211service.com
Kinijos retųjų žemių monopolija
Kinija trims savaitėms blokavo retųjų žemių mineralų siuntimą į Japoniją, o tai padidino pastangas skubiai nutraukti Pekino šių mineralų kontrolę. Kinija dabar gamina beveik visą pasaulyje retųjų žemių metalų tiekimą, kurie yra labai svarbūs įvairioms technologijoms, įskaitant kietuosius diskus, saulės baterijas ir hibridinių transporto priemonių variklius.
Patraukli medžiaga: Neodimis (parodytas čia) yra vienas iš retųjų žemių elementų, kurie yra labai svarbūs gaminant labai stiprius kompaktiškų elektros variklių magnetus.
Reaguodami į Kinijos dominavimą gamyboje, mokslininkai kuria naujas medžiagas, kurios galėtų pakeisti retųjų žemių mineralus arba sumažinti jų poreikį. Tačiau tikėtina, kad medžiagoms ir technologijoms sukurti prireiks ne vienerių metų, o esamos alternatyvos turi kompromisų.
Kinija, matyt, blokavo Japonijos siuntas, reaguodama į teritorinį kivirčą Pietų Kinijos jūroje. Pekinas atmetė embargą, tačiau tiekimo trūkumas netrukus gali sutrikdyti gamybą Japonijoje, antradienį žurnalistams sakė prekybos ir pramonės ministras Akihiro Ohata.
Tarp retųjų žemių yra 17 elementų, tokių kaip terbis, kuris naudojamas plokščiųjų ekranų televizorių, lazerių ir didelio efektyvumo liuminescencinių lempų žaliajai fosforo gamybai. Kitas iš šių elementų, neodimis, yra pagrindinis nuolatinių magnetų, naudojamų didelio efektyvumo elektros varikliams gaminti. Nors daugiau nei 90 procentų mineralų yra gaminami Kinijoje, jie randami daugelyje pasaulio vietų ir, nepaisant jų pavadinimo, žemės plutoje jų iš tikrųjų yra daug (pavadinimas yra XIX a. amžiaus konvencija). Pastaraisiais metais dėl pigios Kinijos gamybos ir aplinkosaugos problemų tiekėjai už Kinijos ribų nutraukė veiklą.
Kai kurioms technologijoms egzistuoja retųjų žemių elementų alternatyvos. Vienas iš pavyzdžių yra naudojamas indukcinis variklis Tesla Motors savo visiškai elektriniu Roadster. Jis naudoja elektromagnetus, o ne nuolatinius retųjų žemių magnetus. Tačiau tokie varikliai yra didesni ir sunkesni nei tie, kuriuose naudojami retųjų žemių magnetai. Paprastai mažuose ir vidutinio dydžio varikliuose elektromagnetinė ritė gali būti pakeista retųjų žemių nuolatiniu magnetu, kurio dydis yra tik 10 procentų, todėl nuolatinio magneto varikliai tapo pageidaujamu Toyota ir kitų hibridinių variklių pasirinkimu. transporto priemonių gamintojai. Tesla atveju asinchroninio variklio technologija buvo verta kompromiso, suteikiant automobiliui didesnę maksimalią galią daugiau sąlygų, o tai yra pagrindinis prioritetas transporto priemonei, kuri nuo nulio iki 60 mylių per valandą įsibėgėja per 3,7 sekundės. Susirūpinimą kėlė retųjų žemių nuolatinių magnetų kainų nepastovumas, sako JB Straubelis, „Tesla“ vyriausiasis technologijų pareigūnas. Negalėjome numatyti geopolitinės įtampos.
Vis daugiau gamintojų vadovaujasi „Tesla“ pavyzdžiu vengdami retųjų žemių medžiagų, nors dėl to reikia paaukoti erdvę ir padidinti transporto priemonių svorį. Praėjus savaitei nuo Kinijos dulkių šalinimo pradžios, Japonijos tyrimų grupė paskelbė, kad tai buvo sukūręs hibridinės transporto priemonės variklį be retųjų žemių medžiagų, o „Hitachi“ turi paskelbė apie panašias pastangas . BMW Mini E elektrinėje transporto priemonėje naudojami asinchroniniai varikliai, o „Tesla“ tiekia savo pavaros traukinius būsimam Toyota elektriniam RAV 4. Atsižvelgiant į retųjų žemių medžiagų nepastovumą ir indukcinių variklių pranašumus didelio našumo srityse, automobilių įmonėms verta rimtai pagalvokite apie indukcinių variklių naudojimą, sako Wally Rippel, vyresnysis AC Propulsion mokslininkas. Rippelis anksčiau dirbo kurdamas indukcinius variklius Tesla ir GM, kur padėjo sukurti pagrindinį EV1.
