Bahan nano bumi Langka Unsur bumi langka nduweni struktur elektronik sub-lapisan 4f sing unik, momen magnetik atom sing gedhe, kopling orbit spin sing kuwat lan karakteristik liyane, nyebabake sifat optik, listrik, magnetik lan liyane sing sugih banget.Iki minangka bahan strategis sing penting kanggo negara-negara ing saindenging jagad kanggo ngowahi industri tradisional lan ngembangake teknologi tinggi, lan dikenal minangka "rumah harta karun bahan anyar".
Saliyane aplikasi ing lapangan tradisional kayata mesin metalurgi, petrokimia, keramik kaca, lan tekstil entheng,bumi langkauga minangka bahan pendukung utama ing lapangan sing berkembang kayata energi resik, kendaraan gedhe, kendaraan energi anyar, lampu semikonduktor, lan tampilan anyar, sing ana hubungane karo urip manungsa.
Sawise pirang-pirang dekade pembangunan, fokus riset sing gegandhengan karo bumi langka wis ganti saka peleburan lan pamisahan bumi langka sing kemurnian dhuwur menyang aplikasi teknologi tinggi bumi langka ing magnetisme, optik, listrik, panyimpenan energi, katalisis, biomedis, lan lapangan liyane.Ing tangan siji, ana tren luwih menyang bahan komposit bumi langka ing sistem materi;Ing sisih liya, luwih fokus ing bahan kristal fungsional dimensi sing kurang saka segi morfologi.Utamane kanthi pangembangan nanosains modern, nggabungake efek ukuran cilik, efek kuantum, efek permukaan, lan efek antarmuka nanomaterials kanthi karakteristik struktur lapisan elektronik unik saka unsur tanah jarang, nanomaterial tanah jarang nampilake akeh sifat novel sing beda karo bahan tradisional, maksimalake. kinerja banget saka bahan bumi langka, Lan luwih nggedhekake aplikasi ing kothak bahan tradisional lan manufaktur dhuwur-tech anyar.
Saiki, ana utamane bahan nano bumi langka sing njanjeni, yaiku bahan luminescent nano bumi langka, bahan katalitik nano bumi langka, bahan magnet nano bumi langka,nano cerium oksidabahan pelindung ultraviolet, lan bahan fungsional nano liyane.
No.1Bahan luminescent nano bumi langka
01. Rare earth organik-anorganik hibrida nanomaterials luminescent
Bahan komposit nggabungake unit fungsional sing beda ing tingkat molekul kanggo entuk fungsi pelengkap lan optimal.Materi hibrida anorganik organik nduweni fungsi komponen organik lan anorganik, nuduhake stabilitas mekanik sing apik, keluwesan, stabilitas termal lan kemampuan proses sing apik.
Rare earthKomplek duwe akeh kaluwihan, kayata kemurnian werna dhuwur, umur dawa saka negara bungah, ngasilaken kuantum dhuwur, lan garis spektrum emisi sugih.Iki digunakake kanthi wiyar ing pirang-pirang lapangan, kayata tampilan, amplifikasi pandu gelombang optik, laser solid-state, biomarker, lan anti-pemalsuan.Nanging, stabilitas photothermal sing kurang lan kemampuan proses sing kurang saka komplek tanah jarang banget ngalangi aplikasi lan promosi.Nggabungake komplek tanah jarang karo matriks anorganik kanthi sifat mekanik lan stabilitas sing apik minangka cara sing efektif kanggo nambah sifat luminescent kompleks bumi langka.
Wiwit pangembangan materi hibrida anorganik organik langka bumi, tren pangembangane nuduhake karakteristik ing ngisor iki:
① Bahan hibrida sing diduweni kanthi cara doping kimia nduweni komponen aktif sing stabil, jumlah doping sing dhuwur lan distribusi komponen sing seragam;
② Ngowahi saka bahan fungsional tunggal dadi bahan multifungsi, ngembangake bahan multifungsi kanggo nggawe aplikasi luwih akeh;
③ Matriks iki macem-macem, saka utamané silika kanggo macem-macem substrat kayata titanium dioksida, polimer organik, lempung, lan cairan ion.
