Nadir torpaq elementləriyeni enerji və materiallar kimi yüksək texnologiyanın inkişafı üçün əvəzsizdir və aerokosmik, milli müdafiə və hərbi sənaye kimi sahələrdə geniş tətbiq dəyərinə malikdir.Müasir müharibənin nəticələri göstərir ki, nadir torpaq silahları döyüş meydanında üstünlük təşkil edir, nadir torpaq texnoloji üstünlükləri hərbi texnoloji üstünlükləri təmsil edir və resursların olması təmin edilir.Buna görə də, nadir torpaqlar həm də dünyanın əsas iqtisadiyyatlarının uğrunda rəqabət apardığı strateji resurslara çevrilib və nadir torpaqlar kimi əsas xammal strategiyaları çox vaxt milli strategiyalara yüksəlir.Avropa, Yaponiya, ABŞ və digər ölkələr və bölgələr nadir torpaq kimi əsas materiallara daha çox diqqət yetirirlər.2008-ci ildə nadir torpaq materialları Birləşmiş Ştatların Enerji Departamenti tərəfindən "əsas materiallar strategiyası" kimi siyahıya alındı;2010-cu ilin əvvəlində Avropa İttifaqı nadir torpaqların strateji ehtiyatının yaradılmasını elan etdi;2007-ci ildə Yaponiyanın Təhsil, Mədəniyyət, Elm və Texnologiya Nazirliyi, eləcə də İqtisadiyyat, Sənaye və Texnologiya Nazirliyi artıq “Element Strategiya Planı” və “Nadir metalların alternativ materialları” planını təklif etmişdi.Onlar resurs ehtiyatları, texnoloji tərəqqi, resursların əldə edilməsi və alternativ materialların axtarışında davamlı tədbirlər və siyasətlər həyata keçirmişlər.Bu məqalədən başlayaraq redaktor bu nadir torpaq elementlərinin mühüm və hətta əvəzedilməz tarixi inkişaf missiyalarını və rollarını ətraflı şəkildə təqdim edəcəkdir.
Terbium ağır nadir torpaqlar kateqoriyasına aiddir, yer qabığında cəmi 1,1 ppm az bolluq təşkil edir.Terbium oksidiümumi nadir torpaqların 0,01%-dən azını təşkil edir.Tərkibində ən çox terbium olan yüksək itrium ionlu ağır nadir torpaq filizində belə, terbiumun miqdarı ümumi nadir torpaqların yalnız 1,1-1,2%-ni təşkil edir ki, bu da onun nadir torpaq elementlərinin “nəcib” kateqoriyasına aid olduğunu göstərir.Terbium süniliyə və nisbətən yumşaq teksturaya malik, bıçaqla kəsilə bilən gümüşü boz metaldır;Ərimə temperaturu 1360 ℃, qaynama nöqtəsi 3123 ℃, sıxlıq 8229 4kg/m3.1843-cü ildə terbiumun kəşfindən bəri 100 ildən çox müddət ərzində onun qıtlığı və dəyəri uzun müddət praktik tətbiqinə mane olmuşdur.Yalnız son 30 ildə terbium öz unikal istedadını nümayiş etdirdi.
Terbiumun kəşfi
Eyni müddət ərzindəlantankəşf edildi, İsveçli Karl G. Mosander əvvəlcə kəşf edilənləri təhlil etdiitriumvə 1842-ci ildə bir hesabat dərc edərək, ilkin kəşf edilmiş itrium torpağının tək element oksidi deyil, üç elementin oksidi olduğunu aydınlaşdırır.1843-cü ildə Mossander itrium yer üzərində apardığı tədqiqatlar nəticəsində terbium elementini kəşf etdi.O, hələ də onlardan birinə itrium torpaq, birinin adını verdierbium oksidi.Yalnız 1877-ci ildə Tb element simvolu ilə rəsmi olaraq terbium adlandırıldı.Onun adlandırılması itrium filizinin ilk kəşf edildiyi İsveçin Stokholm yaxınlığındakı Ytterby kəndindən qaynaqlanan itriumla eyni mənbədən gəlir.Terbiumun və digər iki elementin - lantan və erbiumun kəşfi nadir torpaq elementlərinin kəşfinə ikinci qapını açdı və onların kəşfinin ikinci mərhələsini qeyd etdi.İlk dəfə 1905-ci ildə G. Urban tərəfindən təmizlənmişdir.
