全球稀土市場分析及未來的發展和需求

朱銘岳, 崔中倪

(上海市稀土協會,上海 200234)

1 堅定走出去的步伐,應對全球稀土市場的變化

發達國家與發展中國家稀土產業鏈銜接、原料互供、市場互補、理念互通大體系、大循環的不斷深化,稀土領域國際產能合作的不斷拓展,合作共贏已經成為不同地域和國家的稀土行業組織、企業家、科技工作者的共識.

1.1 市場層面

稀土市場的發展與稀土新應用密切相關.世界科技日新月異,創新應用層出不窮,也將帶來今后幾十年稀土應用的爆發式增長,全球稀土市場的需求將從量的增長變為質的變化.中國稀土產業必須抓住機遇,以開放的心態投入這一變化,從而享受這些變化帶來的紅利.與此同時,中國稀土產業自身的創新和發展也會推動這一變化的早日到來.

從全球稀土資源消費量來看,中國是全球資源消費量大國,全國消費量占全球消費總量的57%左右;其次為日本,占到全球稀土消費量的21%左右;美國的稀土消費量則占全球消費量8%左右.

中國一直是全球最大的稀土出口國.2018年稀土出口再創新高,較上年增加2.4%,為5.3×104t多.出口金額方面,中國稀土價格一直面臨國際壓力,如表1所示.

表1 2013—2018年全國稀土出口量及出口金額

在進口方面,隨著中國產業結構調整,中國開始增加稀土進口比例.2018年,中國稀土進口量大幅增長,進口稀土產品總量約9.83×104t,同比增長179.00%,一躍成為世界最大的稀土進口國.其中,稀土金屬礦2.90×104t,同比增長3 729.00%;稀土化合物6.92×104t,同比增長101.75%;稀土金屬6.00×104t,同比減少92.10%.主要進口國家為美國、緬甸、馬來西亞、法國和日本,合計占總進口量的99.51%.

緬甸、馬來西亞、美國、印度和愛沙尼亞是我國進口稀土產品的主要來源國.如果把進口的稀土資源分為礦物來源和回收來源,則馬來西亞、美國、印度和愛沙尼亞為礦物來源國,俄羅斯、哈薩克斯坦和朝鮮是潛在的稀土礦物回收來源國.

如上所述,目前傳統的稀土市場的供求關系主要受上游稀土生產、中游稀土材料產業,特別是稀土永磁產業,以及終端市場發展的影響.從這一角度看,稀土材料市場對稀土冶煉分離產品的需求由稀土永磁及釹、鐵、硼行業對鐠、釹、鋱、鏑的需求決定,氧化鐠釹的需求決定了稀土礦產品總的需求,鋱、鏑的需求決定了南方礦的需求.

1.2 經濟層面

鐠、釹、鋱、鏑的稀土行業產值貢獻在80%以上.稀土行業的直接經濟效益,依賴于各種稀土材料產業的市場,稀土永磁材料隨著新能源汽車與汽車電動化、風力發電、節能家電、節能電梯、智能制造等領域的發展將逐步增長.盡管汽車行業的發展趨勢是電動化,但短期內用于汽車尾氣凈化催化劑的稀土儲氧材料的市場需求依舊保持穩定.由于中國具備稀土原材料資源優勢,我國已成為全球最大的釹、鐵、硼磁材供應國,產量占全球比重約85%.在磁材下游需求結構中,風電、消費電子用量占比均為30%,新能源汽車、變頻空調的用量占比均為10%～15%,2019年風電、家電、傳統汽車等方面需求增速回升或企穩,支撐了釹、鐵、硼磁材需求增長.

2018年全球釹、鐵、硼永磁材料產量1.50×105t,其中中國的釹、鐵、硼永磁材料產量為1.25×105t,占比85%.2018年全球高性能釹、鐵、硼磁材產量約為5×104t,其中中國產量約為2.7×104t,占比為56%,比重則相對較低.因此國內高性能釹、鐵、硼產量與全球市占率仍有提升空間,從長期來看,這也為國內優秀磁材企業成長提供機遇.

通過觀察釹、鐵、硼磁材進出口的情況,可側面看出中國磁材產量居于世界首位,但高性能磁材仍需依賴進口.根據海關總署的數據,2018年中國稀土磁材出口3.269 6×104t,占國內產量的20%,進口2.320 0×103t,僅占國內總產量的1%,中國為釹、鐵、硼磁材的凈出口國.但從進出口單價來看,我國出口磁材單價維持在50美元·kg-1左右,但進口單價則在90美元·kg-1左右,這正反映了中國進口磁材多為高附加值的高性能產品.

