“稀土新材料”重點專項2021年度項目申報指南（三）

“稀土新材料”重點專項2021年度項目申報指南，除了圍繞稀土永磁材料强基及變革性技術、新型高效稀土光功能材料及應用技術、高效低成本稀土催化材料及應用技術和稀土材料綠色智能製備和高純化技術等方向啓動項目外，還圍繞稀土新材料及材料基因工程等新技術應用方向啓動項目。

1.稀土物化功能材料及應用技術

1.1高能量密度新型稀土儲氫材料及應用技術（共性關鍵技術）

研究內容：針對氫能及儲能領域産業技術需求，發展兼具高有效儲氫容量和優良平臺特性的新型稀土儲氫材料，研究材料成分和結構對儲氫動力學及熱力學性能的影響機制，研究材料結構穩定性、粉化和雜質氣體等對循環壽命的影響規律；開發成分和相結構可控的低成本批量製備技術，研製基于新型稀土儲氫材料的高能量密度、快動態響應固態儲氫裝置。

考核指標：新型稀土儲氫材料的有效儲氫容量≥1.7wt%，室溫放氫平臺壓力≥0.3MPa，2000次吸放氫循環後容量保持率≥80%；高密度固態儲氫裝置的重量儲氫密度≥1.4wt%，體積儲氫密度≥55kg/m3。制定儲氫動力學評價標準。申請發明專利≥10項。

1.2高端顯示玻璃基板用稀土拋光材料及其應用關鍵技術（共性關鍵技術）

研究內容：針對新型顯示用高世代大尺寸顯示玻璃基板用稀土拋光材料完全依賴進口的現狀，研發高分散、超細、類球形稀土拋光粉的可控制備技術；開展粉體高懸浮穩定、易清洗拋光漿料配方設計等研究；開發高世代大尺寸顯示玻璃基板的精密拋光工藝，建立性能檢測與評價方法規範。

考核指標：拋光粉體呈納米類球形顆粒，晶粒大小在45±5nm，體粒徑Dmax<5.5μm，大顆粒（≥5μm）數量占比＜300ppm，粒度分布（D90-D10）/（2D50）＜1；拋光漿料拋光速率≥500nm/min，波紋度Wa＜2×10-2μm，粗糙度Ra＜1×10-2μm。申請發明專利≥5 項。

1.3高品質速凝鑄片及智能流程技術（示範應用）

研究內容：針對各種稀土功能合金對高品質速凝合金鑄片需求，研究微晶合金的噴射速凝技術以及晶粒生長控制技術，探索樹枝晶間隔均勻速凝結構的製備技術，研發速凝新設備，開發速凝製備工藝流程智能化控制技術，實現澆鑄自動化及溫控、抽樣、檢測和篩分等過程的智能控制，開發低氧含量、低缺陷速凝鑄片。

考核指標：速凝片樹枝晶間隔爲2~3μm，晶粒結構接近磁體單疇顆粒尺寸（0.9μm），富稀土相分布均勻，無粗大樹枝晶。速凝微晶合金粉尺寸爲0.8~2μm，通過智能化流程控制，提高合格産品收率3%，技術成果在年産千噸生産綫示範應用。申請發明專利≥5 項。

2. 稀土新材料及材料基因工程等新技術應用

2.1新型稀土相變製冷材料（基礎前沿技術）

研究內容：揭示晶體結構、磁性原子間相互作用、磁晶各向异性等對磁轉變溫度、磁熵變、飽和磁場的影響規律，設計新型高性能磁製冷材料；研究磁熱、電熱、壓熱等熱效應的耦合原理，獲得增强材料熱效應的新方法；研究鑄造或粉末冶金高通量合成技術及材料均勻批量化的可控制備技術，獲得公斤級可直接應用的製冷材料。

考核指標：研製出≥2種新型全溫區磁製冷材料，在磁場變化10kGs 時，材料的可逆熵變≥15 J/（kg·K）；建成集磁場、電場、應力場的單/多效稀土固態製冷的功能評測平臺；獲得公斤級磁致冷材料製備技術。設計出性能不低于原材料95%，單元微尺度小于500μm的製冷器件和磁製冷樣機；獲得新型稀土相變製冷材料一次高通量合成數量≥50個樣品的技術。申請發明專利≥10項。

