稀土推動低碳智能化進(jìn)程

未來已來，人們已逐漸走近綠色低碳社會。風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車、智能機器人、氫能利用、節(jié)能照明、尾氣凈化，稀土在其中發(fā)揮了重要的作用。

稀土，是17種金屬的總稱，包括釔、鈧和15種鑭系元素。驅(qū)動電機是智能機器人的核心部件，其關(guān)節(jié)活動主要靠驅(qū)動電機來實現(xiàn)，永磁同步伺服電機是主流，要求有很大的功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。高性能釹鐵硼永磁可以讓機器人運動更加輕松、快捷和穩(wěn)健。

在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域稀土也有很多低碳應(yīng)用，如降溫玻璃、尾氣凈化和永磁電機等。長期以來，鈰（Ce）作為汽車玻璃添加劑，不僅能防紫外線，還可降低車內(nèi)溫度，從而節(jié)約空調(diào)用電。當(dāng)然最重要的是尾氣凈化，目前大量的鈰稀土尾氣凈化劑正有效防止大量車輛廢氣排到空氣中。稀土還有很多很多在低碳綠色技術(shù)上的應(yīng)用。

稀土應(yīng)用很廣泛是因為它們具有非常優(yōu)良的熱電磁光性能。特殊的電子結(jié)構(gòu)賦予了稀土元素豐富多彩的性質(zhì)，特別是稀土元素都有4f電子亞層，這個亞層，有時也叫做“能級”。4f電子亞層不但有奇妙的7個能級，而且外圍還有5d和6s兩層“能級”防護罩。這7個能級就像金剛葫蘆娃，千姿百態(tài)，精彩紛呈。7個能級上的未成對電子不但自轉(zhuǎn)，還在繞核公轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了不同的磁矩，生成了不同軸向的磁體。這些微磁場配上兩層保護罩的加持，磁性非常好。科學(xué)家利用稀土金屬的這些磁性制造出性能優(yōu)異的磁體，簡稱為“稀土永磁體”。稀土奧妙無窮的性質(zhì)，至今科學(xué)家們還在積極地探索和發(fā)現(xiàn)。

粘接釹磁體性能工藝簡單、造價低廉、體積小、精度高、磁場均勻穩(wěn)定，主要用于信息技術(shù)、辦公自動化、消費類電子等領(lǐng)域。熱壓釹磁體，具有致密度高、取向度高、耐蝕性好、矯頑力高等優(yōu)點。

未來，稀土將在建設(shè)人類低碳智能化的進(jìn)程中發(fā)揮更加重要的作用。（文/吳西順，中國地質(zhì)圖書館情報研究室副研究員，王莉，中國地質(zhì)圖書館科學(xué)普及室副研究員）

中國科協(xié)科普部

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