稀土元素独特的物理和化学性质决定了其应用的广泛性。稀土元素具有独特的4f电子结构、大原子磁距、强自旋轨道耦合等特性。当它们与其他元素形成稀土配合物时，配位数可以从3到12不等，稀土化合物的晶体结构是多样化的。在新材料领域，稀土元素因其丰富的磁性、电学、热学和光学性质而被广泛应用。稀土磁效应材料是一类重要的新型稀土材料，主要包括稀土永磁材料、稀土超磁致伸缩材料、稀土磁致冷材料、稀土巨磁电阻材料、稀土磁光存储材料等。

稀土磁性材料磁性材料已经为人所知3000多年了。公元前4世纪，中国就有磁铁吸铁的文字记载。指南针作为中国古代四大发明之一，是历史上磁铁最早的技术应用。但直到上世纪末，随着材料磁学研究的深入和工艺水平的提高，永磁材料的应用和研究才真正开始。在历史上起过重要作用的永磁材料有碳钢、钨钢、钴钢、铁镍铝材料。1935年，列宁格勒的科学家在《自然》杂志上发表了一篇短文:钕铁硼材料具有高于340kA/m4.27KOe的矫顽力，此后，稀土永磁材料逐渐被认识和发展。1966年，美国学者k.j.Strant等人在实验室研制出BHmax=40kJ/M3约5.1MGOe的SmCo5粉末粘结永磁材料，成为第一代稀土永磁材料诞生的里程碑。1977年，日本T.Ojima等人用粉末冶金法研制出BHmax=30MGOe的SmCoCuFeZr7.2永磁材料，达到了当时实用永磁体磁能积的最高值，标志着第二代稀土永磁材料的诞生。1983年，日本住友特种金属公司的M.Sgawa用粉末冶金法制备了钕铁硼磁体，磁能积BHmax高达36.5MGOe，美国GM公司宣布基于Nd2Fe14B相的实用磁体研制成功，这标志着第三代钕铁硼永磁材料的诞生。

从1966年1-5型，1977年2-17型，到1983年2-14-1型，只用了17年，稀土永磁实现了三次大飞跃。钕铁硼永磁是国家鼓励发展的高新技术产业。高性能烧结钕铁硼磁体主要应用于微波通讯、计算机、航空航天、汽车、仪器仪表、医疗和生物等领域。，具有非常广阔的市场前景。目前，世界烧结钕铁硼永磁体年均增长率为25%。我国钕铁硼企业充分利用稀土大国的资源优势，发展势头强劲，年均增长40%以上。超磁致伸缩稀土材料在磁场作用下长度或体积发生变化，称为磁致伸缩。稀土超磁致伸缩材料是国外80年代末发展起来的一种新型功能材料，主要指稀土-铁金属间化合物。这类材料的磁致伸缩值远大于铁和镍，其磁致伸缩系数比一般磁致伸缩材料高100 ~ 1000倍左右，因此被称为稀土超磁致伸缩材料。特别是70年代发现的Terfenol-D研制成功，实现了磁？电能向机械能的高效转化，在尖端技术、军事技术和传统产业现代化的发展中发挥了重要作用，开辟了磁致伸缩材料的新时代。超磁致伸缩稀土材料主要应用于声纳，已广泛应用于执行器、石油、高能微型电源、传感器、* *系统、智能电喷阀、微型助听器、超声波清洗机、医疗仪器、传感器、阀门控制、精密车床、机器人、蠕动电机、阻尼减振、缓速器、望远镜空调节机构和飞机。

