Aktualności - Materiały ziem rzadkich w nanometrach, nowa siła w rewolucji przemysłowej

Materiały ziem rzadkich w nanometrach – nowa siła w rewolucji przemysłowej

Nanotechnologia to nowa interdyscyplinarna dziedzina, która rozwijała się stopniowo pod koniec lat 80. i na początku lat 90. Ponieważ ma ona duży potencjał tworzenia nowych procesów produkcyjnych, nowych materiałów i nowych produktów, zapoczątkuje nową rewolucję przemysłową w nowym stuleciu. Obecny poziom rozwoju nanonauki i nanotechnologii jest podobny do poziomu rozwoju komputerów i technologii informacyjnej w latach 50. Większość naukowców zaangażowanych w tę dziedzinę przewiduje, że rozwój nanotechnologii będzie miał szeroki i dalekosiężny wpływ na wiele aspektów technologii. Naukowcy uważają, że ma ona dziwne właściwości i wyjątkową wydajność. Główne efekty ograniczenia, które prowadzą do dziwnych właściwości materiałów nano ziem rzadkich, to efekt powierzchni właściwej, efekt małego rozmiaru, efekt interfejsu, efekt przezroczystości, efekt tunelowy i makroskopowy efekt kwantowy. Efekty te sprawiają, że właściwości fizyczne systemu nano różnią się od właściwości materiałów konwencjonalnych w zakresie światła, elektryczności, ciepła i magnetyzmu i prezentują wiele nowych cech. W przyszłości naukowcy będą mogli badać i rozwijać nanotechnologię w trzech głównych kierunkach: przygotowywanie i stosowanie nanomateriałów o doskonałej wydajności; Projektowanie i przygotowywanie różnych urządzeń i sprzętu nano; Wykrywanie i analizowanie właściwości nano-regionów. Obecnie nano pierwiastki ziem rzadkich mają głównie następujące kierunki zastosowań, a ich zastosowanie musi być dalej rozwijane w przyszłości.

Nanometr tlenku lantanu (La2O3)

Tlenek lantanu w nanometrach stosuje się do materiałów piezoelektrycznych, materiałów elektrotermicznych, materiałów termoelektrycznych, materiałów magnetorezystancyjnych, materiałów luminescencyjnych (niebieski proszek), materiałów do magazynowania wodoru, szkła optycznego, materiałów laserowych, różnych materiałów stopowych, katalizatorów do przygotowywania organicznych produktów chemicznych oraz katalizatorów do neutralizacji spalin samochodowych. Tlenek lantanu w nanometrach stosuje się również do lekkich folii rolniczych.

Nanometr tlenku ceru (CeO2)

Główne zastosowania nanotlenku ceru są następujące: 1. Jako dodatek do szkła, nanotlenek ceru może absorbować promienie ultrafioletowe i podczerwone i został zastosowany do szyb samochodowych. Może nie tylko zapobiegać promieniom ultrafioletowym, ale także obniżać temperaturę wewnątrz samochodu, oszczędzając w ten sposób energię elektryczną do klimatyzacji. 2. Zastosowanie nanotlenku ceru w katalizatorze oczyszczania spalin samochodowych może skutecznie zapobiegać uwalnianiu dużej ilości spalin samochodowych do powietrza. 3. Nanotlenek ceru może być stosowany w pigmentach do barwienia tworzyw sztucznych, a także w przemyśle powłokowym, atramentowym i papierniczym. 4. Zastosowanie nanotlenku ceru w materiałach polerskich jest powszechnie uznawane za wymóg wysokiej precyzji do polerowania płytek krzemowych i podłoży z monokryształów szafirowych. 5. Ponadto nanotlenek ceru można również stosować w materiałach do magazynowania wodoru, materiałach termoelektrycznych, nanotlenku ceru w elektrodach wolframowych, kondensatorach ceramicznych, ceramice piezoelektrycznej, materiałach ściernych z węglika krzemu nanotlenku ceru, surowcach do ogniw paliwowych, katalizatorach benzynowych, niektórych materiałach magnetycznych, różnych stalach stopowych i metalach nieżelaznych itp.