Mossander
Terbiumun tətbiqi
-nin tətbiqiterbiuməsasən yüksək texnoloji sahələri əhatə edir, bunlar texnologiya tutumlu və bilik tələb edən qabaqcıl layihələr, eləcə də əhəmiyyətli iqtisadi səmərə verən, cəlbedici inkişaf perspektivləri olan layihələr.Əsas tətbiq sahələrinə aşağıdakılar daxildir: (1) qarışıq nadir torpaqlar şəklində istifadə olunur.Məsələn, kənd təsərrüfatı üçün nadir torpaq gübrəsi və yem əlavəsi kimi istifadə olunur.(2) Üç əsas flüoresan tozda yaşıl toz üçün aktivator.Müasir optoelektronik materiallar müxtəlif rəngləri sintez etmək üçün istifadə oluna bilən üç əsas fosfor rənginin, yəni qırmızı, yaşıl və mavinin istifadəsini tələb edir.Və terbium bir çox yüksək keyfiyyətli yaşıl floresan tozların əvəzsiz komponentidir.(3) Magneto optik saxlama materialı kimi istifadə olunur.Amorf metal terbium keçid metal ərintisi nazik filmlər yüksək performanslı maqnito optik disklərin istehsalı üçün istifadə edilmişdir.(4) Magneto optik şüşə istehsalı.Tərkibində terbium olan Faraday fırlanan şüşə lazer texnologiyasında rotatorların, izolyatorların və sirkulyatorların istehsalı üçün əsas materialdır.(5) Terbium disprosium ferromaqnitostriktiv ərintinin (TerFenol) inkişafı və inkişafı terbium üçün yeni tətbiqlər açdı.
Əkinçilik və heyvandarlıq üçün
Nadir torpaq terbiumbitkilərin keyfiyyətini yaxşılaşdıra və müəyyən konsentrasiya diapazonunda fotosintez sürətini artıra bilər.Terbiumun kompleksləri yüksək bioloji aktivliyə malikdir, terbiumun üçlü kompleksləri olan Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O isə geniş spektrli antibakterial təsirə malik Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis və Escherichia coli-yə yaxşı antibakterial və bakterisid təsir göstərir. xassələri.Bu komplekslərin tədqiqi müasir bakterisid preparatların yeni tədqiqat istiqamətini təmin edir.
Lüminesans sahəsində istifadə olunur
Müasir optoelektronik materiallar müxtəlif rəngləri sintez etmək üçün istifadə oluna bilən üç əsas fosfor rənginin, yəni qırmızı, yaşıl və mavinin istifadəsini tələb edir.Və terbium bir çox yüksək keyfiyyətli yaşıl floresan tozların əvəzsiz komponentidir.Nadir torpaq rəngli televizor qırmızı flüoresan tozunun doğulması itrium və europium tələbini stimullaşdırdısa, terbiumun tətbiqi və inkişafı lampalar üçün nadir torpaq üç əsas rəngli yaşıl flüoresan toz tərəfindən təşviq edilmişdir.1980-ci illərin əvvəllərində Philips dünyanın ilk yığcam enerjiyə qənaət edən flüoresan lampasını icad etdi və onu tez bir zamanda qlobal miqyasda tanıtdı.Tb3+ionları 545nm dalğa uzunluğu ilə yaşıl işıq yaya bilər və demək olar ki, bütün nadir torpaq yaşıl flüoresan tozları aktivator kimi terbiumdan istifadə edir.
Rəngli TV katod şüa boruları (CRT) üçün istifadə edilən yaşıl flüoresan toz həmişə əsasən ucuz və səmərəli sink sulfid əsasında olmuşdur, lakin terbium tozu həmişə Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ və LaOBr: Tb3+.Böyük ekranlı yüksək dəqiqlikli televiziyanın (HDTV) inkişafı ilə CRT-lər üçün yüksək performanslı yaşıl flüoresan tozları da hazırlanır.Məsələn, yüksək cərəyan sıxlığında əla lüminesans səmərəliliyinə malik olan Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ və Y2SiO5: Tb3+ tərkibli hibrid yaşıl flüoresan toz xaricdə hazırlanmışdır.
Ənənəvi rentgen floresan tozu kalsium volframdır.1970 və 1980-ci illərdə sensibilizasiya ekranları üçün nadir torpaq flüoresan tozları hazırlanmışdır, məsələn, terbiumla aktivləşdirilmiş lantan sulfid oksidi, terbiumla aktivləşdirilmiş lantan bromid oksidi (yaşıl ekranlar üçün) və terbiumla aktivləşdirilmiş itrium sulfid oksidi.Kalsium volfram ilə müqayisədə, nadir torpaq flüoresan tozu xəstələr üçün rentgen şüalanma müddətini 80% azalda bilər, rentgen filmlərinin həllini yaxşılaşdırır, rentgen borularının ömrünü uzatır və enerji istehlakını azalda bilər.Terbium, həmçinin tibbi rentgen gücləndirici ekranlar üçün flüoresan toz aktivatoru kimi istifadə olunur ki, bu da rentgen şüalarının optik təsvirlərə çevrilməsinin həssaslığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra, rentgen filmlərinin aydınlığını yaxşılaşdıra və rentgen şüalarının məruz qalma dozasını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. insan bədəninə şüalar (50% -dən çox).