2.2新型易面型稀土基高頻材料開發及應用研究（基礎前沿技術）

研究內容：針對電力電子、5G通訊等領域對高頻材料的高飽和磁感應强度、高磁導率和低損耗的迫切需求，開發新型易面或易錐面的稀土基高頻材料，闡明具有高飽和磁化强度的各磁性相的成相規律以及相轉變機制；開展稀土高頻材料的內禀磁性設計與可控制備技術研究，幷完成小批量試製。

考核指標：獲得≥2類稀土基高頻材料；稀土基高頻材料/粘接劑複合體的磁導率分別達到20@0.5 MHz、10@30 MHz，飽和磁感應强度≥1.1T；高頻損耗＜5000mW/cm3 （1~5 MHz，20 mT）；高頻電磁波吸收材料工作頻率達到X 波段，有效帶寬≥8GHz，最大吸收强度達到-40dB。申請發明專利≥10項。

2.3新型稀土超磁致伸縮材料（共性關鍵技術）

研究內容：面向換能、驅動、傳感等功能器件寬溫域應用的發展需求，開展高磁致伸縮係數、高電阻率、低磁致伸縮溫度係數的新型稀土磁致伸縮合金成分高通量篩選與設計；建立高性能磁致伸縮材料組分—結構—磁致伸縮性能關係圖；研究高電阻高磁致伸縮材料製備新方法；研究强磁場對凝固過程中熔體和生成相産生的作用效果，突破大尺寸高磁致伸縮晶體材料的取向生長、組織結構調控關鍵技術；實現高性能稀土磁致伸縮材料在石油增采方面的典型應用。

考核指標：開發出≥2種新成分稀土磁致伸縮材料；低溫度係數磁致伸縮材料：磁致伸縮溫度係數Δλ/ΔT≤1.8 ppm/℃@（室溫~150℃），室溫磁致伸縮性能λs≥1650ppm。在80 kA/m 磁場、10 MPa 預壓力條件下，電阻率爲ρ≥1.0 ×10-2Ω·m 的高電阻磁致伸縮材料的磁致伸縮性能≥800ppm；直徑≥30mm、長度≥300mm 的大尺寸磁致伸縮晶體材料的磁致伸縮性能≥1250ppm。製備的Tb-Dy-Fe 合金中Laves 相沿〈111〉方向的晶體取向度和排列程度均≥80%；不同批次、沿軸向磁致伸縮性能一致性偏差均小于10%。應用于石油開采增采率≥5%。

2.4數據驅動的新稀土功能材料與應用（基礎前沿技術）

研究內容：針對稀土功能材料成分和含量敏感、電子結構複雜和數據稀疏等特點，發展稀土光功能、稀土硬磁功能、稀土力熱功能、稀土催化功能和稀土磁電功能等新材料數據提取、質量評估與控制技術和方法；發展基于主動學習的多目標協同優化理論、算法和軟件，研發材料高通量計算與大數據技術相互融合和迭代的稀土新材料智能化設計和研發技術；構建具有物理可解釋性的材料特性參量與目標性能的機器學習模型和數學表達；建設典型稀土功能材料高精度專題數據庫，在基于4f電子的磁性材料等研發中進行應用，研發出具有自主知識産權和應用前景的新一代稀土功能材料。

考核指標：建成基于材料3d-4f電子相互作用理論模型與大數據有機融合的新稀土功能材料智能設計平臺和專題數據庫；形成≥3項稀土材料特徵參量優化篩選方法、多目標優化方法，幷獲得應用；利用機器學習、材料基因工程技術等多種方法幷結合第一性原理計算，設計、計算模擬出≥4種具有自主知識産權的新概念稀土功能化合物材料；獲得≥2種新材料的實驗驗證數據；申請發明專利或著作權登記≥10項。

3.青年科學家項目

3.1元素雙梯度鈷基複合磁體變溫磁耦合機制及調控技術

研究內容：研究元素交叉梯度及界面特徵對2:17R相、1:5相及複合體系的內禀磁參量的影響規律及其隨溫度的演變行爲，澄清不同溫度下鈷基複合磁體磁耦合作用類型及其演化調控理論，揭示磁耦合類型、元素梯度分布和微觀結構的最佳組合方式，爲高工作溫度磁體開發提供理論支撑。

