Nanodefnyddiau daear prin Mae gan elfennau prin y ddaear strwythur electronig is-haen 4f unigryw, moment magnetig atomig mawr, cyplu orbit troelli cryf a nodweddion eraill, gan arwain at briodweddau optegol, trydanol, magnetig ac eraill cyfoethog iawn.Maent yn ddeunyddiau strategol anhepgor i wledydd ledled y byd drawsnewid diwydiannau traddodiadol a datblygu uwch-dechnoleg, ac fe'u gelwir yn "drysordy deunyddiau newydd".
Yn ogystal â'i gymwysiadau mewn meysydd traddodiadol megis peiriannau metelegol, petrocemegol, cerameg gwydr, a thecstilau ysgafn,daearoedd prinhefyd yn ddeunyddiau ategol allweddol mewn meysydd sy'n dod i'r amlwg megis ynni glân, cerbydau mawr, cerbydau ynni newydd, goleuadau lled-ddargludyddion, ac arddangosfeydd newydd, sy'n perthyn yn agos i fywyd dynol.
Ar ôl degawdau o ddatblygiad, mae ffocws ymchwil sy'n gysylltiedig â daear prin wedi symud yn gyfatebol o fwyndoddi a gwahanu daearoedd prin purdeb uchel i gymwysiadau uwch-dechnoleg daearoedd prin mewn magnetedd, opteg, trydan, storio ynni, catalysis, biofeddygaeth, a meysydd eraill.Ar y naill law, mae tuedd fwy tuag at ddeunyddiau cyfansawdd daear prin yn y system ddeunydd;Ar y llaw arall, mae'n canolbwyntio mwy ar ddeunyddiau crisial swyddogaethol dimensiwn isel o ran morffoleg.Yn enwedig gyda datblygiad nanowyddoniaeth fodern, gan gyfuno effeithiau maint bach, effeithiau cwantwm, effeithiau arwyneb, ac effeithiau rhyngwyneb nano-ddeunyddiau â nodweddion strwythur haen electronig unigryw elfennau daear prin, mae nano-ddeunyddiau daear prin yn arddangos llawer o briodweddau newydd yn wahanol i ddeunyddiau traddodiadol, gan wneud y mwyaf o perfformiad rhagorol deunyddiau daear prin, Ac ehangu ymhellach ei gymhwysiad ym meysydd deunyddiau traddodiadol a gweithgynhyrchu uwch-dechnoleg newydd.
Ar hyn o bryd, mae'r nano-ddeunyddiau daear prin addawol canlynol yn bennaf, sef deunyddiau goleuo nano daear prin, deunyddiau catalytig nano daear prin, deunyddiau magnetig nano daear prin,nano cerium ocsiddeunyddiau cysgodi uwchfioled, a deunyddiau nano swyddogaethol eraill.
Rhif 1Deunyddiau luminescent nano daear prin
01. Nanoddeunyddiau llewychol hybrid organig-anorganig pridd prin
Mae deunyddiau cyfansawdd yn cyfuno gwahanol unedau swyddogaethol ar y lefel foleciwlaidd i gyflawni swyddogaethau cyflenwol ac optimaidd.Mae gan ddeunydd hybrid anorganig organig swyddogaethau cydrannau organig ac anorganig, gan ddangos sefydlogrwydd mecanyddol da, hyblygrwydd, sefydlogrwydd thermol a phrosesadwyedd rhagorol.
Daear prinmae gan gyfadeiladau lawer o fanteision, megis purdeb lliw uchel, bywyd hir o gyflwr cynhyrfus, cynnyrch cwantwm uchel, a llinellau sbectrwm allyriadau cyfoethog.Fe'u defnyddir yn eang mewn llawer o feysydd, megis arddangos, ymhelaethu ar y tonnau optegol, laserau cyflwr solet, biomarcwr, a gwrth-ffugio.Fodd bynnag, mae sefydlogrwydd ffotothermol isel a phrosesadwyedd gwael cyfadeiladau daear prin yn rhwystro eu cymhwysiad a'u dyrchafiad yn ddifrifol.Mae cyfuno cyfadeiladau daear prin â matricsau anorganig sydd â phriodweddau mecanyddol da a sefydlogrwydd yn ffordd effeithiol o wella priodweddau goleuol cyfadeiladau daear prin.