2 未來市場對稀土需求的發展

2.1 傳統工業的稀土應用增長

2.1.1 新能源汽車工業

2018年國內新能源汽車產量大增,自發性消費驅動力增強,新能源汽車累計生產1.22×106輛,同比增長50%.其中,純電動和插電混動分別生產9.58×105輛和2.61×105輛,分別增長38%和121%.

2018年全球混合動力汽車產量達4.30×106輛,占全球汽車總產量的4%.按照每臺混合動力汽車電機需使用5 kg釹、鐵、硼永磁材料,混合動力汽車對釹、鐵、硼永磁材料的需求將達2×104t多.2020年新能源汽車的全球產量可達1.000×107輛左右,對釹、鐵、硼的需求可達5×104t左右.

隨著全球主流車企的純電動汽車生產平臺的建成,優質車型將逐步投放市場,車型的多樣化以及充電便利性的提升,將激發私人消費層面的內生性增長.同時考慮到2019年補貼新政落地帶來的漲價對銷量的影響,以及今年網約車的快速增長,預計乘用車今年總銷量1.44×106輛,同比增長45%;專用車和客車整體銷量保持不變;綜合判斷2019年新能源汽車總產銷1.65×106輛,同比增長30%.而2020年根據新能源汽車產業規劃,預計新能源汽車總產銷可達到2.00×106輛.

海外新能源汽車產銷量增長顯著.近年來,海外主要車企也開始加大對新能源汽車的布局.目前,如美國、荷蘭等國已公布禁售燃油車時間表,在2025—2040年將陸續停止燃油車的銷售.同時全球主流品牌也已制定了新能源汽車生產計劃,汽車電動化已成為全球發展趨勢.2018年歐洲市場共銷售3.84×105輛新能源乘用車,同比增長32.9%;特斯拉第一季度總交付量6.3×104輛,其全年的交付量預期為3.6×104～4.0×104輛,產銷增長持續向好.預計2019年海外新能源汽車銷量可達1.30×106輛,其中90%為純電動車型.同時,海外以純電動車型為主,單位釹、鐵、硼消耗量也大于插電混動車型,海外新能源汽車的增長對磁材拉動效應更為顯著.在新能源汽車銷量持續提升的前提下,預計2019年新能源汽車用釹、鐵、硼磁材需求增速可達47%.通常來說,純電動汽車電機的釹、鐵、硼磁材單位消耗量約4 kg,插電混動汽車的釹、鐵、硼磁材單位消耗量約2 kg.國內新能源汽車中3.5×105輛為插電混動,其余為純電動,海外新能源汽車中90%為純電動車型.據估計,2019年新能源汽車用釹、鐵、硼磁材需求1.08×104t,需求增速可達47%.

新能源汽車所用釹、鐵、硼磁材占磁材總需求量的比重將顯著提高,對磁材需求的拉動效應也將更為顯著.預計2018—2020年新能源汽車用磁材總需求占比將由4%快速提升至9%,新能源汽車磁材在整個磁材領域的重要性將不斷提升.

2.1.2 風力發電

風力發電相對于太陽能,開發成本較低;相對于水電,儲量較大、建設周期較短且對環境影響較小;相對于核能,建設成本較低.因此各國都在積極開拓風力發電市場.2018年,在中國、美國、德國和印度的引領下,全球風電裝機容量為588 GW,同比增長15.52%,因此2018年全球永磁風電機組年需求量達到2.07×104臺,2020年可達到3×104臺,按照每臺機組需使用2 t永磁材料計算,2018年風力發電對釹、鐵、硼永磁材料需求達4.14×104t多,2020年可達6×104t.預計2019年中國國內風電用磁材需求量約8 400 t,同比增速可達41%.

據統計,截至2017年底我國核準未建的風力發電項目規模達到68 GW,將集中于2019年底前開工,2020年前,風力發電設備安裝數量預計將迎來持續性的增長.

2015年,風電設備的推廣使用促使磁材年需求增長20%以上,2018年,該數據達到31%.由于風電在釹、鐵、硼磁材下游的應用占比最高,風電裝機量的快速提升對釹、鐵、硼磁材的用量提升效應明顯.

