稀土素有“工業(yè)黃金”的美稱,近些年來,隨著高新科技產業(yè)的不斷發(fā)展,工業(yè)領域以及軍工領域對稀土的需求更是與日俱增,一經(jīng)開采便供不應求。
而在眾多的稀土元素中,排行第4的釹元素因為適應性強且用途廣泛最為出名,人們親切地稱之為“四姑娘”。
人們之所以稱釹元素之為“四姑娘”,主要是因為它和硝酸反應可以生成一種粉紅色(女性都比較喜歡這種顏色)的化合物,加上其在鑭系家族中排行第4,于是,“四姑娘”的美名便這樣叫開了。
“四姑娘”具有非常獨特的化學性能,最大的應用就是可以制造出性能優(yōu)良的磁鐵——釹鐵硼磁鐵,這是目前世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的磁性最強的永磁鐵,不僅具有極其強大的矯頑力和高度穩(wěn)定性,而且比一般磁鐵的質量更輕、體積更小。這就使得它的用途相當廣泛。
下面我們就舉幾個現(xiàn)實生活中的例子,來深入了解一下它的厲害之處:
中國高鐵之所以快,離不開釹鐵硼磁鐵
近些年來,中國高鐵的發(fā)展速度之快是有目共睹的,可以說是已經(jīng)成為一張“國之名片”。
這在很大程度上得益于稀土釹鐵硼永磁同步電機的應用,這種電動機能帶來安靜、高速且強勁澎湃的動力,使得我國的高鐵的速度不僅得到了質的飛躍,而且還更加高效節(jié)能。
有數(shù)據(jù)顯示,我國高鐵所使用的電機比傳統(tǒng)電機能節(jié)約25%以上的電能。
鑒于石油資源緊缺的壓力以及環(huán)保的需求,電動汽車被認為是取代燃油汽車的最佳選項。
然而電動汽車要想得到與燃油汽車一樣的性能,就要求電動機轉速快、動力強勁且節(jié)能省電,釹鐵硼磁鐵這時就發(fā)揮了很重要的作用。比如我國比亞迪公司新生產的“比亞迪漢”汽車,百公里加速已經(jīng)做到了3.9秒,而特斯拉Roadster百公里加速只需1.9秒,這樣的成績,燃油車是很難實現(xiàn)的。
有不少觀點認為:隨著新能源汽車市場的放量,未來對高性能釹鐵硼磁鐵的需求,可能呈現(xiàn)井噴式增長態(tài)勢。
除了在高鐵、新能源汽車領域以外,釹鐵硼磁鐵在風力發(fā)電、地鐵、機器人、醫(yī)療器械、航空航天、小家電等各個領域都有著非常廣泛的應用。
另外值得指出的是,稀土元素在軍工領域也能發(fā)揮非常重要的作用。比如美軍的F-22戰(zhàn)斗機的發(fā)動機,以及它輕而堅固的機身等等,都有賴于稀土。
再比如上個世紀美蘇冷戰(zhàn)時期,美軍的“愛國者”導彈之所以能攔截蘇聯(lián)的“飛毛腿”導彈,很大一部分原因是在制導系統(tǒng)中加入了3公斤多的釤鈷磁體和釹鐵硼磁體,用于電子束聚焦。
不過,俗話說“巧婦難為無米之炊”,要想制造出釹鐵硼磁鐵,當然離不開釹元素這一原材料的支持,而我國又是全球釹鐵硼稀土永磁材料的主要生產地。
所以,綜上所述,“四姑娘”當之無愧是工業(yè)界的瑰寶,軍工界的核心,當然也是我們的“國寶”。