【稀土】2018年度中国稀土十大科技新闻

    2018年度中国稀土十大科技新闻

2018年度中国稀土十大科技新闻1.稀土单晶光纤实现mw级中红外激光输出单晶光纤是一种新型高效的激光增益介质，能够有效克服体块晶体和玻璃光纤带来的热效应等瓶颈问题，未来将在高功率全固态光纤激光领域具有重大的应用价值。

稀土资源利用国家重点实验室主任薛冬峰研究员首次明确了“稀土晶体”的定义，从结晶热力学和动力学两方面入手构建微下拉稀土单晶光纤生长模型，利用该理论模型得出稀土单晶光纤生长中的关键参数。

该工作创新性地利用生长界面处的化学键合模式解决了微观晶体组成和稀土单晶光纤块体材料之间的跨尺度问题，用于多尺度稀土单晶光纤生长方案的定向设计，成功生长了直径0.5-3mm的稀土铝酸盐、镓酸盐、硅酸盐等系列单晶光纤，获得了mw级中红外激光输出。

2.电子束刻蚀实现中空核壳结构稀土上转换纳米晶原位构筑由于稀土上转换纳米晶具有将近红外光转换成短波长可见-紫外光的上转换发光特性，同时中空核壳结构纳米晶具有高比表面积及丰富可调的孔道结构等优点，在生物传感及成像、药物缓释和医学诊疗等方面具有广泛的应用前景。

然而，硬模板法需要先对上转换纳米晶进行二氧化硅或聚合物包覆，随后通过选择性腐蚀或者高温煅烧去除模板，其合成工艺较复杂且无法实现在衬底上原位构筑中空核壳结构纳米晶，从而大大限制了其应用范围。

通过对纳米晶由实心向中空核壳结构转变过程的原位透射电镜观察，并结合理论模型分析，研究人员进一步揭示了该中空核壳结构形成的微观机制：当纳米晶受到高能电子束辐照时，纳米晶中的ln(稀土原子)、f、na原子在与电子碰撞过程中获得动能后挣脱晶格束缚而发生原子迁移或溅射，进而在纳米晶中形成孔洞。

3.资源节约型高性能稀土永磁材料取得进展2018年10月12日，由沈保根院士为首席的国家重点基础研究发展计划(973计划)-“资源节约型高性能稀土永磁材料设计和可控制备”项目，顺利通过科技部专家组验收。

该项目由“高性能稀土永磁材料制备技术的科学基础研究”、“高轻稀土含量、高性能稀土永磁材料机理研究”和“新型高性能稀土永磁材料设计和探索”三个子课题组成，分别由朱明刚教授、沈保根院士和饶光辉研究员负责。

当磁体中ce占总稀土含量的50%时，其内秉矫顽力达到10.8koe。

获得“高耐蚀性多硬磁主相ce永磁体”及产业关键技术等多项创新发明，制备出高性能铈磁体综合性能(bh)max+hjc&>63的双主相烧结磁体。

研究了混合稀土-铁-硼的内禀磁性，证明ce对饱和磁化强度有贡献，发现la、ce共替代有利于ce的价态向+3价迁移，mmfeb具有制备永磁体的必要条件。

首次测定了la-fe-b、ce-fe-b三元体系以及nd2fe14b-re2fe14b赝二元合金体系的相平衡，首次获得了稀土re-fe体系的相平衡与热化学实验数据自相一致的热力学参数，构建了稀土re-fe-b多组元合金体系的相图热力学数据库，为研究稀土永磁合金成分-组织结构-磁性能的构效关系提供了重要的热力学依据。