海上風電設備的發展提高了直驅永磁風電電機的滲透率,增加了磁材的用量.截至2017年底,我國海上風電累計裝機容量達2.79×106kW,根據我國《風電發展“十三五”規劃》提出,到2020年海上風電裝機容量可達5.00×106kW,2018—2020年平均每年需新增7.40×105kW裝機量,這也將提升直驅式風力發電機磁材的用量.根據相關報告,2017 年全球直驅式風電機組市場份額從2016年的25.4%上升至28.4%.風電電機中,僅有直驅式電機才需要使用釹、鐵、硼磁材,因此直驅式電機滲透率的提高也將加速風電磁材的用量.

考慮到風電搶裝與直驅永磁電機滲透率提高,2019年國內風電磁材用量同比有望實現40%以上的增速.國內新增風電裝機量30 GW,同時直驅永磁電機滲透率提升至35%,2019年國內釹、鐵、硼磁材用量約8 400 t,同比增速可達41%.若考慮全球風電新增裝機量,則磁材用量可達1.5×104t,由于海外增速相對較緩,全球風電用磁材需求增速預計約22%.

2.1.3 變頻空調

家電需求的改善及能耗標準的提升促進變頻空調用量大幅增長,預計2019年磁材需求在20%以上的增速.單臺變頻空調的釹、鐵、硼磁材單位消耗量一般為120 g,在預期空調銷量整體提升5%的前提下,變頻空調的滲透率進一步提升至50%,釹、鐵、硼磁材的使用占比提升至45%,變頻空調對磁材的消耗量將達到9 500 t,增速約22%.

2.1.4 稀土熒光粉

稀土光功能材料中稀土三基色熒光粉市場進一步萎縮,LED用發光材料出現較大幅度增長,長余輝材料保持平穩,閃爍晶體的市場在擴大,盡管激光晶體受到重視,但稀土用量很少,總的看來,稀土發光材料主要應用于照明和顯示器領域.作為生產節能燈和平板顯示器的基礎材料,隨著近年來節能燈的普及以及平板顯示器產量增長的趨緩,稀土熒光粉應用量呈現逐年下降態勢,由2012年的8 400 t下降至2017年的6 300 t,按照2012—2017年年均復合增長率(-5.6%)測算,預計到2020年稀土熒光粉需求量將下降至5 300 t.

稀土儲氫材料市場受終端市場限制,仍處于低迷狀態.2017年拋光粉市場得益于鑭、鈰產品價格較低和手機市場較大,出現較大幅度增長;2018年保持穩定,柔性顯示屏技術若在短期內加快商業化進程,拋光粉市場將受到擠壓;預計2019—2010年全國稀土拋光粉需求將在2.0×104～2.5×104t.

2.1.5 稀土催化材料

稀土催化材料是添加鑭、鈰和鐠等輕稀土的化合物,通過深加工作為助劑和添加劑,稀土催化材料主要應用于石油催化裂化、機動車尾氣凈化、工業有機廢氣凈化、催化燃燒和固體氧化物燃料電池等方面,其中,催化裂化催化劑(FCC)和機動車尾氣凈化催化劑的應用占比為90%以上.2018年我國石油裂化催化劑產量為2.0×105t,以每年10%的速度增長,2020年將達2.42×105t.石油裂化催化劑中稀土含量約為3%(質量分數),則2020年全國石油裂化催化劑稀土用量將達到7 200 t;2018年我國汽車尾氣催化劑產量為5.600×107L,考慮到當前我國汽車產量和保有量規模,按照每年10%的增速測算,2020年我國尾氣催化劑需求量將達到6.780×107L,假設稀土含量為0.01 kg·L-1,則稀土需求量為6.78×106t.

從全球范圍看,稀土功能性材料中催化領域占比最高,為19%,而我國稀土催化領域占比僅為5%,仍然存在不小的差距(考慮到石化領域中一部分也是催化材料的應用,即使加上石化領域仍然有差距),目前國內機動車尾氣領域由三巨頭(德國巴斯夫占27%,比利時優科美占19%,英國莊信萬豐占26%)把控72%的市場,此外美國格雷斯、日本NGK也占有一定市場份額,國內汽車尾氣領域主要的企業貴研鉑業、中自催化、威孚力達等競爭力不足,原因主要是缺乏催化材料核心技術(助劑和活性成分).新出臺的國Ⅵ標準要求汽車排放廢氣量減少30%,將使貴金屬、稀土助劑等材料需求量增長超過100%,催化材料的需求缺口將會更大.現我國已經開發出滿足國Ⅵ標準的稀土催化集成技術,將會刺激更多的企業在汽車尾氣領域加大研發投入.

