Nanometrické materiály vzácných zemin, nová síla v průmyslové revoluci

Nanometrické materiály vzácných zemin, nová síla v průmyslové revoluci

Nanotechnologie je nový interdisciplinární obor, který se postupně rozvíjel koncem 80. a začátkem 90. let 20. století.Protože má velký potenciál vytvářet nové výrobní procesy, nové materiály a nové produkty, odstartuje v novém století novou průmyslovou revoluci. Současná úroveň rozvoje nanověd a nanotechnologií je podobná jako u počítačových a informačních technologií v 50. letech minulého století.Většina vědců zabývajících se touto oblastí předpovídá, že rozvoj nanotechnologií bude mít široký a dalekosáhlý dopad na mnoho aspektů technologie.Vědci se domnívají, že má zvláštní vlastnosti a jedinečný výkon.Hlavní efekty omezení, které vedou k podivným vlastnostem materiálů nano vzácných zemin, jsou specifický povrchový efekt, efekt malé velikosti, efekt rozhraní, efekt průhlednosti, tunelový efekt a makroskopický kvantový efekt.Tyto efekty činí fyzikální vlastnosti nanosystému odlišnými od vlastností konvenčních materiálů v oblasti světla, elektřiny, tepla a magnetismu a představují mnoho nových rysů. V budoucnu existují tři hlavní směry pro vědce k výzkumu a vývoji nanotechnologií: příprava a aplikace nanomateriálů s vynikajícím výkonem;Navrhněte a připravte různá nano zařízení a zařízení;Detekce a analýza vlastností nanoregionů.V současné době má nano vzácné zeminy především následující aplikační směry a její aplikaci je třeba v budoucnu dále rozvíjet.

Nanometrický oxid lanthanitý (La2O3)

Nanometrový oxid lanthanitý se používá na piezoelektrické materiály, elektrotermické materiály, termoelektrické materiály, magnetorezistentní materiály, luminiscenční materiály (modrý prášek), materiály pro skladování vodíku, optické sklo, laserové materiály, různé slitinové materiály, katalyzátory pro přípravu organických chemických produktů a katalyzátory pro neutralizaci automobilové výfukové plyny a zemědělské fólie pro přeměnu světla jsou také aplikovány na nanometrový oxid lanthanitý.

Nanometrický oxid ceričitý (CeO2)

Hlavní použití nanooxidu ceru jsou následující: 1. Jako přísada do skla může nanooxid ceru absorbovat ultrafialové paprsky a infračervené paprsky a byl aplikován na automobilová skla.Dokáže nejen zabránit ultrafialovým paprskům, ale také snížit teplotu uvnitř vozu, čímž šetří elektrickou energii za klimatizaci.2. Použití nanooxidu ceru v katalyzátoru pro čištění výfukových plynů může účinně zabránit úniku velkého množství výfukových plynů automobilů do ovzduší.3.Nano-oxid ceru může být použit v pigmentu k barvení plastů a také může být použit v průmyslu nátěrových hmot, inkoustu a papíru.4. Aplikace nanooxidu ceru v leštících materiálech byla široce uznávána jako vysoce přesný požadavek na leštění křemíkových plátků a safírových monokrystalických substrátů.5.Kromě toho lze nanooxid ceru aplikovat také na materiály pro skladování vodíku, termoelektrické materiály, elektrody z nanooxidu ceru, wolframové elektrody, keramické kondenzátory, piezoelektrickou keramiku, brusiva z nanooxidu ceru a karbidu křemíku, suroviny pro palivové články, benzinové katalyzátory, některé permanentně magnetické materiály, různé legované oceli a neželezné kovy atd.

Nanometrický oxid praseodym (Pr6O11)

Hlavní použití nanometrového oxidu praseodymu jsou následující: 1. Je široce používán ve stavební keramice a keramice pro každodenní použití.Může být smíchán s keramickou glazurou, aby se vytvořila barevná glazura, a může být také použit jako samotný pigment pod glazurou.Připravený pigment je světle žlutý s čistým a elegantním tónem.2. Používá se k výrobě permanentních magnetů a je široce používán v různých elektronických zařízeních a motorech.3. Používá se pro katalytické krakování ropy. Aktivitu, selektivitu a stabilitu katalýzy lze zlepšit.4. Nano-praseodymový oxid lze také použít pro abrazivní leštění.Kromě toho je aplikace nanometrového oxidu praseodymového v oblasti optických vláken stále rozsáhlejší.

