“稀土”是从18世纪沿用下来的名称，因为当时用以提取这类元素的矿物比较少，而且只能获得外观似碱士（氧化钙）的稀土氧化物，故得此名。而稀有金属是由于它在地壳中的含量与铁、镁等大量矿藏相比较为稀少而得名。那么两者有什么关系呢？
其实稀有金属的含义很广，包括了稀有轻金属、稀有难熔金属、稀散金属、稀土金属、贵金属、天然放射性金属、半导体材料等七大类金属，稀土金属只是其中的一类，不能以偏盖全！
稀上名“稀”，但今天早已不是稀有材料，其使用量已从几毫克到几千吨；稀土也并非稀少，约占地壳组成的0．01756％。地壳中所含的稀土比锌、铅、锡、钼、钨和贵金属多几十倍甚至几百倍。通常将稀土元素分为两组：铈组属轻稀土，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕；钇组属重稀土，包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇。稀土金属在物理和化学性质方面极其相似，在稀土矿床中往往几种元素伴生，不易获得纯的单一稀土金属。，稀土和稀土产品的生产最早开始于1885年。1886年德国发明硝酸钍——稀土白炽灯罩并获得专利，用二氧化钍（加1％二氧化铈）制造灯网，可获得很高的亮度。从20世纪60年代以后，稀土应用逐渐形成了石油化工、玻璃陶瓷工业和治金工业三大支柱。除了稀土金属以外，稀有金属还有许多其他成员。
由于稀有金属具有许多特殊的性能，在国民经济的许多部门中起着越来越重要的作用，稀有金属的广泛应用被作为现代科学技术发展的重要标志。如广泛用于大规模集成电路的储器件，用于静电印刷的硒电子照相光感受器、超导材料中不可或缺的添加剂、帮助彩色电视机出彩的荧光粉都有稀有、稀土元素的身影。尽管我们人类不常见，甚至听来觉得陌生，但它们早已是我们密不可分的好朋友，在现代高技术生产部门尽职尽责地为人类服务。
展示陶瓷新容的透明陶瓷
陶瓷作为理想的绝缘材料，在电力和电子行业有广泛应用，与玻璃相比较，陶瓷的强度高，耐火性好，能抵抗化学腐蚀，能经受放射性物质的强烈辐照。但传统的陶瓷不透明，以致许多场合，特别是在照明电器上无法应用。因此，在20世纪50年代，如何使陶瓷透明化成了一个及需攻克的难关。
美国通用电器公司的陶瓷专家发现，陶瓷不透明的主要原因是陶瓷中存在许多微小气孔，当一束光线照射到陶瓷表面时，微气孔由于对光线具有很强的散射能力，把大部分光线散射到四面八方，最后被陶瓷所吸收。为了赶走横在光线前进道路上的“拦路虎”——微气孔，专家们采取了三项技术措施：首先，烧制陶瓷所用的原料要有很高的纯度和细度，而且颗粒要均匀；其次，加入少量的氧化镁作添加剂，来减慢陶瓷结晶过程中晶粒长大的速度，以便通过晶粒边界的缓慢移动，把微气孔赶出；第三，在加热炉中通入氢气，因为氢气分子较小，易于将坯体中的空气置换出来，而在烧治过程中又容易通过晶格扩散到晶界，最后被彻底排除。通过精心的实验，科布尔及其助手们于1957年制成了世界上第一块完全透明的氧化铝陶瓷，宣告了透明陶瓷的诞生！
自从第一块透明氧化铝陶瓷诞生以来，透明陶瓷家族真是人丁兴旺，成员已发展到几十位。氧化物陶瓷有氧化铝、氧化镁、氧化钇、氧化钍等透明陶瓷；复合氧化物陶瓷类有铝镁尖晶石、锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷；非氧化物陶瓷类有氟化镁、萤石、氟化镧等透明陶瓷。这些透明陶瓷可用于高压钠灯的发光管、光学滤光片和光学检波器基料、高温炉窗口、原子能反应堆的中心减速剂和反射剂及激光物质等。除了上述能透过可见光的透明陶瓷外，还有能透过红外线的陶瓷，如硫化锌、硒化锌、碲化镉、砷化镓等透红外陶瓷，可用于火箭导弹及宇航器的红外窗口和整流罩、红外输出器钟罩、红外发生器管壳、红外透镜及激光工作物质等。
异军突起的微晶玻璃
我们都知道玻璃是一种透明、易碎的材料，是由熔融物冷却硬化而成的非晶态固体，其内部物质分子来不及排列成整齐的队伍就凝固了，基本上保持液态时的格架，比较杂乱。但玻璃中的分子不像液体中的分子那样自由移动，而只能在极小的区域内振动，因此，玻璃就像是被“冻结的液体”。那么怎样能使玻璃内部物质结晶呢？
就如空气中的水蒸气要以尘埃为凝聚核心才能形成水滴一样，玻璃结晶也要有适当的核心，金、银、铜等金属元素和氧化钛、氧化锆等氧化物可以作为结晶核心，还要在一定的温度条件下热处理后，才能形成具有一定结晶程度的玻璃。结晶相一般是多晶结构，晶体一般小于0．1微米，结晶相在玻璃中的数量一般为50％～90％。微晶玻璃的结构、性能及生产方法与陶瓷和玻璃都有所不同，而性能兼具两者的特点，成为一类独特的材料，因此又称为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。
