土节能灯与传统的普通照明光源相比,显色指数相近,发光效率大幅提高5倍,克服了发光效率和显色性不能统一的缺点。

第四代照明光源(半导体照明)——发白光的发光二极管(LED)将成为稀土发光材料的一个非常重要的应用领域。LED灯耗电量只有白炽灯的10-20%。

燃油交通工具产业的主要发展方向是节能减排,具体措施包括轻量化、尾气净化等。目前,汽车尾气排放量占大气污染的65%,减重可直接减少燃料消耗从而改善环境。

燃油交通工具的另一个重要减排方法是采用催化剂净化尾气。现在大多数车用尾气净化催化剂是三效催化剂,其中的助催化剂含有铈锆、La2O3,这一领域的稀土需求量每年大约7000吨REO。

稀土催化剂还可以应用于天然气及化石燃料的高效减排燃烧、固定源有毒有害气体污染物控制和治理。

稀土超导体是一种高温超导材料,现已发现许多单一稀土氧化物及某些混合稀土氧化物都是制造高温超导材料的原料。超导材料可以制作超导磁体而用于磁悬浮列车,可用于发电机、发动机、动力运输、微波及传感器等方面,节能效果显著。

4、稀土在新一代信息技术产业中的应用

随着集成电路产业的发展,芯片的集成度越来越高,线宽从微米级进入纳米级,布线也从单层发展到多层。对于超大规模集成电路的制造工艺而言,目前唯一的全局平坦化技术——化学机械抛光(CMP)技术发挥着重要的作用。

光纤通信技术以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介。稀土光纤激光材料在现代光纤通讯中起着重要的作用,掺铒光纤放大器已大量用于无需中间放大的光通讯系统,使光纤通讯更加方便快捷。

5、稀土在高端装备制造产业中的应用

随着永磁电机设计制作技术及控制技术的发展,钕铁硼永磁伺服电机、同步电机在汽车、数控机床、计算机、机器人等领域获得了大量应用,有力地推动了工业设备的自动化和数字化,加快了机电一体化的进程。在这类永磁电机中,通常采用充磁后的烧结钕铁硼磁瓦拼接成环,克服了拼接磁环打磨和安装难等缺点,电机效率提高10%以上。

目前激光技术已经成为高精度、高难度机械加工的一种主要手段。稀土是激光工作物质中很重要的元素,激光材料中大约90%都涉及稀土。在固体、液体和气体三类激光材料中,以稀土固体激光材料应用最广。

6、稀土在航空航天产业中的应用

导航定位系统是航空航天器中的重要组成部分,其核心元件材料是稀土钐钴永磁体。2:17型钐钴永磁体具有居里温度高、温度稳定性好、耐腐蚀性强及抗氧化性好等优点,尤其是高温使用特性显著优于钕铁硼永磁材料。

热障涂层在航空发动机上的应用,使得高温合金材料能够承受更高的使用环境温度,提高涡轮前进口温度,同时,也可使发动机寿命和可靠性大幅度提高,耗油量降低,动力性能和经济性能得到显著改善,被广泛应用于航空发动机、舰船动力、地面燃机等的热端部件上。

7、稀土在生物医学领域中的应用

稀土荧光探针及荧光标记可以用来研究生物大分子的结构及其与功能的关系,用来分析生物大分子含量等。医用磁共振成像(MRI)技术中的磁场通常采用超导和永磁两种方式提供。超导MRI生产成本高,维护成本也高(10-15万美元/年)。全世界超导MRI系统所需的液氦主要产于美国的地下氦气井,氦气被压缩成液体后装入专用的高压容器运往世界各地。因而超导MRI的安装、使用及维护很不方便。使用钕铁硼的永磁磁共振产品与其他影像产品相比,具有开放性、对人体无损伤的独特优势,在图像引导的介入治疗领域,永磁共振产品系统生产、维护成本低,是真正可以普及的MRI设备。


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