Terbiumyeni yarımkeçirici işıqlandırma üçün mavi işıqla həyəcanlanan ağ LED fosforda aktivator kimi də istifadə olunur.O, həyəcan verici işıq mənbələri kimi mavi işıq yayan diodlardan istifadə edərək, terbium alüminium maqnito-optik kristal fosforlar istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər və yaradılan flüoresan təmiz ağ işıq yaratmaq üçün həyəcan işığı ilə qarışdırılır.
Terbiumdan hazırlanan elektrolüminessent materiallara əsasən aktivator kimi terbium olan sink sulfid yaşıl flüoresan toz daxildir.Ultrabənövşəyi şüalanma altında, terbiumun üzvi kompleksləri güclü yaşıl flüoresan buraxa bilər və nazik təbəqə elektroluminesans materialları kimi istifadə edilə bilər.Nadir torpaq üzvi kompleksinin elektrolüminessent nazik təbəqələrinin tədqiqində əhəmiyyətli irəliləyiş əldə olunsa da, praktiklik baxımından hələ də müəyyən bir boşluq var və nadir torpaq üzvi kompleksi elektrolüminessent nazik təbəqələr və qurğular üzərində tədqiqatlar hələ də dərindədir.
Terbiumun flüoresan xüsusiyyətləri də flüoresan zondlar kimi istifadə olunur.Ofloksasin terbium (Tb3+) kompleksi və deoksiribonuklein turşusu (DNT) arasındakı qarşılıqlı əlaqə, ofloksasin terbiumunun (Tb3+) flüoresan zondu kimi flüoresan və udma spektrlərindən istifadə etməklə tədqiq edilmişdir.Nəticələr göstərdi ki, ofloksasin Tb3+zondu DNT molekulları ilə bir yiv meydana gətirə bilər və deoksiribonuklein turşusu ofloksasin Tb3+ sisteminin flüoresansını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.Bu dəyişikliyə əsasən dezoksiribonuklein turşusunu təyin etmək olar.
Maqnit optik materiallar üçün
Maqnito-optik materiallar kimi tanınan Faraday effektli materiallar lazerlərdə və digər optik cihazlarda geniş istifadə olunur.Maqnitooptik materialların iki ümumi növü var: maqnitooptik kristallar və maqnitooptik şüşə.Onların arasında maqnito-optik kristallar (məsələn, itrium dəmir qranat və terbium qallium qranat) tənzimlənən iş tezliyi və yüksək istilik sabitliyi üstünlüklərinə malikdir, lakin onlar bahalı və istehsalı çətindir.Bundan əlavə, Faraday fırlanma bucaqları yüksək olan bir çox maqnito-optik kristallar qısa dalğa diapazonunda yüksək udma qabiliyyətinə malikdir, bu da onların istifadəsini məhdudlaşdırır.Magneto optik kristallarla müqayisədə, maqnito optik şüşə yüksək keçiricilik üstünlüyünə malikdir və böyük bloklara və ya liflərə çevrilmək asandır.Hazırda yüksək Faraday effektinə malik maqnito-optik eynəklər əsasən nadir torpaq ionları qatqılı eynəklərdir.
Magneto optik saxlama materialları üçün istifadə olunur
Son illərdə multimedia və ofis avtomatlaşdırmasının sürətli inkişafı ilə yeni yüksək tutumlu maqnit disklərinə tələbat artır.Amorf metal terbium keçid metal ərintisi nazik filmlər yüksək performanslı maqnito optik disklərin istehsalı üçün istifadə edilmişdir.Onların arasında TbFeCo alaşımlı nazik film ən yaxşı performansa malikdir.Geniş miqyasda terbium əsaslı maqnito-optik materiallar hazırlanmış və onlardan hazırlanmış maqnito-optik disklər kompüterin saxlanması komponentləri kimi istifadə olunur, saxlama qabiliyyəti 10-15 dəfə artır.Onlar böyük tutumlu və sürətli çıxış sürətinin üstünlüklərinə malikdir və yüksək sıxlıqlı optik disklər üçün istifadə edildikdə on minlərlə dəfə silinə və örtülə bilər.Onlar elektron informasiya saxlama texnologiyasında mühüm materiallardır.Görünən və yaxın infraqırmızı zolaqlarda ən çox istifadə edilən maqnito-optik material Faraday rotatorları və izolyatorlarının istehsalı üçün ən yaxşı maqnito-optik material olan Terbium Gallium Garnet (TGG) monokristaldır.
