Нанотехнологиите са нововъзникваща интердисциплинарна област, която постепенно се развива в края на 80-те и началото на 90-те години.Благодарение на огромния си потенциал да създава нови производствени процеси, материали и продукти, той ще предизвика нова индустриална революция през новия век.Настоящото ниво на развитие на нанонауката и нанотехнологиите е подобно на това на компютърните и информационните технологии през 50-те години на миналия век.Повечето учени, посветени на тази област, очакват, че развитието на нанотехнологиите ще има широко и дълбоко въздействие върху много аспекти на технологиите.Учените смятат, че той има странни свойства и уникални свойства и основните ограничаващи ефекти, които водят до странните свойства на наноредкоземниматериалите включват ефект на специфична повърхност, ефект на малък размер, ефект на интерфейс, ефект на прозрачност, ефект на тунелиране и макроскопичен квантов ефект.Тези ефекти правят физическите свойства на нано системите различни от конвенционалните материали, като светлина, електричество, топлина и магнетизъм, което води до много нови характеристики.Има три основни направления за бъдещите учени да изследват и развиват нанотехнологиите: подготовка и приложение на високоефективни наноматериали;Проектиране и изготвяне на различни нано устройства и оборудване;Откриване и анализ на свойствата на нано регионите.В момента има главно някои насоки за приложение на наноредкоземнии бъдещите употреби на наноредкоземни елементитрябва да бъдат доразвити.
Нано лантанов оксидсе прилага за пиезоелектрични материали, електротермични материали, термоелектрични материали, магниторезистивни материали, луминесцентни материали (син прах), материали за съхранение на водород, оптично стъкло, лазерни материали, различни сплави, катализатори за приготвяне на органични химически продукти и катализатори за неутрализиране на автомобилни изгорели газове.Използват се и селскостопански филми за преобразуване на светлинанано лантанов оксид.
Основните приложения нанано цериявключват: 1. Като добавка за стъкло,нано церияможе да абсорбира ултравиолетови и инфрачервени лъчи и се прилага върху автомобилни стъкла.Не само може да предотврати ултравиолетовото лъчение, но също така може да намали температурата в колата, като по този начин пести електроенергия за климатика.2. Прилагането нанано цериев оксидв автомобилните катализатори за пречистване на отработените газове могат ефективно да предотвратят изхвърлянето на голямо количество автомобилни отработени газове във въздуха.3.Нано цериев оксидможе да се прилага към пигменти за оцветяване на пластмаси и може да се използва в индустрии като покрития, мастило и хартия.4. Прилагането нанано церияв полиращите материали е широко признато като изискване за висока точност за полиране на силициеви пластини и сапфирови монокристални субстрати.5. В допълнение,нано церияможе да се прилага и за материали за съхранение на водород, термоелектрически материали,нано церияволфрамови електроди, керамични кондензатори, пиезоелектрична керамика,нано церия силициев карбидабразиви, суровини за горивни клетки, бензинови катализатори, определени материали с постоянен магнит, различни легирани стомани и цветни метали.
НанометърПразеодимов оксид (Pr6O11)
Основните приложения нанано празеодимов оксидвключват: 1. Той се използва широко в строителна керамика и ежедневна керамика.Може да се смесва с керамична глазура, за да се получи цветна глазура, или може да се използва като подглазурен пигмент самостоятелно.Полученият пигмент е светложълт, с чист и елегантен цветен тон.2. Използва се за производство на постоянни магнити, широко използвани в различни електронни устройства и двигатели.3. Използва се за каталитичен крекинг на нефт, може да подобри каталитичната активност, селективността и стабилността.4.Нано празеодимов оксидможе да се използва и за абразивно полиране.В допълнение, използването нанано празеодимов оксидв областта на оптичните влакна също става все по-разпространена.
Нанометър неодимов оксид (Nd2O3)
Нанометър неодимов оксиделемент се превърна в гореща тема на вниманието на пазара от много години поради уникалната си позиция вредкоземниполе.Нанометър неодимов оксидсе прилага и за материали от цветни метали.Добавяне на 1,5% към 2,5%нано неодимов оксидкъм магнезиеви или алуминиеви сплави може да подобри характеристиките при висока температура, херметичността и устойчивостта на корозия на сплавта и се използва широко като аерокосмически материал.В допълнение, нано итриев алуминиев гранат легиран снано неодимов оксидe генерира късовълнови лазерни лъчи, които се използват широко в индустрията за заваряване и рязане на тънки материали с дебелина под 10 mm.В медицинската практика наноитрий алуминийгранатови лазери, легирани снано неодимов оксидсе използват вместо хирургически ножове за отстраняване на хирургически рани или дезинфекция.Нано неодимов оксидизползва се и за оцветяване на стъклени и керамични материали, както и за каучукови изделия и добавки.