Nanometrowy tlenek prazeodymu (Pr6O11)

Główne zastosowania nanometrowego tlenku prazeodymu są następujące: 1. Jest szeroko stosowany w ceramice budowlanej i codziennej. Można go mieszać z szkliwem ceramicznym w celu uzyskania kolorowego szkliwa, a także może być stosowany samodzielnie jako pigment podszkliwny. Przygotowany pigment jest jasnożółty o czystym i eleganckim odcieniu. 2. Jest stosowany do produkcji magnesów trwałych i jest szeroko stosowany w różnych urządzeniach elektronicznych i silnikach. 3. Jest stosowany do katalitycznego krakingu ropy naftowej. Aktywność, selektywność i stabilność katalizy można poprawić. 4. Nanometrowy tlenek prazeodymu może być również stosowany do polerowania ściernego. Ponadto zastosowanie nanometrowego tlenku prazeodymu w dziedzinie światłowodów jest coraz bardziej rozległe. Nanometrowy tlenek neodymu (Nd2O3) Nanometrowy tlenek neodymu stał się gorącym punktem na rynku przez wiele lat ze względu na swoją wyjątkową pozycję w dziedzinie pierwiastków ziem rzadkich. Tlenek nano-neodymu jest również stosowany do materiałów nieżelaznych. Dodanie 1,5%~2,5% tlenku nano-neodymu do stopu magnezu lub aluminium może poprawić wydajność w wysokiej temperaturze, szczelność powietrza i odporność na korozję stopu i jest szeroko stosowany jako materiał lotniczy. Ponadto, nano-ytrowo-aluminiowy granat domieszkowany nano-tlenkiem neodymu wytwarza krótkofalową wiązkę laserową, która jest szeroko stosowana do spawania i cięcia cienkich materiałów o grubości poniżej 10 mm w przemyśle. W medycynie, laser Nano-YAG domieszkowany nano-Nd _ 2O _ 3 jest stosowany do usuwania ran chirurgicznych lub dezynfekcji ran zamiast noży chirurgicznych. Nanometrowy tlenek neodymu jest również stosowany do barwienia szkła i materiałów ceramicznych, produktów gumowych i dodatków.

Nanocząsteczki tlenku samaru (Sm2O3)

Główne zastosowania tlenku samaru w rozmiarze nano to: tlenek samaru w rozmiarze nano jest jasnożółty, co jest stosowane w ceramicznych kondensatorach i katalizatorach. Ponadto tlenek samaru w rozmiarze nano ma właściwości jądrowe i może być stosowany jako materiał konstrukcyjny, materiał ekranujący i materiał kontrolny reaktora energii atomowej, dzięki czemu ogromna energia generowana przez rozszczepienie jądrowe może być bezpiecznie wykorzystywana. Nanocząsteczki tlenku europu (Eu2O3) są najczęściej stosowane w luminoforach. Eu3+ jest stosowany jako aktywator czerwonego luminoforu, a Eu2+ jest stosowany jako niebieski luminofor. Y0O3:Eu3+ jest najlepszym luminoforem pod względem wydajności świetlnej, stabilności powłoki, kosztów odzyskiwania itp. i jest szeroko stosowany ze względu na poprawę wydajności świetlnej i kontrastu. Ostatnio nanotlenek europu jest również stosowany jako fosfor emisyjny wymuszony w nowym systemie diagnostyki medycznej rentgenowskiej. Nanotlenek europu może być również stosowany do produkcji kolorowych soczewek i filtrów optycznych, do magnetycznych urządzeń magazynujących bąbelki, a także może wykazać swoje zdolności w materiałach kontrolnych, materiałach osłonowych i materiałach konstrukcyjnych reaktorów atomowych. Drobnocząsteczkowy czerwony fosfor tlenku gadolinu i europu (Y2O3:Eu3+) został przygotowany przy użyciu nanotlenku itru (Y2O3) i nanotlenku europu (Eu2O3) jako surowców. Podczas stosowania go do przygotowania trójkolorowego fosforu ziem rzadkich stwierdzono, że: (a) można go dobrze i równomiernie wymieszać z proszkiem zielonym i niebieskim; (b) Dobre właściwości powlekania; (c) Ponieważ wielkość cząstek czerwonego proszku jest mała, powierzchnia właściwa wzrasta, a liczba cząstek luminescencyjnych wzrasta, ilość czerwonego proszku w trójkolorowych fosforach ziem rzadkich może zostać zmniejszona, co skutkuje niższymi kosztami.