2015—2018年我國國內每年石油裂化催化劑產量保持在2.0×105t左右,并且催化效率在不斷提升,原油加工量也連續上升,2015原油加工量為5.22×108t,2018年已達到6.03×108t.

中國可以在稀土的原材料進口、精煉產品出口兩個方面有所作為.

未來,如果中國能掌控好稀土原料的供應,鞏固采選、冶煉分離等方面的技術優勢,提升高端應用的水平,將優勢領域同時向上、下游環節延伸,減少外部爭端的干擾,進一步集中注意力做大做強國內市場,讓中國立于不敗之地,不懼任何威脅與挑戰.

2.2 軍事領域的稀土應用增加

得益于稀土工程材料的應用,愛國者導航導彈具備精準攔截功能,“猛禽”戰斗機能夠實現超音速的巡航功能.高靜安潛艇需用稀土永磁電驅動動力系統;雷達、微波通信、電子戰系統需要永磁行波管、磁控管;衛星、飛船姿態軌道調控和空間探測推進器需要稀土材料;先進戰機需要高溫永磁體大功率內置式啟動發動機,軍事領域的稀土應用在不斷增加.

2.2.1 稀土元素在鋼材中具有凈化變質和促進合金化的功能

稀土可以與鋼材中的硫、氧等反應,消除這些低熔點有害雜質,細化晶粒,影響鋼的相變點,從而提高鋼的力學性能和淬透性等.稀土特種鋼被廣泛應用于坦克等的裝甲鋼和炮鋼,稀土高錳鋼用于制造坦克履帶板,稀土鑄鋼用于制造高速脫殼穿甲彈的尾翼、炮口制退器和火炮結構件等.

稀土元素在核工業中也具有重要的應用,如在核輻射探測器中,利用稀土的閃耀材料,可以作為核輻射強度探測的材料.稀土元素屬于較重的核,具有較大的中子吸收截面、較好的種子捕獲能力,其中銪、釓、鏑等經常用來做抗輻射材料.

稀土鎂合金比強度較高,能減輕飛機重量,可提高戰術性能,具有廣泛的應用前景.

稀土鈦合金在耐熱強度及工藝性能方面均具有一定的優勢.用它制造的壓氣機匣用于WPI3Ⅱ發動機,每架飛機減重達39 kg,提高推重比1.5%,減少加工工序約30%,具備了明顯的經濟效益.

稀土鋁合金可減輕直升飛機的重量,提高高溫性能、強度和塑性.

鈰、鑭、釹、鐠、釤和釔6種稀土元素具有特別良好的縱火性能.可將其制成各式燃燒武器,例如美國“馬克-82型”227 kg航彈采用稀土金屬內襯,除了產生爆炸殺傷效應外,還能產生縱火效應.美國空對地“阻尼人”火箭戰斗部內裝有108個稀土金屬方棒作內襯,取代部分預制破片,經爆破實驗證明,其點燃航空油料的能力比無內襯的高44%.

由于純稀土金屬的價格較為昂貴,各國在燃燒武器中廣泛采用價廉的復合稀土金屬.復合稀土金屬燃燒劑經高壓裝填于金屬殼體中.美軍在越戰中使用的一種40 mm縱火榴彈,內裝填的引燃內襯就用混合稀土金屬制成的.當彈體爆炸后,每一片帶有引燃內襯的破片都可引燃目標.當時該彈的月產量為2.0×105發,最高可達2.6×105發.

質量為100 g的稀土燃燒合金可形成200～3 000個火種,覆蓋面積大,與穿甲彈、破甲彈的殺傷半徑相當.為此,發展有燃燒威力的多功能彈藥成為目前中外彈藥發展的主攻方向之一.對于穿甲彈和破甲彈,其戰術性能要求在擊穿敵坦克裝甲之后,還能將其油料、彈藥引燃,以徹底摧毀坦克.對于榴彈,要求在其殺傷范圍內引燃軍需物資和戰略設施等.據悉,美國制造的一種塑料稀土金屬燃燒彈,其彈體由玻璃纖維增強的尼龍制成,內裝混合稀土合金彈芯,用于對付裝有航空燃料及類似的目標,具有較佳的效果.

