近期，美國與烏克蘭之間關(guān)于礦產(chǎn)資源的合作協(xié)議成為焦點(diǎn)，尤其是其中涉及的稀土元素，更是引發(fā)了全球的關(guān)注，也折射出稀土在全球科技競爭和產(chǎn)業(yè)鏈中的戰(zhàn)略地位。那么，稀土究竟是什么“土”，為何如此重要？

稀土不是“土”，和普通的“土”（主要成分是硅酸鹽等）在化學(xué)性質(zhì)上有很大差別。稀土元素的名稱最早來源于18世紀(jì)末至19世紀(jì)的研究發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，這些元素從不常見的礦物中被提取出來，并且在自然界中的含量相對(duì)較少，因此被稱作“稀有土”（RareEarth）。盡管現(xiàn)在我們知道其中一些稀土元素并不真正稀有（某些稀土元素的地殼豐度比常見金屬如金、銀要高得多），但在當(dāng)時(shí)它們的發(fā)現(xiàn)和分離技術(shù)非常有限，導(dǎo)致了這種命名。

實(shí)際上，稀土是鑭系元素（共15種）以及鈧和釔這17種金屬元素的統(tǒng)稱。由于其獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，稀土元素具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與國防科技中占據(jù)著至關(guān)重要的戰(zhàn)略地位。它們是高科技產(chǎn)業(yè)的核心材料，推動(dòng)全球技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也是先進(jìn)武器系統(tǒng)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和隱身技術(shù)中不可或缺的關(guān)鍵材料，直接關(guān)系到國家的軍事優(yōu)勢和國防安全。因此，稀土不僅僅具有資源屬性，還兼具技術(shù)屬性和戰(zhàn)略屬性。確保稀土供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，已成為各國在經(jīng)濟(jì)與國防戰(zhàn)略中的重中之重。

稀土元素在磁性材料、催化劑、光學(xué)材料、中子吸收材料、儲(chǔ)氫材料、航空航天合金材料等方面發(fā)揮著不可替代的作用。

磁性材料是稀土元素應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一，約占稀土總量的60%，其中稀土永磁材料占據(jù)了絕大部分。2024年，中國稀土永磁材料產(chǎn)量已占全球總量的90%左右。在中低端釹鐵硼磁體生產(chǎn)中，主要使用釹（Nd）、鐠（Pr）等輕稀土元素；而在高端釹鐵硼磁體中，為了進(jìn)一步提升其高溫穩(wěn)定性和抗退磁能力，還須添加鋱（Tb）、鏑（Dy）等重稀土元素。釹鐵硼磁體因性能優(yōu)異，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、消費(fèi)電子等眾多現(xiàn)代科技與工業(yè)領(lǐng)域不可或缺，有力推動(dòng)了清潔能源、信息技術(shù)及高端制造業(yè)的快速發(fā)展。釤鈷磁體同樣是稀土磁性材料的重要成員，具有高磁能積、優(yōu)異的耐高溫和抗腐蝕性，在一些極端環(huán)境下成為唯一的選擇。例如，在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、石油鉆井設(shè)備等高溫場景中，釤鈷磁體可穩(wěn)定工作；在海洋、化工設(shè)備等強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，其抗腐蝕特性使其成為不可替代的材料；在航空航天傳感器、高精度測量儀器等對(duì)磁場穩(wěn)定性要求極高的場景中，釤鈷磁體同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外，鋱鏑鐵作為高性能磁致伸縮材料，憑借高能量轉(zhuǎn)換效率和快速響應(yīng)特性，在聲吶系統(tǒng)、超聲換能器、精密機(jī)械定位系統(tǒng)中成為核心組件，具有不可替代的地位。還有，稀土極低溫磁制冷技術(shù)作為目前唯一不依賴氦-3的制冷手段，具有重要的戰(zhàn)略意義，有助于減少對(duì)進(jìn)口氦-3資源的依賴，其在高能物理、量子計(jì)算、深空探測等前沿科技領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

在催化領(lǐng)域，稀土消費(fèi)占比高達(dá)20%—25%，是僅次于永磁材料的全球第二大稀土應(yīng)用方向。其核心價(jià)值在于稀土元素獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，可顯著提升催化反應(yīng)的效率和環(huán)保性能。在石油裂化領(lǐng)域，鑭（La）、鈰（Ce）作為助催化劑用于石油裂化催化劑，能夠提高催化活性、增強(qiáng)熱穩(wěn)定性、延長催化劑壽命以及改善產(chǎn)物選擇性，同時(shí)有助于減少煉油過程中的SOx/NOx等有害氣體排放，降低環(huán)境污染，是石油裂化催化劑的關(guān)鍵元素。在汽車尾氣凈化方面，鈰基儲(chǔ)氧材料（CeO2-ZrO2  ）憑借動(dòng)態(tài)氧存儲(chǔ)——釋放特性，使三元催化劑的CO/HC氧化效率和NOx還原率分別超過98%和90%，成為滿足國六/歐六排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵材料。此外，稀土在SCR脫硝催化劑和固體氧化物燃料電池等新興環(huán)保領(lǐng)域的作用也不可或缺，充分體現(xiàn)了稀土在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色升級(jí)和新能源技術(shù)突破中的戰(zhàn)略價(jià)值。