Nanocząsteczki tlenku gadolinu (Gd2O3)

Jego główne zastosowania są następujące: 1. Jego rozpuszczalny w wodzie kompleks paramagnetyczny może poprawić sygnał obrazowania NMR ludzkiego ciała w leczeniu medycznym. 2. Tlenek siarki bazowej może być stosowany jako siatka matrycy lampy oscyloskopu i ekran rentgenowski o specjalnej jasności. 3. Tlenek nano-gadolinu w granacie nano-gadolinu galu jest idealnym pojedynczym substratem dla pamięci magnetycznego pęcherzyka. 4. Gdy nie ma ograniczenia cyklu Camota, może być stosowany jako stałe magnetyczne medium chłodzące. 5. Jest stosowany jako inhibitor do kontrolowania poziomu reakcji łańcuchowej elektrowni jądrowych w celu zapewnienia bezpieczeństwa reakcji jądrowych. Ponadto stosowanie tlenku nano-gadolinu i tlenku nano-lantanu jest pomocne w zmianie obszaru zeszklenia i poprawie stabilności termicznej szkła. Nanotlenek gadolinu może być również stosowany do produkcji kondensatorów i ekranów wzmacniających promieniowanie rentgenowskie. Obecnie na świecie podejmowane są ogromne wysiłki w celu rozwoju zastosowań nanotlenku gadolinu i jego stopów w chłodnictwie magnetycznym, co zaowocowało przełomowym postępem

Nanocząsteczki tlenku terbu (Tb4O7)

Główne obszary zastosowań są następujące: 1. Luminofory są używane jako aktywatory zielonego proszku w trójkolorowych luminoforach, takich jak matryca fosforanowa aktywowana nanotlenkiem terbu, matryca krzemianowa aktywowana nanotlenkiem terbu i matryca nanotlenku ceru glinianu magnezu aktywowana nanotlenkiem terbu, które wszystkie emitują zielone światło w stanie wzbudzonym. 2. Materiały do przechowywania magnetooptycznego. W ostatnich latach zbadano i opracowano materiały magnetooptyczne na bazie nanotlenku terbu. Dysk magnetooptyczny wykonany z amorficznej folii Tb-Fe jest używany jako element pamięci komputera, a pojemność pamięci można zwiększyć 10~15 razy. 3. Szkło magnetooptyczne, optycznie czynne szkło Faradaya zawierające nanometr tlenku terbu, jest kluczowym materiałem do produkcji rotatorów, izolatorów, annulatorów i jest szeroko stosowane w technologii laserowej. Nanometr tlenku terbu, nanometr tlenku dysprozu jest głównie stosowany w sonarze i był szeroko stosowany w wielu dziedzinach, takich jak układ wtrysku paliwa, sterowanie zaworem cieczy, mikropozycjonowanie, siłownik mechaniczny, mechanizm i regulator skrzydeł teleskopu kosmicznego samolotu. Główne zastosowania nanotlenku dysprozu Dy2O3 to:1. Nanotlenek dysprozu jest stosowany jako aktywator fosforu, a trójwartościowy nanotlenek dysprozu jest obiecującym jonem aktywującym trójkolorowe materiały luminescencyjne z pojedynczym centrum luminescencyjnym. Składa się głównie z dwóch pasm emisyjnych, jedno to emisja światła żółtego, drugie to emisja światła niebieskiego, a materiały luminescencyjne domieszkowane nanotlenkiem dysprozu mogą być stosowane jako trójkolorowe fosfory.2. Tlenek dysprozu w nanometrach jest niezbędnym surowcem metalicznym do przygotowywania stopu terfenolu z dużym magnetostrykcyjnym stopem nano-tlenku terbu i nano-tlenku dysprozu, który może realizować pewne precyzyjne czynności ruchu mechanicznego. 3. Tlenek dysprozu w nanometrach może być stosowany jako materiał do przechowywania magnetooptycznego o dużej prędkości zapisu i czułości odczytu. 4. Stosowany do przygotowywania lampy z tlenkiem dysprozu w nanometrach. Substancją roboczą stosowaną w lampie z tlenkiem dysprozu w nanometrach jest tlenek dysprozu w nanometrach, który ma zalety wysokiej jasności, dobrego koloru, wysokiej temperatury barwowej, małych rozmiarów i stabilnego łuku, i był stosowany jako źródło światła do filmów i drukowania. 5. Tlenek dysprozu w nanometrach jest stosowany do pomiaru widma energii neutronów lub jako pochłaniacz neutronów w przemyśle energii atomowej ze względu na duży przekrój poprzeczny wychwytu neutronów.