微晶玻璃膨胀系数变化范围大，机械强度高，化学稳定性及热稳定性好。微晶玻璃按结晶化原理分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃，按性能分为耐高温、耐热冲击、高强度、高硬耐磨、可切削、耐腐蚀、低膨胀、低介电损耗、强介电性玻璃等。微晶玻璃具有十分广泛的用途，可用作雕花玻璃，在玻璃上雕刻出栩栩如生的图案，制成高级装饰品和艺术珍品；可用作天文望远镜的镜片；广泛用作厨房用具、热工仪表、医学和建筑材料；可以用作火箭、人造卫星和航天飞机的结构材料；在机械工业上可用以制作滚动轴承、汽轮机叶片、高速切削刀具、热交换器、化工用泵和管道以及其他要求耐磨、耐蚀、耐热的机械零件。此外，微晶玻璃还有一些特殊的功能和用途，例如，有生物活性的微晶玻璃可加工成人工骨关节、人工牙等，有磁性的微晶玻璃可以制造计算机记忆元件。
坚不可摧的安全玻璃
1998年2月9日夜，格鲁吉亚总统谢瓦尔德纳泽在乘一辆奔驰汽车回家途中，突然，从夜色笼罩下的密林里窜出20名杀手，向总统座车疯狂扫射并投掷手榴弹，汽车伤痕累累，但幸运的是谢瓦尔德纳泽毫发无损！这要归功于德国政府赠送给他的这辆价值50万美元的奔驰牌防弹汽车。它安装了一种安全玻璃——防弹玻璃。安全玻璃是由坚韧的塑料内层（PVB）将两片玻璃在一定温度和压力下粘结而成，也称为夹层玻璃或胶合玻璃，其塑料内层可以吸收冲击和爆炸过程中所产生的部分能量和冲击波压力，即使被震碎也不会四散飞溅。安全玻璃具有良好的安全性，抗冲击性和抗穿透性，具有防盗、防弹、防爆功能。
建筑物使用安全玻璃，可以抵御子弹或每小时100千米的飓风中所夹杂碎石的攻击，这对主体玻璃结构的现代建筑具有特别重要的意义。
针对住宅和商业区的盗窃是经常发生的，盗贼的目标往往是那些易于得手且不易被发现的目标。玻璃门窗通常是受攻击的目标，安全玻璃能抵御锤子、铁棍和砖头击打，犯罪分子常用作盗窃工具的无声玻璃切割刀对它也无可奈何，可有效地阻止或延迟罪犯盗窃和强行侵入，大大提高了防范效果。
安全玻璃通常用在一些重要设施，如银行大门、贵重物品陈列柜、监狱和教养所的门窗等。而高强度安全玻璃能在一段时间内抵御穿透，为其他装置作出反应赢得足够的时间。世界上一些最著名的文物，如《蒙娜丽莎》和《独立宣言》就是用安全玻璃保护的。
防弹玻璃是由多层玻璃与多层PVB中间膜粘结加工而成，它可抵御住手枪、步枪甚至炸弹爆炸的强烈冲击。在全球城市恐怖爆炸事件中，玻璃碎片是造成人员伤害的主要原因。爆炸发生时，玻璃碎片像雨点一样横飞，甚至可以飞到几千米以外的地方，造成的受伤害人数占到90％以上。夹层玻璃在爆炸事件中即使被震碎，仍可完整地保留在框中，大大降低了玻璃碎片对人的伤害。
更加牢固的新型玻璃
美国宾夕法尼亚大学研究人员在《科学》杂志上撰文说，一种新的玻璃回火法能够防止微小裂缝变成大裂缝，并且可使窗户、计算机屏幕和汽车的挡风玻璃更为坚固和清晰。
科学家说，这种新方法不仅使玻璃更坚固，而且当出现危险的裂缝时能够使人们看到破裂的前兆。常规的回火方法利用热或者化学制品增加玻璃的强度。但是这种方法使人们难以预测玻璃将在何处破裂，并且使得仅仅一条不稳定的裂缝就能导致玻璃在没有先兆的情况下破碎。
文章阐述了在表面以下集拢一层原子如何使玻璃更坚固并且减小强度变化，即工程师们在设计玻璃产品时考虑的强度极限范围。
从事这项研究的州立宾夕法尼亚大学材料科学家戴维·格林说：“我们已能够增加玻璃的强度并且降低强度变化。”
当玻璃较为平稳地破裂时，在玻璃破碎前更换汽车挡风玻璃和窗户上的玻璃等会容易得多。缩小强度极限的范围也能使很多玻璃产品质量更好。
工程师通常使用超过所需强度和重量的玻璃，因为他们是按照最低强度极限来设计的。而减少强度变化可使工程师使用较薄的玻璃，这样玻璃不仅更轻而且更透明。格林说，这可使汽车挡风玻璃更为坚固和轻便，并且使计算机屏幕上的图像更清晰。
格林的研究小组说，使玻璃更坚固的关键是增加表面以下的回火程度。格林解释说，较下面的玻璃层像一道屏障一样可阻止裂缝通过。
他说：“未经处理的玻璃或者按常规方法处理的玻璃在出现裂缝时，裂缝会迅速蔓延并导致玻璃破碎，而在经过新法处理的玻璃上，小裂缝虽然在表面形成，但是蔓延的趋势很快会被压缩过的玻璃层抑制。”
引导光前进的玻璃纤维
光在光导纤维里的传输，就像橡皮管里的水一样。从光导纤维的一端射入一束光线，即使将光导纤维弄弯，光线也会循着管道从另一端射出。
当光线在一种介质中传播时，它是直线行进的；但在两种介质的界面，比如光线从水中射向水面时，它要发生光的反射和折射。反射的结果使光线改变方向继续在水中传播，折射的结果使光线偏转一定的角度进入到空气中。光线的分配与光线和水面的夹角有关，角度越小，反射光线占的份额越大，当这个角度小于一定值时，所有的光线都将被反射留在水中，而无法进人到空气里，这时出现了全反射现象。全反射现象只发生在光线由折射率大的物质进入折射率小的物质的情况下。