Основните приложения нананомащабен самариев оксидвключват неговия светложълт цвят, който се използва в керамични кондензатори и катализатори.В допълнение,нано самариев оксидсъщо има ядрени свойства и може да се използва като конструктивен материал, екраниращ материал и контролен материал за атомни реактори, което позволява безопасното използване на огромната енергия, генерирана от ядреното делене.
Наномащабевропиев оксид (Eu2O3)
Наномащабен европиев оксидсе използва най-вече във флуоресцентни прахове.Eu3+ се използва като активатор за червени луминофори, а Eu2+ се използва за сини луминофори.В наши дни Y0O3: Eu3+ е най-добрият фосфор за ефективност на луминисценцията, стабилност на покритието и възстановяване на разходите.В допълнение, с подобрения в технологиите като подобряване на ефективността на луминесценцията и контраста, той се използва широко.Наскоро,нано европиев оксиде използван и като фосфор за стимулирано излъчване в нови рентгенови медицински диагностични системи.Нано европиевият оксид може също да се използва за производство на цветни лещи и оптични филтри, за устройства за съхранение на магнитни мехурчета и в контролни материали, екраниращи материали и структурни материали на атомни реактори.Червен флуоресцентен прах от фини частици гадолиниев европиев оксид (Y2O3Eu3+) се приготвя с помощта нанано итриев оксид (Y2O3) инано европиев оксид (Eu2O3) като суровини.При приготвянередкоземнитрицветен флуоресцентен прах, беше установено, че: (а) може да се смесва добре със зелен прах и син прах;(b) Добри характеристики на покритието;(c) Поради малкия размер на частиците на червения прах, специфичната повърхност се увеличава и броят на луминесцентните частици се увеличава, което може да намали количеството червен прах, използвано вредкоземнитрицветни луминофори, което води до намаляване на разходите.
Основните му приложения включват: 1. Неговият водоразтворим парамагнитен комплекс може да подобри сигнала за изображения с магнитен резонанс (NMR) на човешкото тяло в медицински приложения.2. Основните серни оксиди могат да се използват като матрици за осцилоскопи със специална яркост и рентгенови флуоресцентни екрани.3. Theнано гадолиниев оксид in нано гадолиниев оксидГалиевият гранат е идеален единичен субстрат за памет с магнитни балончета.4. Когато няма ограничение на цикъла на Camot, той може да се използва като магнитна охлаждаща среда в твърдо състояние.5. Използва се като инхибитор за контролиране на нивото на верижната реакция на атомните електроцентрали, за да се гарантира безопасността на ядрените реакции.В допълнение, използването нанано гадолиниев оксиди нанолантановият оксид заедно спомага за промяна на зоната на встъкляване и подобряване на термичната стабилност на стъклото.Нано гадолиниев оксидможе да се използва и за производство на кондензатори и екрани за усилване на рентгеновите лъчи.В момента се полагат усилия в световен мащаб за разработване на приложението нанано гадолиниев оксиди неговите сплави в магнитното охлаждане и са направени пробиви.
Нанометъртербиев оксид (Tb4O7)
Основните области на приложение включват: 1. Флуоресцентният прах се използва като активатор за зелен прах в три основни цвята флуоресцентни прахове, като фосфатна матрица, активирана отнано тербиев оксид, силикатна матрица, активирана отнано тербиев оксид, и матрица от нано цериев магнезиев алуминат, активирана отнано тербиев оксид, всички излъчващи зелена светлина във възбудено състояние.2. През последните години бяха проведени изследвания и разработки нанано тербиев оксидбазирани на магнитооптични материали за магнитооптично съхранение.Магнитооптичен диск, разработен с помощта на Tb-Fe аморфен тънък филм като компютърен елемент за съхранение, може да увеличи капацитета за съхранение с 10-15 пъти.3. Магнитооптично стъкло, съдържащо въртящо се стъкло на Фарадейнано тербиев оксид, е ключов материал, използван в производството на ротатори, изолатори и звънци, широко използвани в лазерната технология.Нано тербиев оксиди нано диспрозиев железен оксид се използват главно в сонари и са широко използвани в различни области, от системи за впръскване на гориво, управление на клапани за течности, микро позициониране до механични задвижващи механизми, механизми и регулатори на крила за самолети и космически телескопи.
