稀土爭奪戰 (1)：稀土是什麼？它一點都不稀有！

2025年2月美國總統川普試圖與烏克蘭總統澤倫斯基達成一項戰略協議，藉由對烏克蘭的軍事與經濟支持，換取美國在稀土元素開採上的優先權，這一舉動再次使稀土元素成為全球焦點。稀土元素雖名為「稀土」，但實際上其在地殼中的含量並不稀少，卻因開採困難且環保風險高，需要高科技技術進行開採，且分布高度集中於特定區域，成為全球供應鏈的戰略要點。無論你的政治立場為何，都讓我們一起以科學的角度來認識什麼是稀土元素吧！

撰文｜黃鼎鈞

2025年，美國總統川普正計劃與烏克蘭總統澤倫斯基簽訂一項戰略協議，藉由協助烏克蘭在戰爭中的軍事與經濟支持，換取美國對烏克蘭稀土元素開採的優先權。川普強調，烏克蘭擁有潛在的豐富稀土儲備，並將其視為強化美國科技與國防產業的重要戰略資源，無論政治立場如何，川普總統這項策略再次突顯了稀土元素在現代科技中的關鍵地位，讓許多人開始關注稀土元素 (Rare Earth Elements, REEs) 的重要性。稀土元素雖然少在我們的日常生活中被提及，卻是現代科技不可或缺的核心材料。從我們使用的智慧型手機、筆記型電腦、LED燈泡，到風力發電機和電動車馬達，稀土元素無處不在。那麼，究竟什麼是稀土元素？它們又為何如此重要？

什麼是稀土元素？

稀土元素代表的是位於元素周期表第57號至71號（鑭系元素，La至Lu）以及鈧 (Sc) 和釔 (Y) 共17種金屬元素的統稱，雖然被稱為「稀土」，實際上稀土元素在地殼中的存量並不算低，甚至比金、鉑等貴金屬更常見。然而，稀土元素通常分散於多種礦物中，並非以純金屬形式存在，使得其提取的過程極為複雜且費時費力，且伴隨嚴重的環境污染問題。就地理位置的分布上，全球稀土元素資源高度集中，中國擁有全球約60%的稀土儲量，並佔據超過80%的全球稀土供應市場。其他主要儲量國包括：越南與巴西，此兩國家各擁有約18%的儲量，還有俄羅斯、印度、澳洲等國亦擁有部分儲備。

稀土元素在現代科技的應用

稀土元素的優異磁性是成為現代科技的關鍵，像是釹 (Nd)、鐠 (Pr) 和鏑 (Dy) 等，其磁性來自4f電子層中的不成對電子，且其中電子的高度不對稱性能帶來比傳統鐵磁材料（如鐵、鈷、鎳）更強的磁矩，產生更高磁性能量密度，不僅如此，稀土元素中的5s和5p軌域位於4f電子層外層，產生了屏蔽效應，使其更能抵抗外界環境變化的影響，也就代表稀土磁鐵在溫度變化或外界磁場變動時，其磁性仍能保持穩定。相較之下，傳統的鐵磁材料雖然價格便宜且易於取得，但在高溫或劇烈磁場變化下容易退磁，這使其在高性能應用中受到限制。

不過，誠如前段所述，稀土磁性材料雖具備許多優勢，但由於稀土元素提煉困難、成本較高且部分元素供應受限，因此無法全面取代鐵磁材料，目前，傳統鐵磁材料仍在大量使用於家電、電動馬達等應用場景，而稀土元素則更適合那些需要高性能、強磁力及穩定性的先進科技產品。

稀土元素目前被廣泛應用於如風力發電機的釹鐵硼 (NdFeB) 磁鐵中，這種磁鐵不僅能顯著提升發電效率，還能有效減少能源損耗。同時，電動車馬達也大量使用釹 (Nd) 與鏑 (Dy)，使其具備小型化、高轉速與高效能的特性。此外，稀土元素亦在軍事領域發揮重要作用，鋱 (Tb) 與釹 (Nd) 被廣泛用於精密導彈制導系統、雷達與衛星通訊設備中，銪 (Eu) 及其合金則應用於軍用夜視鏡，大幅提升弱光環境下的視覺效果，對軍事行動具有關鍵性的戰略價值。因此，我們可以發現，稀土元素的研究與應用，對於未來的先進科技有深遠的影響，這也是為什麼川普總統基於國家發展的考量，想要爭取更多的稀土礦權。

稀土元素的地緣政治與供應鏈危機

就目前稀土元素的分布來看，其分佈高度集中，使全球稀土供應鏈存在極大的不確定性，同時，中國作為全球稀土產業最大的擁有者，其出口政策變動往往會對市場造成巨大影響，若未來稀土元素在科技發展上的應用持續擴大，將對其他國家的領先地位產生重大的衝擊。過去，2010年時就曾發生過類似的事件——稀土貿易糾紛，中國曾對日本暫停稀土出口，導致全球市場價格暴漲，此後，美國、歐盟等國積極尋找替代供應來源，並加大對稀土元素回收技術的投資。目前，專家預估烏克蘭擁有全球稀土儲存量的5%，且仍有尚未開發的稀土礦區，同時地理位置鄰近歐洲市場，若能成功開發，將有望成為全球稀土供應鏈的重要樞紐，降低全球市場對中國的依賴。

隨著再生能源、電動車及高科技產業的蓬勃發展，稀土元素的需求持續攀升，了解了其背後的科學原理與地緣政治影響，就能知道為什麼身為川普總統想積極爭取稀土礦產了。下一篇我們將更深入地以物理學的角度來探討稀土的電子結構所造成的獨特磁性與光學性質。

參考文獻

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