美国边缘技术公司EdgeTechnologies于1989年开始生产稀土超磁致伸缩材料，商业品牌为Terfenol-D，随后瑞典FeredynAB也生产销售稀土超磁致伸缩材料，产品品牌为Magmeg86。近10年来，日本、俄罗斯、英国和澳大利亚相继研制出TbDyFe2磁致伸缩材料，并有少量产品出售。据美国前沿技术公司统计，1989年世界Terfenol-D材料产量仅100公斤，1993年约1000公斤，1995年10吨，1997年70吨。美国每年用于声纳和其他装置的Terfenol-D材料价值数百万至1000万美元，声纳、液压机、机器人等装置的市场价值每年约6亿美元。最近五年，特非醇-D市场的年增长率为100%。20世纪90年代初，我国开始了稀土超磁致伸缩材料的研究，北京有色金属研究所、中科院物理所、包头稀土研究所、北京科技大学、北京钢铁研究总院等。，实验室达到了比较先进的水平。在器件研究方面，GMM应用研究已被列入& ldquo国防科学技术工业委员会& ldquo九& rdquo重点项目，近1-2年器件应用研究进展迅速，推动了稀土超磁致伸缩材料产业的发展。北京有色金属研究总院提拉法制备的TbDyFe2磁致伸缩系数高达1600ppm，并成功开发了熔化、浇铸、定向凝固、热处理一步到位的新工艺，特别适用于制备大直径？& Phi50mm ~ &φ；70mm，多规格稀土超磁致伸缩材料。稀土磁致冷材料磁致冷材料是一种用于磁致冷系统的具有磁热效应的材料。磁制冷首先给材料加一个磁场，使磁矩按照磁场的方向排列整齐，磁熵变小。然后去掉磁场，使得磁矩的方向变得杂乱，磁熵变大。此时材料从周围吸收热量，通过热交换降低周围环境的温度，从而达到制冷的目的。磁制冷材料是磁制冷机的核心部分，俗称制冷剂或制冷剂。磁致冷材料基本上都是以稀土金属为主要成分的材料或化合物，尤其是室温磁致冷几乎都是由稀土金属Gd或Gd基材料制成。这类材料是Gd3Ga5O12GGG石榴石，GGG也可用作磁泡记忆Dy:Al5O12 DAG石榴石等的晶体材料。其他材料包括Dy2Ti2O7、Dy2Ti2O7、Gd3Al5O12、GdOH3、Gd2PO33和DyPO4。目前已开发出一种新型磁制冷材料Gd5Si4Ge2，具有磁热效应大，使用温度在30k-290k左右可调的优点。美国成功研制出第一台室温磁制冷样机。用磁制冷材料替代传统制冷剂，不仅可以减少环境污染，还可以节约电能，而且制冷材料可以重复使用。此外，在超导研究中，需要液氦来冷却超导体，氦气价格昂贵。磁制冷机可以用来液化汽化的液氦，减少氦的损失。也许有一天，冰箱和空冰箱也会使用磁冰箱。低温磁制冷装置具有小型化和高效率的独特优势，广泛应用于低温物理、磁共振成像仪器、粒子加速器、空技术、远红外探测和微波接收等领域。一些专用电子系统的可靠性和灵敏度在低温环境下可以显著提高。磁制冷使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷剂。如果替代目前使用氟利昂制冷剂的冰箱、冷柜和空调制器，可以消除氟利昂制冷剂的生产和使用对环境的污染和对大气臭氧层的破坏，从而保护人类的生存环境，具有显著的环境效益和社会效益。

1984年由80多个国家签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定，为防止含氯氟烃的生产和使用对大气臭氧层的破坏，到2000年全球将限制和禁止含氯氟烃的使用。中国于1991年6月加入这一国际公约，规定到2010年禁止生产和使用含氯氟烃和氯氟烃等氟氯烃。因此，有必要加快研发新型无害制冷剂或不使用氟利昂制冷剂的其他类型制冷技术。到目前为止，在这方面的研究和发展中，发现磁制冷是制冷效率高、能耗低、无污染的制冷方式之一。从目前美国室温磁制冷技术的研究进展来看，3至5年内室温磁制冷技术有可能应用于汽车空调制系统，家用空冰箱等磁制冷装置将得到进一步发展。目前，磁制冷材料、技术和装置的研发在美国和日本处于领先水平。这些发达国家已将磁制冷技术的研究和发展列为本世纪末和21世纪初的重点研究项目。他们投入了大量的资金、人力、物力，竞争异常激烈。都想先占领这个高科技领域。稀土巨磁电阻GMR材料是指一种在外磁场作用下电阻可以显著降低的功能材料。GMR材料主要包括？普通Fe/Cr多层膜、NiFe/Cu/NiFe/FeMn自旋阀膜、Co/Cu二元或多元复合颗粒镶嵌膜、Fe/Al2O3/Fe隧道结膜、NiFe/Ag不连续多层膜和类钙钛矿RE1-xAxMnO3氧化锰膜？RE是稀土，A是碱土金属。1993年，英国的Helemolt等人首先在La2/3Ba1/3Mn3薄膜中观察到GMR效应，并提出了一系列物理和材料方面的基础和技术问题，迅速形成了世界范围内研究氧化锰GMR效应的热潮。1995年，熊光诚等人发现钙钛矿型锰氧化物Nd-Sr-Mn-O的GMR值在77K和8T外场下达到创纪录的106%。但是这种效果需要低温

1991年和1992年，中国科学院上海冶金研究所和成都电子科技大学研制成功了可直接重写的磁光盘。中国唯一一条年产40万张磁光盘的640MB生产线于1996年8月在成都电子科技大学四川天脊实业有限公司建成投产。与发达国家相比，我国稀土磁光盘的研究和生产还远远落后，迫切需要开展稀土磁光靶和磁光盘的研究。