航母稀土鋼是一個全新概念,船用特種鋼材的屈服強度一般用MPa表示.如油輪、散裝貨船和集裝箱船等民用船,所用鋼材的屈服強度大約為250 MPa,普通軍用船只為300 MPa以下.而航母、潛艇用鋼,特別是航母飛行甲板用鋼,一般要求在850 MPa以上.不久前,我國自主研發的一款特種稀土鋼經嚴格測試,屈服度高達1 250 MPa,達到世界最領先水平.目前,世界上只有美國、日本、德國和俄羅斯等少數幾個國家能制造航母、潛艇用鋼.美國HY-100,HY-80 2個型號的鋼材是制造航母、核潛艇最佳鋼材,用這種鋼材制造的潛艇能下潛2 km多.

2.2.2 稀土元素具有防輻射特性

美國國家中子截面中心在高分子材料的基礎上,添加含有釤、銪、釓和鏑等元素的稀土材料,使中子吸收截面最大,具有良好的俘獲中子能力.目前,稀土防輻射材料在軍事技術中的主要應用包括2個方面.

1) 核輻射屏蔽.美國采用質量分數為1%硼和質量分數為5%的稀土元素釓、釤、和鑭,制成厚度為600 mm的防輻射混凝土,用于屏蔽游泳池式反應堆裂變中子源.法國以石墨為基材,添加硼化物、稀土化合物或稀土合金,研制成一種稀土防輻射材料.這種復合屏蔽材料根據屏蔽部位的不同要求,分別置于反應堆通道的四周.

2) 坦克熱輻射屏蔽.坦克熱輻射屏蔽由四層單板組成,總厚度為5～20 cm.第一層用玻璃纖維增強塑料制成,采用無機粉末添加質量分數為2%的稀土化合物為填料,以阻滯快中子、吸收慢中子;第二層和第三層是在第一層的基礎上,再加入硼石墨、聚苯及占填料質量分數10%的稀土元素,以阻滯中能中子和吸收熱中子;第四層采用石墨代替玻璃纖維,加入含質量分數為25%的稀土化合物,吸收熱中子.在所有元素中,釓吸收中子的能力最強.據統計,目前全世界計劃興建的核反應堆149座中,115座壓水堆是應用稀土氧化釓.稀土釤、銪和鏑已用作中子增殖反應堆的中子吸收劑.稀土釔在中子中俘獲截面小,可用作熔鹽反應堆的管材.

2.2.3 稀土材料在其他軍事領域中的應用

稀土永磁材料在其他軍事領域中應用廣泛,如衛星通信、雷達技術、電子對抗技術在電機工程中的應用;機車內燃機點火系統、遙控遙測系統中的應用;導彈制導系統(加速度表)中的應用;自動導航定向陀螺儀(磁力軸承)中的應用等.

可以將稀土超磁致伸縮材料單晶鏑磁致伸縮應變現象用于聲吶水生換能器技術、海洋探測與開發技術、智能機翼技術、燃油噴射技術以及重要的能量與信息轉換功能材料等.

激光是一種新型光源,具有很好的單色性、方向性和相干性,并且可達很高的亮度.激光與稀土激光材料同時誕生.到目前為止,大約90%的激光材料都涉及稀土.例如:釔鋁石榴石(Y3Fe5O12)晶體可作為一種在室溫下可獲得連續高功率輸出的激光器的原料,用于激光測距.激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單、速度快而準確,其誤差僅為其他光學測距儀的五分之一到數百分之一,因而被廣泛用于地形、戰場測量及坦克、飛機、艦艇和火炮對目標的測距,測量云層、飛機、導彈以及人造衛星的高度等,是提高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備,例如用于激光制導.對目標照射的激光源于每秒發出幾十個脈沖的Nd·YAG激光器,對脈沖進行編碼,光脈沖能自導導彈響應,從而可防止導彈發射的干擾和敵方設置的障礙,也可用于制造激光制導炮彈.除Nd·YAG外,四磷酸釹鋰晶體(LNP)的激光輸出有偏振性,易于調制,被認為是最有希望的微型激光材料之一,適于光纖通信的光源,也可在集成光學和宇宙通信方面獲得應用.另外,釔鐵石榴石單晶可用于微波集成工藝,以此來做各種靜磁表面波器件,使器件集成化、小型化,在雷達遙控遙測、導航及電子對抗中有特殊用途.例如在超導材料中添加稀土元素,可以使臨界溫度大幅提高,推動了超導材料的研制和應用的發展.1980年代,美、日等發達國家先后在氧化鋇、氧化銅化合物中添加了一定量的鑭、釔、銪、鉺等稀土氧化物,經混勻、壓制及燒結而制成超導陶瓷材料,使超導技術廣泛應用于軍事領域.