Ers datblygu deunydd hybrid anorganig organig daear prin, mae eu tueddiadau datblygu yn dangos y nodweddion canlynol:
① Mae gan y deunydd hybrid a geir trwy ddull dopio cemegol gydrannau gweithredol sefydlog, swm dopio uchel a dosbarthiad unffurf o gydrannau;
② Trawsnewid o ddeunyddiau swyddogaethol sengl i ddeunyddiau amlswyddogaethol, datblygu deunyddiau amlswyddogaethol i wneud eu cymwysiadau yn fwy helaeth;
③ Mae'r matrics yn amrywiol, o silica yn bennaf i swbstradau amrywiol megis titaniwm deuocsid, polymerau organig, clai, a hylifau ïonig.
02. Gwyn LED rare earth luminescent deunydd
O'i gymharu â thechnolegau goleuo presennol, mae gan gynhyrchion goleuo lled-ddargludyddion fel deuodau allyrru golau (LEDs) fanteision megis bywyd gwasanaeth hir, defnydd isel o ynni, effeithlonrwydd goleuol uchel, heb arian byw, heb UV, a gweithrediad sefydlog.Fe'u hystyrir yn "ffynhonnell golau pedwerydd cenhedlaeth" ar ôl lampau gwynias, lampau fflwroleuol, a lampau rhyddhau nwy cryfder uchel (HIDs).
Mae LED gwyn yn cynnwys sglodion, swbstradau, ffosfforiaid a gyrwyr.Mae powdr fflwroleuol daear prin yn chwarae rhan hanfodol ym mherfformiad LED gwyn.Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llawer iawn o waith ymchwil wedi'i wneud ar ffosfforau LED gwyn a gwnaed cynnydd rhagorol:
① Mae datblygu math newydd o ffosffor wedi'i gyffroi gan LED glas (460m) wedi cynnal ymchwil dopio ac addasu ar YAO2Ce (YAG: Ce) a ddefnyddir mewn sglodion LED glas i wella effeithlonrwydd golau a rendro lliw;
② Mae datblygiad powdrau fflwroleuol newydd wedi'u cyffroi gan olau uwchfioled (400m) neu olau uwchfioled (360mm) wedi astudio'n systematig gyfansoddiad, strwythur a nodweddion sbectrol powdrau fflwroleuol coch a gwyrdd glas, yn ogystal â chymarebau gwahanol y tri powdr fflwroleuol i gael LED gwyn gyda thymheredd lliw gwahanol;
③ Mae gwaith pellach wedi'i wneud ar y materion gwyddonol sylfaenol yn y broses baratoi powdr fflwroleuol, megis dylanwad y broses baratoi ar y fflwcs, er mwyn sicrhau ansawdd a sefydlogrwydd y powdr fflwroleuol.
Yn ogystal, mae golau gwyn LED yn bennaf yn mabwysiadu proses becynnu gymysg o bowdr fflwroleuol a silicon.Oherwydd dargludedd thermol gwael powdr fflwroleuol, bydd y ddyfais yn cynhesu oherwydd amser gweithio hir, gan arwain at heneiddio silicon a byrhau bywyd gwasanaeth y ddyfais.Mae'r broblem hon yn arbennig o ddifrifol mewn LEDs golau gwyn pŵer uchel.Mae pecynnu o bell yn un ffordd o ddatrys y broblem hon trwy lynu powdr fflwroleuol i'r swbstrad a'i wahanu o'r ffynhonnell golau LED glas, a thrwy hynny leihau effaith gwres a gynhyrchir gan y sglodion ar berfformiad goleuol y powdr fflwroleuol.Os oes gan serameg fflwroleuol daear prin nodweddion dargludedd thermol uchel, ymwrthedd cyrydiad uchel, sefydlogrwydd uchel, a pherfformiad allbwn optegol rhagorol, gallant fodloni gofynion cymhwysiad LED gwyn pŵer uchel yn well gyda dwysedd ynni uchel.Mae powdrau nano micro â gweithgaredd sintering uchel a gwasgariad uchel wedi dod yn rhagofyniad pwysig ar gyfer paratoi cerameg swyddogaethol optegol y ddaear prin tryloywder uchel gyda pherfformiad allbwn optegol uchel.