在光學(xué)材料應(yīng)用方面，稀土元素La、Nd、鐿（Yb）和鉺（Er）在高性能光學(xué)器件中扮演著至關(guān)重要的角色。它們能夠顯著提升相機(jī)鏡頭、望遠(yuǎn)鏡及其他精密光學(xué)玻璃的折射率和色散性能，從而優(yōu)化成像質(zhì)量。此外，稀土元素在固態(tài)激光器中也是不可或缺的，可提供特定波長的激光輸出。固態(tài)激光器對(duì)稀土原料中的關(guān)鍵雜質(zhì)含量有著極為嚴(yán)格的控制要求，通常需要達(dá)到ppm（百萬分之一）甚至ppb（十億分之一）級(jí)別的純度。稀土元素同樣是半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵摻雜劑，對(duì)改善其電學(xué)和光學(xué)性能具有重要作用。例如，在光電探測器中，稀土元素的摻雜可以增強(qiáng)材料對(duì)特定波長光的敏感性，進(jìn)而提高探測效率。在光纖放大器中，稀土元素（如Er）能夠通過受激發(fā)射放大光信號(hào)，廣泛應(yīng)用于長距離光纖通信系統(tǒng)中。此外，稀土元素銪（Eu）、Tb和Ce等在發(fā)光材料領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。它們能夠發(fā)射特定波長的光，是制造節(jié)能燈、LED和顯示屏等熒光粉的核心材料。

在中子吸收材料方面，釓（Gd）和釤（Sm）憑借其卓越的中子吸收特性，在核能領(lǐng)域具有不可替代的重要作用，尤其在核反應(yīng)堆控制棒中發(fā)揮著不可替代的作用?？刂瓢糇鳛檎{(diào)節(jié)核裂變反應(yīng)速率的核心部件，通過吸收中子精確控制反應(yīng)堆功率輸出，確保其穩(wěn)定運(yùn)行；緊急情況下，控制棒能夠快速插入堆芯終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，防止反應(yīng)堆失控，從而為核電站的安全運(yùn)行提供重要保障。此外，釓和釤的使用減少了對(duì)傳統(tǒng)控制棒材料（如鎘和硼）的依賴，不僅提升了反應(yīng)堆的性能，還優(yōu)化了其設(shè)計(jì)，已成為現(xiàn)代核反應(yīng)堆中不可或缺的功能性材料。

稀土儲(chǔ)氫合金是鎳氫電池通常采用的負(fù)極材料，稀土元素能夠與氫形成穩(wěn)定的氫化物，從而提高儲(chǔ)氫容量、降低反應(yīng)活化能，使電池在充放電過程中更加高效，能提升吸放氫動(dòng)力學(xué)性能，使電池能夠快速充放電，還能夠抑制合金在反復(fù)吸放氫過程中的粉化和退化，延長電池壽命。稀土元素（如釔、釓、釤）在固體氧化物燃料電池的電解質(zhì)中也不可或缺，通過摻雜顯著提升了氧離子導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性，是其高效運(yùn)行的關(guān)鍵。如：Gd2O3 或Sm2O3 摻雜的的CeO2 ，在中溫范圍（500℃—700℃）表現(xiàn)出更高的氧離子導(dǎo)電性；釔的摻雜在氧化鋯晶格中引入氧空位，促進(jìn)氧離子遷移，顯著提高高溫（800℃—1000℃）下氧離子（O²-）的導(dǎo)電性。

稀土元素不但在功能材料中有廣泛應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)材料中也是不可或缺的關(guān)鍵材料。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)能夠顯著提升合金的性能，滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧细邚?qiáng)度、耐高溫、抗腐蝕等苛刻要求。通過添加稀土元素，可以細(xì)化合金晶粒結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度、韌性、抗疲勞性能以及耐腐蝕能力，從而延長部件使用壽命。特別是，稀土元素還能改善高溫合金的高溫穩(wěn)定性和抗蠕變性能，使其適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件等極端環(huán)境。此外，在輕量化設(shè)計(jì)方面，稀土鎂合金因其低密度、高比強(qiáng)度和耐熱性，是制造衛(wèi)星和航天器結(jié)構(gòu)件的理想材料，為現(xiàn)代航空航天技術(shù)的發(fā)展提供了重要支撐。

稀土元素在傳統(tǒng)工業(yè)和高科技領(lǐng)域占據(jù)重要地位的同時(shí)，也在能源轉(zhuǎn)型、信息技術(shù)發(fā)展和前沿科學(xué)研究中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著全球?qū)η鍧嵞茉础⒅悄芗夹g(shù)和高端制造需求的持續(xù)增長，稀土材料的戰(zhàn)略價(jià)值將愈發(fā)凸顯，成為提升國家科技競爭力和保障經(jīng)濟(jì)安全的重要支柱。當(dāng)然，稀土的難點(diǎn)在于其開采、提純、加工過程的技術(shù)復(fù)雜性和環(huán)境保護(hù)要求，以及由此帶來的經(jīng)濟(jì)和政治層面的問題。隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高，這些問題正在逐步得到解決，但仍然是制約稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。