Ho _ 2O _ 3 Nanometr

Główne zastosowania tlenku nano-holmu są następujące: 1. Jako dodatek do lampy metalohalogenowej, lampa metalohalogenowa jest rodzajem lampy wyładowczej, która jest rozwijana na bazie lampy rtęciowej wysokociśnieniowej, a jej cechą charakterystyczną jest to, że żarówka jest wypełniona różnymi halogenkami ziem rzadkich. Obecnie stosuje się głównie jodki ziem rzadkich, które emitują różne linie widmowe podczas wyładowań gazu. Substancją roboczą stosowaną w lampie nano-tlenku holmu jest jodek tlenku nano-holmu, który może uzyskać wyższe stężenie atomów metalu w strefie łuku, znacznie poprawiając w ten sposób wydajność promieniowania. 2. Nanometrowy tlenek holmu może być stosowany jako dodatek do żelaza itru lub granatu itru i glinu; 3. Tlenek nano-holmu może być stosowany jako granat itrowo-żelazowo-aluminiowy (Ho:YAG), który może emitować laser 2μm, a szybkość absorpcji ludzkiej tkanki przez laser 2μm jest wysoka. Jest prawie o trzy rzędy wielkości wyższa niż Hd:YAG0. Dlatego też, podczas stosowania lasera Ho:YAG do operacji medycznych, może on nie tylko poprawić wydajność i dokładność operacji, ale także zmniejszyć obszar uszkodzeń termicznych do mniejszego rozmiaru. Swobodna wiązka generowana przez kryształ nano-tlenku holmu może eliminować tłuszcz bez generowania nadmiernego ciepła, zmniejszając w ten sposób uszkodzenia termiczne spowodowane przez zdrowe tkanki. Podaje się, że leczenie jaskry za pomocą nanometrowego lasera tlenku holmu w Stanach Zjednoczonych może zmniejszyć ból chirurgiczny. 4. W magnetostrykcyjnym stopie Terfenol-D, niewielka ilość nano-rozmiarowego tlenku holmu może być również dodana w celu zmniejszenia zewnętrznego pola wymaganego do nasycenia stopu.5. Ponadto włókna światłowodowe domieszkowane nanotlenkiem holmu można wykorzystać do produkcji urządzeń komunikacji optycznej, takich jak lasery światłowodowe, wzmacniacze światłowodowe, czujniki światłowodowe itp. Będą one odgrywać ważniejszą rolę we współczesnej szybkiej komunikacji światłowodowej.

Nanometr tlenku itru (Y2O3)