Automobilių gamintojams tyrinėjant alternatyvius variklius, JAV ir kitų šalių mokslininkai taip pat bando pakeisti retųjų žemių medžiagas, o politinės pastangos didinti retųjų žemių metalų tiekimą iš už Kinijos ribų.
JAV dėl Kinijos dominavimo retųjų žemių mineralų gamyboje atsirado didžiulis finansavimas, skirtas nuolatinių magnetų, naudojančių mažiau retųjų žemių medžiagų, jei tokių yra, kūrimui, pavyzdžiui, beveik 7 mln. ARPA-E). Viename iš šių projektų Nebraskos universiteto mokslininkai dirba sustiprinti nuolatinius magnetus, pagamintus iš legiruotojo geležies ir kobalto arba FeCo. Šios klasės medžiagos parduodamos šiandien, tačiau jos tiekia pusę ar mažiau geriausių retųjų žemių magnetų galios. Nebraskos mokslininkai sutelks dėmesį į būdus, kaip šių lydinių struktūrinę matricą sumaišyti su kitų elementų pėdsakais, taip pertvarkant jų molekulinę geometriją, kad būtų sukurtos stipresnės, patvaresnės nuolatinės magnetinės medžiagos.
Dirbdami kartu su Nebraskos tyrėjais toje pačioje ARPA-E programoje, Delavero universiteto mokslininkai kuria nanokompozitus, kuriuose naudojama daug mažiau vertingų retųjų žemių medžiagų, tačiau teoriškai buvo įrodyta, kad jie sukuria dvigubai galingesnį magnetinį stiprumą nei geriausi šiandien. nuolatiniai magnetai. Laboratorijoje maišomos tik 20–30 nanometrų dydžio retųjų žemių magnetinių medžiagų dalelės su neretų žemių komplementu (alavo kobaltu). Ankstesnės pastangos gaminti šią medžiagą negalėjo tiksliai suderinti nanodalelių, todėl jų magnetinis veikimas labai sumažėjo. Užuot gaminusi masinę medžiagą, pavyzdžiui, maišydama tešlą, komanda kuria procesą, skirtą kontroliuoti dalelių išlyginimą, surinkdama jas įprastose matricose.
GE Global Research, Niskayuna, Niujorke, yra persekiojantis nanokompozitai, panašūs į tuos, kurie kuriami Delavere, taip pat finansuojant ARPA-E. Projektu siekiama, kad taikant metodus, sukurtus įmonės viduje sukurti naują medžiagą per nanomiltelių išlygiavimą. Šios medžiagos iš esmės yra nestabilios, todėl jų surinkimo kontrolė yra nanoskalės gamybos procesų riba, sako Luana Iorio, GE Aukštos temperatūros lydinių ir apdorojimo laboratorijos vadovė, kuri vadovauja tyrimui. GE apskaičiavo, kad jos nanokompozitai galėtų užtikrinti 35 procentais didesnį magnetinį stiprumą nei šiandieniniai geriausi nuolatiniai magnetai, naudojant 40 procentų retųjų žemių metalų pagal tūrį. Iorio tikisi, kad per dvejus metus įgyvendinant projektą bus galima sukurti kelių centimetrų skersmens naujos medžiagos pavyzdžius.
Vis dėlto, kadangi gali prireikti metų, kol šios pastangos duos vaisių, artimiausiu metu dėmesį patraukia ne Kinijos mineralų šaltinių medžioklė. Kalifornijoje „Molycorp Minerals“ siekia vėl atidaryti retųjų žemių kasyklas, kurios buvo uždarytos 2002 m., dėl mažų kainų ir aplinkosaugos problemų. Pastarosiomis savaitėmis JAV Atstovų Rūmuose ir Senate buvo pateikti vekseliai, kuriais siekiama atgaivinti retųjų žemių tiekimo grandinę JAV, įskaitant kasybą, rafinavimą ir gamybą. Trečiasis parlamento įstatymo projektas yra siauresnis, jame pagrindinis dėmesys skiriamas paskolų garantijoms, kad būtų galima atnaujinti kasybą.