4.柴油车用稀土基scr催化剂实现产业化2016年2月24日，包头稀土研究院与河北华特汽车部件有限公司开始共同开展柴油车用scr催化剂的研发。

在整车pems试验（包含城市和非城市道路）中，外国品牌钒基催化剂的有效窗口通过率为90%-92%，而稀土基scr催化剂的通过率是100%。

2018年9月底成功建成稀土基scr催化剂的粉体合成中试线，生产规模为每月2.5-3吨粉体。

同年，北方稀土、河北华特和北京凯德斯合资组建北方稀土华凯高科技（河北）有限公司，共同建设柴油机用稀土基scr催化剂及后处理系统项目，计划于2019年建成年产100吨scr催化剂粉体示范线（5万套/年），2022年建成年产1000吨scr催化剂粉体生产线（25万套/年），预计到2023年可以实现500万升scr催化剂和200万升dpf催化剂的销售，销售额达3.81亿元。

5.稀土上转换纳米材料光子动力学精准调控获得突破性进展中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员孔祥贵、刘晓敏课题组创新地将可控“离子纳米分区掺杂”技术和稀土离子延迟激发调控方法与montecarlo计算模拟方法相结合，在国际上首次清晰阐述了光子能量在多纳米层区域内的吸收、迁移、传递及复合的动力学过程，生动描绘了光子能量单次瞬态迁移迅速和“游走”随机等动力学图像，实现了光子动力学过程的精准调控，为解决光子上转换效率低的挑战性难题明确了方向。

7.极低场磁共振研究获进展中国科学院超导电子学卓越创新中心、中科院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室博士董慧团队，与德国于利希研究中心教授krause课题组合作，将极低场磁共振成像（ulf-mri）图像中±500hz带宽内的工频噪声干扰抑制85%以上，解决了无屏蔽或简易屏蔽ulf-mri成像的固有工频噪声干扰问题，向实现低成本可移动式mri系统迈出了坚实的一步。

目前主流临床mri系统典型场强为1.5和3.0特斯拉，造价昂贵且对使用环境要求苛刻。

ulf-mri的工作场强比传统mri低4个量级，具有系统简单、造价低廉、对金属不敏感的特点，且无需造影剂即可获得肿瘤与正常组织的本征t1对比度，近年来受到广泛关注和研究。

8.多自由度复用的多功能固态量子存储器研制成功中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在量子存储领域取得新进展，研制出多自由度并行复用的固态量子存储器，在国际上首次实现跨越三个自由度的复用量子存储，并展示了时间和频率自由度的任意光子脉冲操作功能。

2015年首次利用光子的空间自由度实现复用量子存储，存储维度数达到51维，至今保持固态量子存储维度数最高水平，复用时，可以把每一维作为一个模式，那么空间自由度就有51个模式。

比如在第一个自由度有m个存储模式，第二个自由度有n个模式，第三个自由度有p个模式，则量子存储器的总复用模式数为各个自由度模式数的乘积，即mnp。

实验中采用了2个时间模式、2个频率模式、3个空间模式，总模式数达到223=12个，实验结果展示了多自由度并行复用量子存储的可行性。

9.中国首台永磁直驱电力机车下线2018年11月1日，拥有完全自主知识产权的永磁直驱大功率交流传动电力机车在中车大同公司正式下线，这是我国首台采用永磁和直驱技术的大功率交流传动电力机车。

永磁直驱电力机车是我国继“快速客运电力机车”和“重载电力机车”之后，在交流电力机车领域又一新的突破，机车总效率将提升3%以上，每小时可节约电能200度，并具有维护成本低、绿色环保、静音等显著特点。

同时，永磁直驱电力机车采用了直接驱动轮对技术，取消了传统的传动齿轮箱，结构简单，不仅有效降低机械能耗损失，驱动系统部件维护周期更是长达200万公里左右，为用户节省大量维保费用，产品综合经济效益优势显著。

10.各向同性耐热粘结磁粉荣获中国专利奖等多项奖励2018年，有研稀土开发的各向同性耐热稀土粘结磁粉制备技术及产品相继获得第二十届中国专利优秀奖、第五届北京市发明专利二等奖和中国稀土科学技术科技进步二等奖。

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