考核指標：獲得超高溫稀土永磁檢測技術。在室溫至≥500˚C範圍，剩磁溫度係數|α（Br）|＜4×10-4/˚C，內禀矯頑力溫度係數|α（HcJ）|＜1.8×10-3/˚C；無鍍層狀態下高低溫循環熱衝擊50 次後，室溫內禀矯頑力衰减率＜20%。申請發明專利≥5項。

3.2新型高性能稀土激光熒光材料的研製與應用

研究內容：針對新一代超高亮度、超大功率激光照明對關鍵熒光材料的重大需求，揭示高功率密度激光激發下熒光材料的失效機制，建立科學評價激光熒光材料性能的方法；掌握激光熒光材料的可控制備技術，探索其成分、微觀結構與發光效率及可靠性之間的關聯關係；開展基于上述材料的白光光源應用研究。

考核指標：掌握激光熒光材料的設計準則，建立激光熒光材料的發光和可靠性評價方法；研發出≥3種新型高性能激光熒光材料；製備出耐入射藍光激光功率密度≥20 W/mm2 的熒光材料；基于上述材料的激光白光光源的顯色指數≥80、光效≥150lm/W、光通密度≥500lm/mm2、150 ℃下較室溫的亮度衰减＜5%。申請發明專利≥5項。

3.3新型d-f躍遷稀土發光材料的設計與應用

研究內容：面向智能透光膜及透明顯示器件等領域對光轉換型發光材料的迫切需求，研究濕熱穩定性好、發光效率高、紫外耐受性强的新型稀土發光配合物；研製基于配體三綫態的d-f躍遷稀土發光配合物，研究其在熱、濕、連續輻照下的光色衰减機理，開發材料的耐候性提升技術；開發基于光轉型發光材料的透明顯示技術。

考核指標：研製出≥3種近紫外—藍光激發的紅/綠/藍色新型稀土配合物材料，其外量子效率≥ 70%， 熱猝滅特性≥70%@100℃，製備的三基色透明顯示器件（初始亮度1000 cd/m2）連續工作1000h 後衰减＜10%。申請發明專利≥5項。

3.4新型Ce基催化材料結構設計及貴金屬减量技術

研究內容：探究稀土Ce基催化材料極端服役條件下貴金屬團聚和失活機理；考察Ce基稀土氧化物載體與貴金屬相互作用機制；基于第一性原理和分子動力學等計算模擬手段，剖析組成和尺寸等關鍵因素對Ce 基稀土氧化物載體高溫熱穩定性影響規律，幷進行結構設計和篩選，提高貴金屬分散度與穩定性，减少催化劑貴金屬用量。

考核指標：針對高熱穩定性和低貴金屬用量汽油車尾氣淨化催化劑等應用需求，設計出≥2 種新型Ce基催化材料結構，在目前貴金屬總量水平上（40~50g/ft3），提出貴金屬减量≥10%的貴金屬分散技術方案。申請發明專利≥5項。

3.5稀土氧化物缺陷/空位催化作用理論

研究內容：開發稀土氧化物缺陷/空位原位定性、定量表徵方法；探究稀土氧化物中缺陷/空位動態形成機制；解析材料結構、缺陷/空位與催化性能間構效關係，發展稀土氧化物缺陷/空位催化作用理論。

3.6高性能環保稀土著色劑及其綠色製備新技術

研究內容：針對傳統有毒有害著色劑亟需替代的重大應用需求，開發在不使用硫化氫或二硫化碳等危化原料條件下，以稀土氧化物或含氧化合物爲原料的綠色高效合成硫化物著色劑新技術；研究稀土氧化物的脫氧加硫技術及機理，探索不同稀土元素的硫化條件與産物之間的內在關係；開展稀土硫化物著色劑表面耐水修飾等應用基礎研究。

考核指標：獲得不以硫化氫和二硫化碳爲原料的稀土硫化物綠色高效製備新技術。製備出≥3 種新型稀土硫化物著色劑材料，粒度D50≤3μm，耐光性8級，紅色著色劑的紅度值≥50，黃色著色劑黃度值≥80，形成≥3個場景應用。申請發明專利≥3項。

3.7超晶格稀土儲氫電極材料研究

研究內容：針對節能與新能源汽車對高性能化學電源的技術需求，開發原創性的高放電容量超晶格稀土儲氫電極材料，研究化學組成與熱處理制度對材料晶體結構、物相演變的影響規律，探究充/放電循環過程中儲氫材料的成分分布狀態及其結構演變規律，開發超晶格稀土儲氫材料結構和性能調控技術及其電極材料産品。