Maqnit optik şüşə üçün
Faraday maqnit optik şüşəsi görünən və infraqırmızı bölgələrdə yaxşı şəffaflığa və izotropiyaya malikdir və müxtəlif mürəkkəb formalar yarada bilər.Böyük ölçülü məhsullar istehsal etmək asandır və optik liflərə çəkilə bilər.Buna görə də, maqnito-optik izolyatorlar, maqnito-optik modulyatorlar və fiber optik cərəyan sensorları kimi maqnito-optik cihazlarda geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir.Böyük maqnit momenti və görünən və infraqırmızı diapazonda kiçik udma əmsalı sayəsində Tb3+ionları maqnit optik eynəklərdə çox istifadə edilən nadir torpaq ionlarına çevrilmişdir.
Terbium disprosium ferromaqnitostriktiv ərintisi
20-ci əsrin sonunda, dünya texnoloji inqilabının davamlı olaraq dərinləşməsi ilə yeni nadir torpaq tətbiqi materialları sürətlə ortaya çıxdı.1984-cü ildə Ayova Dövlət Universiteti, ABŞ Enerji Departamentinin Ames Laboratoriyası və ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin Səthi Silahların Tədqiqat Mərkəzi (sonradan yaradılmış Edge Technology Corporation (ET REMA) əsas heyəti buradan gəldi) yeni nadir silah yaratmaq üçün əməkdaşlıq etdilər. yerin ağıllı materialı, yəni terbium disprosium ferromaqnit maqnitostriktiv material.Bu yeni ağıllı material elektrik enerjisini tez mexaniki enerjiyə çevirmək üçün əla xüsusiyyətlərə malikdir.Bu nəhəng maqnitostriktiv materialdan hazırlanmış sualtı və elektroakustik çeviricilər dəniz avadanlıqlarında, neft quyularını aşkar edən dinamiklərdə, səs-küyə və vibrasiyaya nəzarət sistemlərində, okean kəşfiyyatı və yeraltı rabitə sistemlərində uğurla konfiqurasiya edilmişdir.Buna görə də, terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv material yaranan kimi, dünyanın sənayeləşmiş ölkələrindən geniş diqqət aldı.Amerika Birləşmiş Ştatlarında Edge Technologies 1989-cu ildə terbium disprosium dəmir nəhəng maqnitostriktiv materialların istehsalına başladı və onları Terfenol D adlandırdı. Sonradan İsveç, Yaponiya, Rusiya, Böyük Britaniya və Avstraliya da terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv materiallar hazırladılar.
Birləşmiş Ştatlarda bu materialın inkişaf tarixindən həm materialın ixtirası, həm də ilkin inhisarçı tətbiqləri birbaşa hərbi sənaye ilə (məsələn, dəniz donanması) bağlıdır.Baxmayaraq ki, Çinin hərbi və müdafiə nazirlikləri bu materialla bağlı anlayışlarını tədricən gücləndirirlər.Bununla belə, Çinin hərtərəfli milli gücünün əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə 21-ci əsrin hərbi rəqabət strategiyasına nail olmaq və avadanlıq səviyyələrini təkmilləşdirmək tələbi mütləq çox aktual olacaqdır.Buna görə də, hərbi və milli müdafiə idarələri tərəfindən terbium disprosium dəmir nəhəngi maqnitostriktiv materialların geniş tətbiqi tarixi zərurət olacaqdır.
Bir sözlə, bir çox əla xüsusiyyətləriterbiumonu bir çox funksional materialın əvəzsiz üzvü və bəzi tətbiq sahələrində əvəzolunmaz bir mövqeyə çevirir.Bununla belə, terbiumun yüksək qiymətinə görə, insanlar istehsal xərclərini azaltmaq üçün terbiumdan istifadənin qarşısını almaq və minimuma endirmək yollarını öyrənirlər.Məsələn, nadir torpaq maqnito-optik materiallarda mümkün qədər aşağı qiymətli disprosium dəmir kobalt və ya gadolinium terbium kobaltdan da istifadə edilməlidir;İstifadə edilməli olan yaşıl floresan tozda terbiumun tərkibini azaltmağa çalışın.Qiymət terbiumun geniş istifadəsini məhdudlaşdıran mühüm amilə çevrilmişdir.Ancaq bir çox funksional materiallar onsuz edə bilməz, buna görə də biz "bıçaqda yaxşı poladdan istifadə etmək" prinsipinə əməl etməliyik və mümkün qədər terbium istifadəsinə qənaət etməyə çalışmalıyıq.
Göndərmə vaxtı: 07 avqust 2023-cü il