Основните приложения нанано диспрозиев оксид (Dy2O3) нано диспрозиев оксидса: 1.Нано диспрозиев оксидсе използва като активатор на флуоресцентен прах и тривалентеннано диспрозиев оксиде обещаващ активиращ йон за единичен луминесцентен център с три основни цвята луминисцентен материал.Състои се главно от две емисионни ленти, едната е излъчване на жълта светлина, а другата е излъчване на синя светлина.Луминесцентният материал, легиран снано диспрозиев оксидможе да се използва като три основни цвята флуоресцентен прах.2.Нано диспрозиев оксиде необходима метална суровина за получаване на големи магнитострикционни сплавинано тербиев оксиднано диспрозиев железен оксид (терфенол) сплав, която може да позволи постигането на някои прецизни механични движения.3.Нано диспрозиев оксидметалът може да се използва като магнитооптичен материал за съхранение с висока скорост на запис и чувствителност на четене.4. Използва се за приготвяне нанано диспрозиев оксидлампи, използваното работно вещество внано диспрозиев оксидлампи енано диспрозиев оксид.Този тип лампа има предимства като висока яркост, добър цвят, висока цветна температура, малък размер и стабилна дъга.Използван е като източник на светлина за филми, печат и други приложения за осветление.5. Поради голямата площ на напречното сечение за улавяне на неутрони нанано диспрозиев оксид, използва се в индустрията за атомна енергия за измерване на неутронни спектри или като абсорбатор на неутрони.
Основните приложения нанано холмиев оксидвключват: 1. като добавка за металхалогенни лампи.Металхалогенните лампи са вид газоразрядни лампи, разработени на базата на живачни лампи с високо налягане, характеризиращи се с пълнене на крушката с различниредкоземнихалогениди.В момента основната употреба ередкоземнийодид, който излъчва различни спектрални цветове по време на газовия разряд.Работното вещество, използвано внано холмиев оксидлампата е йодирананано холмиев оксид, което може да постигне висока концентрация на метални атоми в зоната на дъгата, което значително подобрява ефективността на излъчване.2.Нано холмиев оксидможе да се използва като добавка за итриево желязо илиитрий алуминийгранат;3.Нано холмиев оксидможе да се използва като итриев желязо-алуминиев гранат (Ho: YAG) за излъчване на 2 μM лазер, човешка тъкан на 2 μ. Скоростта на абсорбция на m лазера е висока, почти три порядъка по-висока от тази на Hd: YAG0.Така че, когато се използва Ho:YAG лазер за медицинска хирургия, не само може да се подобри хирургическата ефективност и точност, но също така зоната на термично увреждане може да бъде намалена до по-малък размер.Свободният лъч, генериран отнано холмиев оксидкристалите могат да елиминират мазнините, без да генерират прекомерна топлина, като по този начин намаляват термичното увреждане на здравите тъкани.Съобщава се, че използването нанано холмиев оксидлазери в Съединените щати за лечение на глаукома могат да намалят болката на пациенти, подложени на операция.4. В магнитострикционната сплав Terfenol D, малко количество отнано холмиев оксидможе също да се добави за намаляване на външното поле, необходимо за намагнитване на насищане на сплавта.5. В допълнение, оптични комуникационни устройства, като например влакнести лазери, влакнести усилватели и влакнести сензори, могат да бъдат направени с помощта на влакна, легирани снано холмиев оксид, което ще играе по-важна роля в бързото развитие на оптичната комуникация днес.
Основните приложения нанано ербиев оксидвключват: 1. Светлинното излъчване на Er3+ при 1550 nm има специално значение, тъй като тази дължина на вълната е точно разположена при най-ниската загуба на оптични влакна в оптичната комуникация.След възбуждане от светлина с дължина на вълната 980nm1480nm,нано ербиев оксидйони (Er3+) преминават от основно състояние 4115/2 във високоенергийно състояние 4113/2 и излъчват светлина с дължина на вълната 1550nm, когато Er3+ във високоенергийно състояние преминава обратно в основно състояние, кварцовите оптични влакна могат да предават различни дължини на вълната на светлината , но степента на оптично затихване варира.Честотната лента на светлината от 1550 nm има най-ниската степен на оптично затихване (0,15 децибела на километър) при предаване на кварцови оптични влакна, което е почти долната граница на скоростта на затихване.Следователно, когато оптичната комуникация се използва като сигнална светлина при 1550 nm, загубата на светлина е сведена до минимум.По този начин, ако се постигне подходяща концентрация нанано ербиев оксиде легиран в подходяща матрица, усилвателят може да компенсира загубите в комуникационни системи, базирани на принципа на лазера.Следователно в телекомуникационните мрежи, които изискват усилване на 1550nm оптични сигнали,нано ербиев оксидусилвателите с легирани влакна са основни оптични устройства.Понастоящем,нано ербиев оксидусилвателите с легирани силициеви влакна са комерсиализирани.Според докладите, за да се избегне безполезно усвояване, количеството допинг на нано ербиев оксид в оптичните влакна варира от десетки до стотици ppm.Бързото развитие на оптичната комуникация ще отвори нови полета за приложение нанано ербиев оксид.2. В допълнение, лазерни кристали, легирани снано ербиев оксиди техните изходни 1730nm и 1550nm лазери са безопасни за човешките очи, с добро предаване в атмосферата, силна способност за проникване на дим от бойното поле, добра поверителност и не се откриват лесно от врагове.Контрастът на облъчване на военни цели е сравнително голям и преносим лазерен далекомер за безопасност на човешкото око е разработен за военна употреба.3. Er3+ може да се добави към стъклото, за да се направиредкоземнистъклени лазерни материали, който в момента е твърдотелният лазерен материал с най-висока изходна импулсна енергия и изходна мощност.4. Er3+ може също да се използва като активиращ йон за лазерни материали за преобразуване на редкоземни елементи.5. В допълнение,нано ербиев оксидможе да се използва и за обезцветяване и оцветяване на стъкла за очила и кристално стъкло.