Nanometrický oxid neodymu (Nd2O3)

Nanometrický oxid neodymu se stal po mnoho let horkým místem na trhu díky své jedinečné pozici v oblasti vzácných zemin.Oxid nano-neodym se také používá na neželezné materiály. Přidání 1,5 % ~ 2,5 % nano oxidu neodymu do slitiny hořčíku nebo hliníku může zlepšit výkon při vysokých teplotách, vzduchotěsnost a odolnost slitiny proti korozi a je široce používán jako letecký průmysl materiál pro letectví.Kromě toho nano yttriový hliníkový granát dopovaný nano oxidem neodymu produkuje krátkovlnný laserový paprsek, který je široce používán pro svařování a řezání tenkých materiálů o tloušťce pod 10 mm v průmyslu.Z lékařského hlediska se Nano-YAG laser dopovaný nano-Nd _ 2O _ 3 používá k odstraňování operačních ran nebo dezinfekci ran namísto chirurgických nožů.Nanometrický oxid neodymu se také používá k barvení skleněných a keramických materiálů, pryžových výrobků a přísad.

Nanočástice oxidu samaria (Sm2O3)

Hlavní použití nano-samiriumoxidu jsou: nano-samirium-oxid je světle žlutý, který se používá na keramické kondenzátory a katalyzátory.Kromě toho má oxid samaria o velikosti nanočástic jaderné vlastnosti a může být použit jako konstrukční materiál, stínící materiál a kontrolní materiál reaktoru pro atomovou energii, takže obrovská energie generovaná jaderným štěpením může být bezpečně použita.Ve fosforech se nejvíce používají nanočástice oxidu europia (Eu2O3). Eu3+ se používá jako aktivátor červeného fosforu a Eu2+ se používá jako modrý fosfor.Y0O3:Eu3+ je nejlepší fosfor z hlediska světelné účinnosti, stability povlaku, nákladů na obnovu atd., a je široce používán kvůli zlepšení světelné účinnosti a kontrastu.V poslední době se nano-europiumoxid používá také jako stimulovaný emisní fosfor pro nový rentgenový lékařský diagnostický systém. Nano-europiumoxid lze také použít pro výrobu barevných čoček a optických filtrů, pro zařízení pro ukládání magnetických bublin a může také ukázat svůj talent v kontrolní materiály, stínící materiály a konstrukční materiály atomových reaktorů.Jemnočásticový červený fosfor gadolinium europium oxid (Y2O3:Eu3+) byl připraven použitím nano oxidu yttria (Y2O3) a nano oxidu europia (Eu2O3) jako surovin.Při jeho použití k přípravě trojbarevného fosforu vzácných zemin bylo zjištěno, že: (a) lze dobře a jednotně smíchat se zeleným práškem a modrým práškem;(b) Dobrý výkon povlaku;(c) Vzhledem k tomu, že velikost částic červeného prášku je malá, měrný povrch se zvyšuje a počet luminiscenčních částic se zvyšuje, lze množství červeného prášku v trikolorních fosforech vzácných zemin snížit, což má za následek nižší náklady.

Nanočástice oxidu gadolinia (Gd2O3)

Jeho hlavní použití jsou následující: 1. Jeho ve vodě rozpustný paramagnetický komplex může zlepšit NMR zobrazovací signál lidského těla při lékařské léčbě.2. Základní oxid síry lze použít jako matricovou mřížku trubice osciloskopu a rentgenové obrazovky se speciálním jasem.3. Nano-gadolinium oxid v nano-gadolinium galliovém granátu je ideálním samostatným substrátem pro magnetickou bublinkovou paměť.4. Pokud neexistuje žádný limit cyklu Camot, lze jej použít jako pevné magnetické chladicí médium.5. Používá se jako inhibitor pro řízení úrovně řetězové reakce jaderných elektráren pro zajištění bezpečnosti jaderných reakcí.Kromě toho je použití nano-gadoliniumoxidu a nano-lanthanitého oxidu užitečné pro změnu vitrifikační oblasti a zlepšení tepelné stability skla.Nanooxid gadolinia lze také použít pro výrobu kondenzátorů a obrazovek zesilujících rentgenové záření. V současné době svět vynakládá velké úsilí na rozvoj aplikace nano-gadolinia oxidu a jeho slitin v magnetickém chlazení a dosáhl průlomového pokroku