03. Rare ddaear upconversion luminescent nanomaterials
Mae goleuedd upconversion yn fath arbennig o broses ymoleuedd a nodweddir gan amsugno ffotonau ynni isel lluosog gan ddeunyddiau luminescent a chynhyrchu allyriadau ffoton ynni uchel.O'i gymharu â moleciwlau llifyn organig traddodiadol neu ddotiau cwantwm, mae gan nanomaterials luminescent upconversion rare earth lawer o fanteision megis sifft gwrth Stokes mawr, band allyriadau cul, sefydlogrwydd da, gwenwyndra isel, dyfnder treiddiad meinwe uchel, ac ymyrraeth fflworoleuedd isel digymell.Mae ganddynt ragolygon cymhwyso eang yn y maes biofeddygol.
Yn y blynyddoedd diwethaf, mae nanomaterials luminescent upconversion daear prin wedi gwneud cynnydd sylweddol mewn synthesis, addasu wyneb, functionalization wyneb, a cheisiadau biofeddygol.Mae pobl yn gwella perfformiad goleuedd deunyddiau trwy optimeiddio eu cyfansoddiad, cyflwr cam, maint, ac ati ar y raddfa nano, a chyfuno'r strwythur craidd / cragen i leihau'r ganolfan diffodd ymoleuedd, er mwyn cynyddu'r tebygolrwydd trawsnewid.Trwy addasu cemegol, sefydlu technolegau gyda biocompatibility da i leihau gwenwyndra, a datblygu dulliau delweddu ar gyfer upconversion celloedd byw luminescent ac in vivo;Datblygu dulliau cyplu biolegol effeithlon a diogel yn seiliedig ar anghenion gwahanol gymwysiadau (celloedd canfod imiwnedd, delweddu fflworoleuedd in vivo, therapi ffotodynamig, therapi ffotothermol, cyffuriau rhyddhau a reolir â llun, ac ati).
Mae gan yr astudiaeth hon botensial cymhwyso enfawr a buddion economaidd, ac mae ganddi arwyddocâd gwyddonol pwysig ar gyfer datblygu nanofeddygaeth, hybu iechyd dynol, a chynnydd cymdeithasol.
Rhif 2 Deunyddiau magnetig nano daear prin
Mae deunyddiau magnet parhaol daear prin wedi mynd trwy dri cham datblygu: SmCo5, Sm2Co7, a Nd2Fe14B.Fel powdr magnetig NdFeB wedi'i ddiffodd yn gyflym ar gyfer deunyddiau magnet parhaol wedi'u bondio, mae'r maint grawn yn amrywio o 20nm i 50nm, gan ei wneud yn ddeunydd magnet parhaol daear prin nanocrystalline nodweddiadol.
Mae gan ddeunyddiau naomagnetig daear prin nodweddion maint bach, strwythur parth sengl, a gorfodaeth uchel.Gall defnyddio deunyddiau recordio magnetig wella cymhareb signal-i-sŵn ac ansawdd delwedd.Oherwydd ei faint bach a'i ddibynadwyedd uchel, mae ei ddefnydd mewn systemau modur micro yn gyfeiriad pwysig ar gyfer datblygu'r genhedlaeth newydd o moduron hedfan, awyrofod a morol.Ar gyfer cof magnetig, hylif magnetig, deunyddiau Giant Magneto Resistance, gellir gwella'r perfformiad yn fawr, gan wneud dyfeisiau'n dod yn berfformiad uchel ac yn fach.
Rhif 3Nano daear prindeunyddiau catalytig
Mae deunyddiau catalytig daear prin yn cynnwys bron pob adwaith catalytig.Oherwydd effeithiau arwyneb, effeithiau cyfaint, ac effeithiau maint cwantwm, mae nanotechnoleg daear prin wedi denu sylw yn gynyddol.Mewn llawer o adweithiau cemegol, defnyddir catalyddion daear prin.Os defnyddir nanocatalysyddion daear prin, bydd y gweithgaredd catalytig a'r effeithlonrwydd yn cael eu gwella'n fawr.
Yn gyffredinol, defnyddir nanocatalyddion daear prin mewn cracio catalytig petrolewm a thrin puro gwacáu modurol.Y deunyddiau nanocatalytig daear prin a ddefnyddir amlaf ywCeO2aLa2O3, y gellir ei ddefnyddio fel catalyddion a hyrwyddwyr, yn ogystal â chludwyr catalydd.