考核指標：獲得高容量超晶格稀土儲氫電極材料，放電容量≥370mAh/g（30℃，60mA/g 充/放）；放電容量≥350mAh/g（30℃，300 mA/g 充/放），300 mA/g 充/放循環200 周後放電容量≥290mAh/g（30℃，60mA/g充/放）；放電容量≥260mAh/g（-30℃和70℃，60 mA/g充/放）。申請發明專利≥5項。

3.8高性能稀土生物特種纖維及製備技術

研究內容：針對下一代高端裝備對高强高韌纖維及保溫功能的迫切需求，開發系列具有光熱轉化特性的稀土蛋白質及其高性能特種纖維材料。探索稀土結構蛋白分子高效合成以及多尺度精確組裝；發掘稀土蛋白質生物合成的新方法，揭示不同稀土元素對稀土蛋白質的功能性差异影響；實現高强高韌稀土蛋白纖維材料的工程化技術突破和裝備蓄熱應用。

考核指標：建立稀土功能蛋白質理性設計和工程化製備技術路綫；開發≥3種具有光熱功能的稀土高强高韌生物纖維，光熱轉化效率≥30%，拉伸强度≥500MPa，楊氏模量≥10GPa，韌性≥80MJ/m3。申請發明專利≥5項。

3.9稀土摻雜高綜合性能鐵氧體及製備技術

研究內容：針對我國稀土摻雜高性能鐵氧體研發及産業流程技術落後于國外的局面，研究Ca2+、La3+組合替代Sr2+大幅度提高M 主相飽和磁感應强度Bs 的機制和技術，研究Co2+替代Fe3+對離子電荷平衡和溫度穩定性提高的作用，揭示內禀矯頑力溫度係數α（HcJ）與成分和微觀結構的關聯。研究關鍵工藝參數對稀土摻雜高綜合磁性能鐵氧體材料微觀結構和磁性能的影響。

考核指標：稀土摻雜鐵氧體綜合磁性能（內禀矯頑力（kOe）+最大磁能積（MGOe））≥10，其中（BH）max≥4.6MGOe，HcJ≥5.4kOe，徑向收縮率SHR=（13±0.5）%，耐擊穿電壓V-AC≥1.8kV；獲得實驗室成果向千噸級生産綫轉化的關鍵技術。申請發明專利≥5項。

3.10新型稀土基多層阻抗漸變寬頻吸波複合材料

研究內容：針對航空航天、國防軍工對寬頻吸波材料的高阻抗匹配度、高耐環境性、結構功能一體化的迫切需求，開發新型稀土摻雜磁性金屬或鐵氧體吸波層，與阻抗匹配層、高耐環境性樹脂分層層級構築複材，闡明稀土占位、價態、晶體結構對其成相規律、共振頻率及高頻電磁參數的影響，揭示阻抗匹配層與電波吸波層的匹配及協同作用機制；實現稀土吸波結構功能一體化複材的設計、可控制備及環境應用，建立多層阻抗漸變模型。

考核指標：獲得≥2種稀土摻雜的高頻阻抗漸變吸波複合材料；工作頻率達到2~18GHz，有效吸收頻寬（RL<-10 dB）>10GHz，最大垂直反射率<-30dB，且在鹽霧、氧化等惡劣環境下（70天內）仍能保持90%的寬頻吸波性能。

3.11稀土基化合物相平衡和相結構的高通量實驗測定

研究內容：利用材料基因組工程的“擴散多元節”高通量實驗技術，實驗測定稀土基三元體系的相平衡、組織結構及凝固路徑，獲得稀土化合物晶體結構及相平衡的準確信息，揭示稀土基材料的成相規律和穩定條件。根據相平衡、組織結構及凝固路徑等的實驗參數，采用國際先進的相圖計算（CALPHAD）方法，構建相圖熱力學數據庫。

考核指標：建立Nd-Dy（Tb）-Y（Sm）-Fe-B稀土基合金體系的原子遷移率耦合熱力學描述，獲得合金微觀組織與凝固速率的關係，建立稀土基多組元合金體系的相圖熱力學數據庫。申請發明專利≥5項。

“稀土新材料”重點專項2021年度項目申報指南（一）：http://www.ctia.com.cn/news/74190.html

“稀土新材料”重點專項2021年度項目申報指南（二）：http://www.ctia.com.cn/news/74200.html

 

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