Nanočástice oxidu terbia (Tb4O7)

Hlavní aplikační oblasti jsou následující: 1. Fosfory se používají jako aktivátory zeleného prášku v tříbarevných fosforech, jako je fosfátová matrice aktivovaná nano-terbiem, silikátová matrice aktivovaná nano-oxidem terbia a nano-ceričitá matrice z hlinitanu hořečnatého aktivovaná nanoterbiem oxid, které všechny emitují zelené světlo v excitovaném stavu.2. Magnetooptické úložné materiály V posledních letech byly zkoumány a vyvíjeny magnetooptické materiály nano-terbiumoxidu.Magnetooptický disk vyrobený z amorfního filmu Tb-Fe se používá jako úložný prvek počítače a úložnou kapacitu lze zvýšit 10~15krát.3. Magnetooptické sklo, Faradayovo opticky aktivní sklo obsahující nanometrový oxid terbium, je klíčovým materiálem pro výrobu rotátorů, izolátorů, anulátorů a široce se používá v laserové technologii. Nanometrový oxid terbium nanometr dysprosium oxid se používá hlavně v sonaru a byl široce používán používá se v mnoha oblastech, jako je systém vstřikování paliva, ovládání kapalinových ventilů, mikropolohování, mechanický pohon, mechanismus a regulátor křídel leteckého vesmírného dalekohledu.

Nano oxid dysprositý Dy2O3

Hlavní použití Dy2O3 nano dysprosium oxidu jsou:1.Nano-dysprosium oxid se používá jako aktivátor fosforu a trivalentní nano-dysprosium oxid je slibný aktivační iont tříbarevných luminiscenčních materiálů s jedním luminiscenčním středem.Skládá se především ze dvou emisních pásem, jedním je emise žlutého světla, druhým je emise modrého světla a jako trojbarevné fosfory lze použít luminiscenční materiály dopované oxidem nano-dysprosia.2.Nanometrický oxid dysprosia je nezbytnou kovovou surovinou pro přípravu slitiny Terfenol s velkou magnetostriktivní slitinou nano-terbium oxid a nano-dysprosium oxid, která dokáže realizovat některé přesné činnosti mechanického pohybu.3. Nanometrický kov z oxidu dysprosia lze použít jako magnetooptický úložný materiál s vysokou rychlostí záznamu a citlivostí čtení.4. Používá se pro přípravu nanometrové dysprosium oxidové lampy. Pracovní látkou používanou v nano dysprosium oxidové lampě je nano dysprosium oxid, který má výhody vysokého jasu, dobré barvy, vysoké barevné teploty, malé velikosti a stabilního oblouku a byl používá se jako zdroj světla pro film a tisk.5. Nanometrický oxid dysprositý se používá k měření energetického spektra neutronů nebo jako absorbér neutronů v průmyslu atomové energie, protože má velkou plochu průřezu záchytu neutronů.