Główne zastosowania nanotlenku itru są następujące: 1. Dodatki do stali i stopów metali nieżelaznych. Stop FeCr zwykle zawiera 0,5%~4% nanotlenku itru, który może zwiększyć odporność na utlenianie i ciągliwość tych stali nierdzewnych. Po dodaniu odpowiedniej ilości mieszanego tlenku itru bogatego w nanometry tlenku itru do stopu MB26, kompleksowe właściwości stopu zostały wczoraj wyraźnie poprawione. Może zastąpić niektóre średnie i mocne stopy aluminium w przypadku naprężonych elementów samolotów; Dodanie niewielkiej ilości nanotlenku itru do stopu Al-Zr może poprawić przewodność stopu; Stop został przyjęty przez większość fabryk drutu w Chinach. Nanotlenek itru został dodany do stopu miedzi w celu poprawy przewodności i wytrzymałości mechanicznej. 2. Materiał ceramiczny azotku krzemu zawierający 6% nanotlenku itru i 2% aluminium. Może być stosowany do opracowywania części silników. 3. Wiercenie, cięcie, spawanie i inne obróbki mechaniczne są wykonywane na dużych elementach przy użyciu wiązki lasera nano-neodymowego z granatem aluminiowym o mocy 400 watów. 4. Ekran mikroskopu elektronowego złożony z monokryształu granatu Y-Al ma wysoką jasność fluorescencji, niską absorpcję światła rozproszonego oraz dobrą odporność na wysoką temperaturę i zużycie mechaniczne. 5. Stop o wysokiej strukturze nanotlenku itru zawierający 90% nanotlenku gadolinu może być stosowany w lotnictwie i innych sytuacjach wymagających niskiej gęstości i wysokiej temperatury topnienia. 6. Materiały przewodzące protony w wysokiej temperaturze zawierające 90% nanotlenku itru mają duże znaczenie dla produkcji ogniw paliwowych, ogniw elektrolitycznych i czujników gazowych wymagających wysokiej rozpuszczalności wodoru. Ponadto nanotlenek itru jest również stosowany jako materiał odporny na natryskiwanie w wysokiej temperaturze, rozcieńczalnik paliwa reaktora atomowego, dodatek do materiału magnesu trwałego i getter w przemyśle elektronicznym.

Oprócz powyższego, nano tlenki ziem rzadkich mogą być również stosowane w materiałach odzieżowych do ochrony zdrowia ludzi i środowiska. Wszystkie obecne jednostki badawcze mają pewne kierunki: anty-ultrafioletowe; Zanieczyszczenie powietrza i promieniowanie ultrafioletowe sprzyjają chorobom skóry i nowotworom skóry; Zapobieganie zanieczyszczeniom utrudnia przywieranie zanieczyszczeń do odzieży; Jest również badany w kierunku zapobiegania utrzymywaniu ciepła. Ponieważ skóra jest twarda i łatwo się starzeje, jest najbardziej podatna na pleśń w deszczowe dni. Skórę można zmiękczyć poprzez wybielanie nano tlenkiem ceru ziem rzadkich, który nie jest łatwy do starzenia i pleśni, a także jest wygodny w noszeniu. W ostatnich latach materiały nanopowłokowe są również przedmiotem badań nad nanomateriałami, a główne badania koncentrują się na powłokach funkcjonalnych. Y2O3 o długości 80 nm w Stanach Zjednoczonych może być stosowany jako powłoka ekranująca podczerwień. Efektywność odbijania ciepła jest bardzo wysoka. CeO2 ma wysoki współczynnik załamania światła i wysoką stabilność. Gdy do powłoki dodane zostaną nanocząstki tlenku itru, nanocząstki tlenku lantanu i nanocząstki tlenku ceru, ściana zewnętrzna może być odporna na starzenie, ponieważ powłoka ściany zewnętrznej łatwo się starzeje i odpada, ponieważ farba jest wystawiona na działanie promieni słonecznych i ultrafioletowych przez długi czas, a po dodaniu tlenku ceru i tlenku itru może być odporna na promieniowanie ultrafioletowe. Co więcej, jej wielkość cząstek jest bardzo mała, a nanocząstki tlenku ceru są stosowane jako pochłaniacz promieniowania ultrafioletowego, który ma być stosowany w celu zapobiegania starzeniu się produktów z tworzyw sztucznych z powodu promieniowania ultrafioletowego, zbiorników, samochodów, statków, zbiorników do magazynowania ropy naftowej itp., co może najlepiej chronić duże zewnętrzne billboardy i zapobiegać pleśni, wilgoci i zanieczyszczeniom wewnętrznych powłok ściennych. Ze względu na małą wielkość cząstek kurz nie przywiera łatwo do ściany. Można go również szorować wodą. Istnieje jeszcze wiele zastosowań nanocząstek tlenków ziem rzadkich, które należy dalej badać i rozwijać, i szczerze mamy nadzieję, że będzie to miało świetlaną przyszłość.