Основните приложения нанано итриев оксидвключват: 1. добавки за стомана и цветни сплави.FeCr сплавите обикновено съдържат 0,5% до 4%нано итриев оксид, което може да подобри устойчивостта на окисление и пластичността на тези неръждаеми стомани;След добавяне на подходящо количество богатнано итриев оксидсмесенредкоземниза сплав MB26 цялостната производителност на сплавта се е подобрила значително и тя може да замени някои алуминиеви сплави със средна якост за носещи компоненти на самолети;Добавяне на малко количество нано итрийредкоземен оксидкъм Al Zr сплавта може да подобри проводимостта на сплавта;Тази сплав е приета от повечето местни фабрики за тел;Добавяненано итриев оксидкъм медни сплави подобрява проводимостта и механичната якост.2. Съдържащи 6%нано итриев оксиди алуминиев 2% силициев нитрид керамичен материал може да се използва за разработване на компоненти на двигателя.3. Използвайте 400 ватанано неодимов оксидлазерен лъч от алуминиев гранат за извършване на механична обработка като пробиване, рязане и заваряване на големи компоненти.4. Флуоресцентният екран на електронния микроскоп, съставен от монокристални пластини Y-Al гранат, има висока яркост на флуоресценция, ниска абсорбция на разсеяна светлина, добра устойчивост на висока температура и механично износване.5. високонано итриев оксидструктурирани сплави, съдържащи до 90%нано гадолиниев оксидможе да се използва в авиацията и други приложения, които изискват ниска плътност и висока точка на топене.6. Високотемпературни протонопроводими материали, съдържащи до 90%нано итриев оксидса от голямо значение за производството на горивни клетки, електролитни клетки и газови сензорни компоненти, които изискват висока разтворимост на водород.В допълнение,нано итриев оксидсе използва и като материал за пръскане при висока температура, разредител за гориво за атомни реактори, добавка за материали с постоянен магнит и като геттер в електронната индустрия.
В допълнение към горното, наноредкоземни оксидиможе да се използва и в материали за облекло с характеристики за човешкото здраве и околната среда.От настоящото изследователско звено всички те имат определена посока: устойчивост на ултравиолетово лъчение;Замърсяването на въздуха и ултравиолетовото лъчение предразполагат към кожни заболявания и рак;Предотвратяването на замърсяването затруднява залепването на замърсителите по дрехите;Проучванията се провеждат и в областта на топлоизолациите.Поради твърдостта и лесното стареене на кожата, тя е най-податлива на петна от мухъл в дъждовни дни.Дрифтинг с наноредкоземен цериев оксидможе да направи кожата по-мека, по-малко податлива на стареене и мухъл, а също и много удобна за носене.Материалите за нанопокрития също са гореща тема в изследванията на наноматериали през последните години, с основен фокус върху функционалните покрития.Съединените щати използват 80nmY2O3като инфрачервено екраниращо покритие, което има висока ефективност при отразяване на топлината.CeO2има висок индекс на пречупване и висока стабилност.Коганано редкоземен итриев оксид, нано лантанов оксид инано цериев оксидпрах се добавя към покритието, външната стена може да устои на стареене.Тъй като покритието на външните стени е склонно към стареене и падане поради излагането на боята на ултравиолетовите лъчи на слънцето и дългосрочното излагане на вятър и слънце, добавянето нацериев оксидиитриев оксидможе да устои на ултравиолетовото лъчение и размерът на частиците му е много малък.Нано цериев оксидсе използва като ултравиолетов абсорбатор, очаква се да се използва за предотвратяване на стареенето на пластмасови продукти поради ултравиолетова радиация, както и UV стареенето на резервоари, автомобили, кораби, резервоари за съхранение на петрол и др., и да играе роля в големи билбордове на открито
Най-добрата защита е покритието на вътрешната стена за предотвратяване на мухъл, влага и замърсяване, тъй като размерът на частиците му е много малък, което затруднява полепването на прах по стената и може да се избърше с вода.Все още има много приложения за наноредкоземни оксидикоито се нуждаят от допълнителни изследвания и разработки и ние искрено се надяваме, че ще има по-блестящо утре.
Време на публикуване: 3 ноември 2023 г