Nanometr Ho2O3

Hlavní použití nano-holmiumoxidu jsou následující: 1. Kovová halogenová žárovka jako přísada do kovové halogenové žárovky je druh plynové výbojky, která je vyvinuta na bázi vysokotlaké rtuťové výbojky a její charakteristika je že žárovka je naplněna různými halogenidy vzácných zemin.V současné době se používají především jodidy vzácných zemin, které při výboji plynu vyzařují různé spektrální čáry. Pracovní látkou používanou v nano-holmiumoxidové výbojce je nano-holmiumoxidjodid, který dokáže získat vyšší koncentraci atomů kovu v zóně oblouku, výrazně zlepšuje účinnost záření.2. Nanometrový oxid holmitý lze použít jako přísadu yttriového železa nebo yttria hliníkového granátu;3. Oxid nano-holmium lze použít jako yttrium-železohliníkový granát (Ho:YAG), který může emitovat 2μm laser a rychlost absorpce lidské tkáně do 2μm laseru je vysoká. Je téměř o tři řády vyšší než Hd: YAG0.Proto při použití laseru Ho:YAG pro lékařské operace může nejen zlepšit efektivitu a přesnost operace, ale také snížit oblast tepelného poškození na menší velikost.Volný paprsek generovaný krystalem nano holmium oxidu může eliminovat tuk bez vytváření nadměrného tepla, čímž snižuje tepelné poškození způsobené zdravými tkáněmi. Uvádí se, že léčba glaukomu pomocí nanometrového laseru oxidu holmiového ve Spojených státech může snížit bolest chirurgická operace.4. Do magnetostrikční slitiny Terfenol-D lze také přidat malé množství nano-oxidu holmia, aby se snížilo vnější pole potřebné pro saturační magnetizaci slitiny.5.Kromě toho lze optické vlákno dopované nano-oxidem holmia použít k výrobě optických komunikačních zařízení, jako jsou lasery s optickými vlákny, zesilovače optických vláken, senzory optických vláken atd. V dnešní rychlé komunikaci optických vláken bude hrát důležitější roli.

Nano oxid erbium(III).

Hlavní použití jsou:

1. Světelná emise nanometrového oxidu erbium(III) při 1550 nm má zvláštní význam, protože tato vlnová délka je přesně minimální ztráta optického vlákna při komunikaci z optických vláken.Po excitaci světlem při 980nm a 1480nm přechází nanometrový iont oxidu erbium(III) ze základního stavu 4115/2 do vysokoenergetického stavu 4113/2.Když Er3+ ve vysokoenergetickém stavu přejde zpět do základního stavu, vyzařuje světlo o vlnové délce 1550nm.Křemenné vlákno může propouštět světlo různých vlnových délek, různé míry optického útlumu se však liší, přičemž frekvenční pásmo 1550nm má nejnižší míru optického útlumu (0,15 decibelů na kilometr) při přenosu z křemenných vláken, což je téměř spodní limit míry útlumu.Proto, když se jako signální světlo používá komunikace z optických vláken při 1550 nm, je ztráta světla minimalizována.Tímto způsobem, pokud je vhodná koncentrace nano oxidu erbium(III) dopována do příslušné matrice, může zesilovač kompenzovat ztráty v komunikačním systému na principu laseru.Proto je v telekomunikační síti, která potřebuje zesílit 1550nm optický signál, nepostradatelným optickým zařízením nano-erbium(III) dopovaný vláknový zesilovač.V současné době je komercializován zesilovač s křemičitým vláknem dopovaným oxidem erbium(III).Uvádí se, že aby se zabránilo zbytečné absorpci, je dopingové množství nano oxidu erbitého ve vláknu desítky až stovky ppm.Rychlý rozvoj komunikace pomocí optických vláken otevře nové aplikační pole nano oxidu erbium(III).

2. Laserový krystal dopovaný nanometrovým oxidem Erbium(III) a jeho 1730nm laser a 1550nm laserový výstup jsou bezpečné pro lidské oči, mají dobrý atmosférický přenosový výkon, mají silnou schopnost pronikání kouře na bojiště, dobrou důvěrnost, není snadné být detekované nepřítelem a mají velký kontrast při osvětlování vojenských cílů.Přenosný laserový dálkoměr byl vyroben pro vojenské použití, který je bezpečný pro lidské oči.

3. Nanometr Oxid erbium(III) lze přidat do skla, aby se vyrobil laserový materiál ze skla vzácných zemin, což je pevný laserový materiál s největší výstupní energií pulzu a nejvyšším výstupním výkonem v současnosti.