Rhif 4Nano cerium ocsiddeunydd cysgodi uwchfioled
Gelwir nano cerium ocsid yn asiant ynysu uwchfioled trydydd cenhedlaeth, gydag effaith ynysu da a throsglwyddiad uchel.Mewn colur, rhaid defnyddio nano ceria gweithgaredd catalytig isel fel asiant ynysu UV.Felly, mae sylw'r farchnad a chydnabyddiaeth o ddeunyddiau cysgodi uwchfioled nano cerium ocsid yn uchel.Mae gwelliant parhaus integreiddio cylched integredig yn gofyn am ddeunyddiau newydd ar gyfer prosesau gweithgynhyrchu sglodion cylched integredig.Mae gan ddeunyddiau newydd ofynion uwch ar gyfer hylifau caboli, ac mae angen i hylifau caboli daear prin lled-ddargludyddion fodloni'r gofyniad hwn, gyda chyflymder caboli cyflymach a llai o gyfaint caboli.Mae gan ddeunyddiau sgleinio daear prin nano farchnad eang.
Mae'r cynnydd sylweddol mewn perchnogaeth ceir wedi achosi llygredd aer difrifol, a gosod catalyddion puro gwacáu ceir yw'r ffordd fwyaf effeithiol o reoli llygredd gwacáu.Mae ocsidau cyfansawdd zirconium cerium nano yn chwarae rhan bwysig wrth wella ansawdd puro nwy cynffon.
Rhif 5 Deunyddiau nano swyddogaethol eraill
01. Deunyddiau cerameg nano daear prin
Gall powdr ceramig nano leihau'r tymheredd sintro yn sylweddol, sef 200 ℃ ~ 300 ℃ yn is na'r un powdr ceramig nad yw'n nano gyda'r un cyfansoddiad.Gall ychwanegu nano CeO2 i serameg leihau tymheredd sintering, atal twf dellt, a gwella dwysedd cerameg.Ychwanegu elfennau daear prin felY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2yn gallu atal trawsnewid cyfnod tymheredd uchel ac embrittlement ZrO2, a chael trawsnewid cyfnod ZrO2 deunyddiau strwythurol seramig gwydn.
Cerameg electronig (synwyryddion electronig, deunyddiau PTC, deunyddiau microdon, cynwysorau, thermistorau, ac ati) wedi'u paratoi gan ddefnyddio CeO2 ultrafine neu nanoscale, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, ac ati wedi gwella eiddo trydanol, thermol, a sefydlogrwydd.
Gall ychwanegu deunyddiau cyfansawdd ffotocatalytig a weithredir gan y ddaear prin at y fformiwla gwydredd baratoi cerameg gwrthfacterol daear prin.
02.Rare ddaear deunyddiau ffilm tenau nano
Gyda datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg, mae'r gofynion perfformiad ar gyfer cynhyrchion yn dod yn fwyfwy llym, sy'n gofyn am uwch-fân, tenau, dwysedd uwch-uchel, ac uwch-lenwi cynhyrchion.Ar hyn o bryd, mae tri chategori mawr o ffilmiau nano daear prin a ddatblygwyd: ffilmiau nano cymhleth daear prin, ffilmiau nano ocsid daear prin, a ffilmiau aloi nano daear prin.Mae ffilmiau nano daear prin hefyd yn chwarae rhan bwysig yn y diwydiant gwybodaeth, catalysis, ynni, cludiant, a meddygaeth bywyd.
Casgliad
Mae Tsieina yn wlad fawr mewn adnoddau daear prin.Mae datblygu a chymhwyso nanodefnyddiau daear prin yn ffordd newydd o ddefnyddio adnoddau daear prin yn effeithiol.Er mwyn ehangu cwmpas cymhwyso daear prin a hyrwyddo datblygiad deunyddiau swyddogaethol newydd, dylid sefydlu system ddamcaniaethol newydd mewn theori deunyddiau i ddiwallu'r anghenion ymchwil ar y nanoraddfa, gwneud i nano-ddeunyddiau daear prin gael gwell perfformiad, a gwneud yr ymddangosiad. eiddo a swyddogaethau newydd posibl.
Amser postio: Mai-29-2023