高溫超導器件(信道化多路器、濾波器等)在軍事領域的應用廣泛,如在預警飛機、雷達、電子戰設備、導彈制導部件等現代信息戰武器裝備中的應用;使用超導A/D轉換器、超導高速數據開關,可大幅提高計算機性能;磁特種傳感器(超導量子干涉儀SQUID)主要用于潛艇探測、反潛和潛艇導航、紅外成像、儀器儀表、醫學系統等方面;高溫超導磁儲能器(SMES)可用于新犁高能脈沖(激光、微波、粒子束)武器及電磁發射器的儲能器,并且可用于艦船電力調節系統,具有重要軍事應用價值.目前約有6 000多臺高溫超導信號濾波器已在商業領域的蜂窩電話基站上工作.在軍事領域方面,高溫超導信號濾波器也已經在美國海軍的戰艦、空軍的SIGINT飛機上使用.

夜視系統中,稀土元素鑭是十分關鍵的成分.海灣戰爭中,多國部隊就是用這種夜視鏡一次又一次地觀測伊軍的目標,以極小的代價取得勝利.

綜上所述,稀土與現代軍事技術的關系十分密切.稀土工業的發展,有力地推動了現代軍事技術的全面進步;軍事技術的提高,又帶動了稀土工業的繁榮發展.隨著世界科學技術的飛速前進,稀土產品必將以其特殊的功能,在現代軍事技術的發展中,發揮更大的作用,并為稀土行業本身帶來巨大的經濟效益和突出的社會效益.

3 民用高科技發展對稀土應用需求增加

日新月異、層出不窮的科技創新和應用都會有稀土產業的參與,從而極大地提升相關產業對稀土量和質的需求.

3.1 物聯網

預計到2045年,將會有超過1×1011個設備連接入互聯網,這些設備包括了移動設備、可穿戴設備、家用電器、醫療設備、工業探測器、監控攝像頭、汽車以及服裝等.

3.2 機器人與自動化系統

預計到2045年,機器人和自動化系統將無處不在.自動駕駛汽車會使交通更加安全與高效,或許還會給共享經濟帶來新的動力.

3.3 智能手機與云端計算

智能手機與云端計算正在改變人類與數據相處的方式.隨著手機的普及,其功能也越來越全面,移動網絡的鋪展也將加速.預計到2030年,全球75%的人口將會擁有移動網絡連接,60%的人口將會擁有高速有線網絡連接.

3.4 智能城市

預計到2045年,全世界65%～70%的人口將會居住在城市里.大量的人口向城市流動,隨著城市人口的增加,將會給這些城市的基礎建設,比如城際交通、食物和水源、電力能源、污水處理以及公共安全系統等帶來極大的壓力.未來的智能城市將利用信息和通信技術(ICT),通過大數據以及自動化來提高城市的管理效率和可持續性.

3.5 量子計算

量子計算是通過疊加原理和量子糾纏等次原子粒子的特性來實現對數據的編碼和操縱.雖然在過去的幾十年里,量子計算只停留在理論上,但近些年的研究已經開始出現有意義的結果.在未來的5～15年里,很有可能制造出一款有實用意義的量子計算機.量子計算機的出現將會給其他領域的研究指明方向,比如氣候模擬、藥物研究,以及材料科學等研究領域帶來巨大的進步.

3.6 混合現實

虛擬現實(VR)和增強現實(AR)技術已經在消費電子市場激發了極大的熱情,各科技公司也迅速地進入這個市場,資本的涌進代表了VR將會成為新一代的主流娛樂技術.VR也有在娛樂之外的應用,如將3D增強現實科技放進一個3D模型,用以體驗裝飾設計的空間感覺.

