稀土比石油和天然气重要的原因

一、稀土的定义与特性

稀土是指在化学周期表中,镧系元素和钪、钇共17种金属元素的合称1。18世纪末,人们把不溶于水的氧化物称为土,稀土虽然储量高,但分布分散,形成有开采价值矿场的较少,并且当时冶炼水平有限,提纯难度高,所以得名稀土并沿用至今。稀土具有优良的光电磁等物理特性,能够加强材料的硬度和韧性,提升耐用度。

二、稀土在众多领域的不可或缺性

(一)高新技术领域

  1. 在智能设备、电动汽车、国防工业、尖端制造业等高科技领域,稀土是多种功能性材料的关键元素。例如手机、电脑里的芯片制造都会用到重稀土,许多高科技武器也依赖稀土材料,像美国“爱国者”导弹的制导系统中使用了约3公斤多的钐钴磁体和钕铁硼磁体用于电子束聚焦,才能精确拦截来袭导弹;F - 22战斗机的发动机及轻而坚固的机身等也有赖于稀土。
  2. 在现代电子工业中,稀土是制造高性能磁体的关键材料,这些磁体广泛应用于电动汽车的电机、风力发电的涡轮机以及各种电子设备的硬盘驱动器等。以电动汽车为例,高性能的稀土磁体能够显著提高电机的效率和功率密度,从而延长车辆的续航里程。
  3. 在国防工业方面,导弹制导系统、卫星通信设备、先进的雷达系统等都离不开稀土元素。稀土材料的特殊性能能够提升这些军事装备的精度、灵敏度和可靠性,进而增强国家的国防实力。

(二)工业领域

  1. 稀土在荧光、磁性、激光、光纤通信、贮氢能源、超导等材料领域有着不可替代的作用,在冶金、陶瓷、玻璃等行业也有应用,虽然轻稀土相对于重稀土来说重要性稍低,但仍具备一定价值1
  2. 在制造业中,稀土可用于制造高性能的合金材料,能够大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能,直接影响着光学仪器、电子、航空航天、核能等高技术产业发展的速度和水平。

(三)农业领域

研究结果表明,稀土元素可以提高植物的叶绿素含量,增强植物光合能力,促进根系发育,增加根系对养分吸收;还能促进种子萌发,提高种子发芽率,促进幼苗生长;除了以上主要作用外,还具有使某些作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力;使用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用。例如大豆用稀土拌种,出苗提早1天,单株结荚数增加14.8 - 26.6个,3粒荚数增多,增产14.5% - 20.0%;喷施稀土可使苹果柑橘果实的Vc含量、总糖含量均有所提高,促进果实着色和早熟,并可抑制贮藏过程中呼吸强度,降低腐烂率。

三、石油和天然气的局限性

  1. 石油和天然气属于传统能源,是不可再生资源,随着不断开采,储量会逐渐减少。例如,按照目前的消耗速度和已探明储量,中东地区的石油资源只够全球开发100多年。
  2. 在使用过程中会对环境造成污染,燃烧石油和天然气会产生大量的二氧化碳等温室气体,是导致气候变化的重要因素之一。
  3. 天然气还存在运输和储存不便的问题,天然气是既采既用的,不大好运输和储存,这限制了它在一些场景中的应用和发展。

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