4. Nanometr Oxid erbium(III) lze také použít jako aktivační ionty vzácné zeminy pro konverzi laserových materiálů.

5. Nanometr Oxid erbium(III) lze také použít při odbarvování a barvení brýlí a krystalického skla.

Nanometrický oxid yttritý (Y2O3)

Hlavní použití nano oxidu yttria jsou následující: 1. Aditiva pro ocel a neželezné slitiny.Slitina FeCr obvykle obsahuje 0,5 % ~ 4 % nano oxidu yttria, což může zvýšit odolnost proti oxidaci a tažnost těchto nerezových ocelí Po přidání správného množství smíšené vzácné zeminy bohaté na nanometrový oxid yttria do slitiny MB26 byly komplexní vlastnosti slitiny zjevně vylepšeno včera,může nahradit některé středně silné a silné hliníkové slitiny pro namáhané součásti letadel;Přidání malého množství nano oxidu yttria do slitiny Al-Zr může zlepšit vodivost slitiny;Slitina byla přijata většinou drátoven v Číně.Nano-yttrium oxid byl přidán do měděné slitiny pro zlepšení vodivosti a mechanické pevnosti.2. Keramický materiál z nitridu křemíku obsahující 6 % nano oxidu yttria a 2 % hliníku. Lze jej použít k vývoji dílů motoru.3. Vrtání, řezání, svařování a další mechanické opracování se provádí na velkorozměrových součástech pomocí laserového paprsku nano-neodymového oxidu hliníkového granátu o výkonu 400 wattů.4. Stínítko elektronového mikroskopu složené z Y-Al granátového monokrystalu má vysoký fluorescenční jas, nízkou absorpci rozptýleného světla a dobrou odolnost vůči vysokým teplotám a mechanickému opotřebení.5.Slitina s vysokou strukturou nano oxidu yttria obsahující 90 % nano oxidu gadolinia může být použita v letectví a při jiných příležitostech vyžadujících nízkou hustotu a vysoký bod tání.6. Vysokoteplotní protonové vodivé materiály obsahující 90 % nanooxidu yttria mají velký význam pro výrobu palivových článků, elektrolytických článků a plynových senzorů vyžadujících vysokou rozpustnost vodíku.Kromě toho se nano-yttrium oxid používá také jako materiál odolný proti vysokoteplotnímu stříkání, ředidlo paliva pro atomový reaktor, přísada materiálu s permanentními magnety a getr v elektronickém průmyslu.

Kromě výše uvedeného lze nano oxidy vzácných zemin použít také v oděvních materiálech pro péči o lidské zdraví a ochranu životního prostředí.Ze současných výzkumných jednotek mají všechny určité směry: anti-ultrafialové záření;Znečištění ovzduší a ultrafialové záření jsou náchylné ke kožním onemocněním a rakovině kůže;Prevence znečištění znesnadňuje ulpívání znečišťujících látek na oděvu;Je také studována ve směru ochrany před teplem. Protože kůže je tvrdá a snadno stárne, je nejvíce náchylná k plísním v deštivých dnech.Kůži lze změkčit bělením nano oxidem ceričitým vzácných zemin, který nepodléhá stárnutí a plísni a pohodlně se nosí.V posledních letech jsou nano-povlakové materiály také středem zájmu výzkumu nanomateriálů a hlavní výzkum se zaměřuje na funkční povlaky.Y2O3 s 80nm ve Spojených státech může být použit jako infračervený stínící povlak. Účinnost odrážejícího tepla je velmi vysoká.CeO2 má vysoký index lomu a vysokou stabilitu.Když se do nátěru přidají nano oxid yttria nano vzácných zemin, nano oxid lanthanitý a prášek nanooxidu ceru, může vnější stěna odolávat stárnutí, protože nátěr vnější stěny snadno stárne a opadává, protože nátěr je vystaven slunečnímu záření a ultrafialovým paprskům po dlouhou dobu a po přidání oxidu ceru a oxidu yttria odolává ultrafialovým paprskům. Navíc je jeho velikost částic velmi malá a nanooxid ceru se používá jako absorbér ultrafialového záření, u kterého se očekává, že bude použit k zabránění stárnutí plastu produkty způsobené ultrafialovým zářením, nádrže, automobily, lodě, nádrže na skladování ropy atd., které mohou nejlépe chránit venkovní velké billboardy a zabránit plísním, vlhkosti a znečištění pro vnitřní nátěry stěn.Kvůli malé velikosti částic není snadné prach ulpívat na stěně. A lze jej drhnout vodou.Stále existuje mnoho využití nano oxidů vzácných zemin, které je třeba dále zkoumat a vyvíjet, a my upřímně doufáme, že bude mít lepší budoucnost.