3.7 數據分析

2015年,人類總共創造了4.4 ZB(4.4×109TB)的數據,而這個數字大約每兩年就會翻倍.在這些數據中隱藏了各種關于消費習慣、公共健康、全球氣候變化以及其他經濟、社會和政治等方面的深度信息.可惜的是,雖然“大數據”已成為一個研究熱點,但每年只有不到10%的數據會被分析.處理巨量、動態數據的能力將會逐漸提高.自動人工智能軟件將會從散亂的數據中識別并提取有關聯的信息,而這種數據分析的能力將會從商業應用擴散到普通人手里.

3.8 人類增強

科技將帶領人類突破人類潛力的極限,甚至生物的極限.由物聯網連接的可穿戴設備將會把與實時有關的信息直接接入人們的感官中.外骨骼和與大腦連接的假肢將會為老弱病殘恢復移動力,裝有探測器和嵌入式計算機的隱形眼鏡和被永久植入在體內的裝備將帶來可以穿墻的聽力、天然夜視,以及可以嵌入虛擬和增強現實系統的能力.益智藥將會擴大人們的思維能力,改變工作和學習的方式.

3.9 先進數碼設備

計算機和各種數碼設備給人們生活帶來了天翻地覆的改變.個人電腦在1975年才出現在商店里,當時的個人電腦是作為一套零件賣給顧客的,用戶需要自己把它組裝起來,所有的程序也都需要自己編寫.僅僅40年后,人們手中智能手機的計算能力就已經遠超1969年把宇航員送上月球時的NASA系統.在未來的30年里,這個趨勢也將會繼續下去,人們將會擁有更強的計算能力以及更廣的數碼資源.移動網絡和云計算將會給人們帶來幾乎無限的內存容量和計算能力.虛擬技術和基于軟件的系統將會使政府和企業以低成本迅速地調整升級IT系統.

3.10 先進材料

材料科學的突破給人們帶來了許多種先進的材料.從可以自我恢復和自我清理的智能材料,到可以恢復原本形狀的記憶金屬,到可以利用壓力發電的壓電陶瓷材料,到擁有驚人結構和電力性能的納米材料,這些都是材料科學家的成果.尤其是納米材料,有著廣泛的應用價值.

3.11 太空科技

太空行業正在進入一個從1960年代后就從未出現過的發展階段.新的科技,比如機器人、先進的推進系統、輕便的材料,以及元件小型化,正在減少將人和物送入太空的成本,開啟太空探險的新機會.例如SpaceX,Arianespace,Blue Origin等已經帶來了可回收火箭等的顛覆式創新.科技的研發將會帶領人類重返月球.除此之外,更加偉大的探險,比如登陸火星,開采小行星中的礦物,都將可能實現.

3.12 增材制造

增材制造(3D打印)已經作為制造限量設計原型的技術應用于工業領域.隨著3D打印機價格的下降以及大量開源工具和付費模型的出現,世界上已經出現了一個龐大的“創客”群體,不斷地突破這項技術的極限.預計到2040年,新一代的3D打印機將可以融合多種材料、電子元件、電池以及其他原件.人們將會利用3D打印技術制造工具、電子產品、備用零件及醫療設備等各種產品,按照自己個人的需求來實現真正的“私人訂制”.

3.13 能源

新的采油技術,比如水力壓裂以及定向鉆的使用使更大規模地開發油田和氣田成為可能,而這直接顛覆了世界石油市場,使美國從世界上最大的石油進口國變成了最大的石油生產國.

與此同時,可再生能源的價格也開始接近石油.太陽能發電的價格將降至0.8美元·W-1.除此之外,新一代核反應堆的設計將更安全,且產生更少的核廢料.

4 總 結

中國是發展中大國,市場消費量巨大,市場需求的潛力也較大.從產業結構來看,中國稀土產業還處在產業鏈的中、低端;從產品結構和市場需求看,“低端產品過剩,高端產品短缺”的結構性矛盾還十分突出.2018年,我國第一次從稀土出口大國變成進口大國,全年出口稀土5×104t多,進口稀土8×104t多.黏結性稀土磁粉、三元催化劑和稀土成品配件等高端產品大量靠進口,這充分說明了中國既是稀土制造業大國,也是稀土消費大國,更是正在重點發展稀土高端應用的大國,這種產品結構和市場需求的現狀,既構成了一個寬廣的多元需求的稀土市場,成為國際稀土上、下游產品供應企業的必爭之地,又需要進一步改革開放,以更加包容的胸懷推動稀土的國際合作,拓展國際產能合作的深度與廣度,加快中國的稀土創新發明和下游的應用開發.