「稀土」為所有關鍵材料存有供應鏈風險最高之關鍵原材料,從電動車的電池、馬達,到智慧型手機,甚至國防工業都少不了它,本次東西講座特別邀請中技社科技暨工程研究中心組長芮家瑋博士擔任講者,剖析關鍵材料的科技應用與風險管理。
圖一 : 本次東西講座特別邀請中技社科技暨工程研究中心組長芮家瑋博士擔任講者,剖析關鍵材料的科技應用與風險管理。 |
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稀土又稱「稀土金屬」或「稀土元素」,為元素週期表中原子序57的鑭到71的鎦,再加上釔等17種化學元素。根據其原子電子層結構和物理化學性質,以及在礦物中共生情況和不同的離子半徑,產生不同性質的特徵,可分為輕稀土與重稀土兩大類。
礦物中鈰的含量在輕稀土元素中較高,釔的含量在重稀土元素中較高,而鈧原子為稀土中最輕的元素,按照稀土產品在稀土產業鏈中的位置和特點,一般將稀土產品分為稀土原材料產品(上游產業)、稀土冶煉加工產品和稀土功能性產品(後端生產)三大類。
芮家瑋表示,下游應用比重以磁材最多,因為稀土磁石具有較強的磁能密度和矯頑磁力,得以使所有電資通訊產品輕薄短小化或省電化。其中,「釹」是所有稀土中應用最廣的元素,亦是電動車馬達的重要原料,90%來自中國,為製造永磁材料目前最大宗且重要的用途。
近年低碳運動意識崛起,電動車為未來交通運輸工具的必然發展趨勢,稀土材料中的鐠大量應用於電動永磁馬達、鎳氫電池等組件。釹鐵硼永磁材料應用於電動汽車、風力渦輪機等需高精度轉動的設施,電腦硬碟、音訊設備、磁共振等領域,以及戰鬥機、導彈制導系統等關鍵國家安全系統。
加強國內稀土自主化技術 可穩定關鍵材料供應
中國稀土的儲量、產量和出口皆居全球之冠,亦是稀土方面專利數量上的全球霸主;但近年,中國實施出口配額限制,其供應存有不確定的風險,對各國發展高科技產業造成衝擊。
美國約有80%的稀土進口來自中國,稀土是中美貿易戰的攻防籌碼,更是攸關各國經濟與國家安全的關鍵產業,台灣自不例外。而關鍵礦物的開採會增加氣候曝險、開採費時甚久、高度地理聚焦、品質降低、對環境和社會影響之審查日益嚴格等。
台灣對稀土的依賴度,以iPhone X手機為例,拆解下來硬體結構中的稀土角色,包括電路板處理器、顯示幕模組、鏡頭、底部揚聲器、Taptic Engine線性馬達等等,可從歷代銷售量看到更多的需求,包括從Apple iPhone 3G到iPhone 13都需要用到稀土元素,稀土用量最多的是iPhone 6S。
芮家瑋針對台灣稀土產業鏈給予幾項建議,包括關注關鍵稀土材料及其半成品進口問題,特別是台灣重要需求資源,需持續調查台灣一年進口數量與主要進口國狀況,以便評估台灣建立完整稀土產業鏈的規劃,以及有哪些項目可優先發展。
另外,尋求合作開發中國以外之稀土供應鏈國際合作,強化國際合作思維為擴大料源之重要手段,但首先需加強技術自主才有更多談判空間;開發稀土減量與替代技術;設立稀土原料庫存機制;強化從報廢產品回收稀土元素再利用技術等。
其中,鈰為晶圓減薄及光學玻璃拋光等CMP製程之關鍵材料,用量高且價格漲幅大,芮家瑋表示,國內發展稀土自主化技術,可優先對鈰著手,有助國內廠商自主開發拋光液,降低關鍵物料受限於國外的問題。
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