光导纤维利用了光的全反射作用。它的芯线是透明度极高的玻璃细丝，外面包有折射率比它小得多的外皮包层。这样，进入芯线的光线只能沿着纤维在芯线与外皮包层的界面发生全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛是被外皮包层紧紧地封闭在芯线内。光线在任何介质中传播都会因吸收和散射而损耗，但可以采取一些相应的措施来减少光在长距离传输时的损失。这包括：采用超纯石英玻璃以减少光导纤维中的杂质；尽量改善玻璃内部结构上的均匀性；采用长波长的激光进行传导，以提高光导纤维的传送效果。
光导纤维在现代科学技术中有重要应用，它是现代通信技术中的重要材料，在医学领域也有不俗表现。
相比于以往的普通电缆，光纤通信有着突出的优点。它的信息容量大得惊人，发丝粗细的光纤可通几万路电话或2000路电视。而且光纤通信用激光作载波，不受外界电磁场干扰，具有很高的稳定性和保密性。
光纤还是医生的得力助手。我们熟悉的内窥镜就是用光纤做的，有一种激光光纤药头内窥镜碎石系统，利用胃镜把带有微型炸药的光纤导管送入胃中，沿光纤通入激光引炸炸药，击碎结石，再用胃镜将结石取出，去除病患。如果通过细微的光纤用高强度的激光来切除人体病变部位，不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了痛苦，而且部位准确，手术的效果很好。
硬度惊人的人造金刚石
钻石由金刚石加工琢磨而成，是珠宝中的贵族，天然金刚石的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年的“苦修”转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。
金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝，在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制造人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。一个世纪以后，石墨——碳的另一种单质形式被发现了，人们便尝试模拟自然过程，让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间，需要2000℃高温和5．5万个大气压的特殊条件。
1955年，美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备，得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体，从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河，现在它们的年产量在20吨左右；不久，杜邦公司发明了爆炸法，利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了几毫米大小的人造金刚石。
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒，在密度和硬度上都要低一些。即便如此，它的耐磨性也是数一数二的，仅5微米厚的薄膜，寿命也比硬质合金钢长10倍以上。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜作耐磨涂层，可以大大扩展它们的用途，开发性能优越又经济的产品。更重要的是，薄膜的出现使金刚石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱，使其优异的热、电、声光性能得以充分发挥。目前，金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面，其发展速度惊人，在高科技领域的发展前景更加诱人。
新型的半导体材料
美国佛罗里达大学研究人员宣布，他们在新半导体的设计方面取得突破，从而率先为一种新型电子开关开发出重要的基础材料，这种基础材料很可能提供平稳的不间断的电力供应。这项研究成果可能成为21世纪汽车工业和尖端军事硬件使用的重要材料，行业杂志《化合物半导体》对这项研究成果作了介绍。
佛罗里达大学四位材料学教授和两位化学工程教授用氮化镓材料设计了一种称之为“金属氧化物半导体场效应晶体管”的基本电子结构。
佛罗里达大学的科学家和圣巴巴拉加州大学的科学家们还最先设计并展示了一种与之相关的“双极晶体管”。