02. Putih LED materi luminescent bumi langka
Dibandhingake karo teknologi cahya sing ana, produk lampu semikonduktor kayata dioda pemancar cahya (LED) nduweni kaluwihan kayata umur layanan sing dawa, konsumsi energi sing sithik, efisiensi cahya sing dhuwur, bebas merkuri, bebas UV, lan operasi sing stabil.Iki dianggep minangka "sumber cahya generasi kaping papat" sawise lampu pijar, lampu neon, lan lampu discharge gas (HIDs).
LED putih kasusun saka chip, substrat, fosfor, lan driver.Wêdakakêna neon bumi langka nduweni peran wigati ing kinerja LED putih.Ing taun-taun pungkasan, akeh karya riset wis ditindakake ing fosfor LED putih lan kemajuan sing apik banget:
① Pangembangan jinis fosfor anyar sing bungah dening LED biru (460m) wis nindakake riset doping lan modifikasi ing YAO2Ce (YAG: Ce) sing digunakake ing chip LED biru kanggo nambah efisiensi cahya lan rendering warna;
② Pangembangan wêdakakêna neon anyar sing bungah dening sinar ultraviolet (400m) utawa sinar ultraviolet (360mm) kanthi sistematis nyinaoni komposisi, struktur, lan karakteristik spektral bubuk neon biru abang lan ijo, uga rasio beda saka telung bubuk neon. kanggo entuk LED putih kanthi suhu warna sing beda;
③ Karya luwih lanjut wis ditindakake babagan masalah ilmiah dhasar ing proses nyiapake bubuk fluoresensi, kayata pengaruh proses persiapan ing fluks, kanggo njamin kualitas lan stabilitas bubuk fluoresensi.
Kajaba iku, LED cahya putih utamane nggunakake proses kemasan campuran bubuk fluoresensi lan silikon.Amarga konduktivitas termal wêdakakêna fluoresensi sing kurang, piranti bakal dadi panas amarga wektu kerja sing dawa, sing nyebabake tuwa silikon lan nyepetake umur layanan piranti.Masalah iki utamané serius ing LED cahya putih daya dhuwur.Kemasan remot minangka salah sawijining cara kanggo ngatasi masalah iki kanthi nempelake wêdakakêna neon menyang substrat lan misahake saka sumber cahya LED biru, saéngga nyuda pengaruh panas sing diasilake chip ing kinerja luminescent bubuk neon.Yen keramik neon bumi langka nduweni karakteristik konduktivitas termal sing dhuwur, resistensi karat sing dhuwur, stabilitas sing dhuwur, lan kinerja output optik sing apik, luwih bisa nyukupi syarat aplikasi LED putih kanthi daya dhuwur kanthi kapadhetan energi sing dhuwur.Serbuk nano mikro kanthi aktivitas sintering dhuwur lan dispersi dhuwur wis dadi prasyarat penting kanggo nyiapake keramik fungsional optik bumi langka transparan kanthi kinerja output optik dhuwur.
03.Rare earth upconversion luminescent nanomaterials
Luminescence upconversion minangka jinis proses luminescence khusus sing ditondoi kanthi nyerep pirang-pirang foton energi rendah kanthi bahan luminescent lan ngasilake emisi foton energi dhuwur.Dibandhingake karo molekul pewarna organik tradisional utawa titik kuantum, nanomaterial luminescent upconversion bumi langka duwe akeh kaluwihan kayata shift anti Stokes gedhe, pita emisi sing sempit, stabilitas sing apik, keracunan sing kurang, ambane penetrasi jaringan sing dhuwur, lan gangguan fluoresensi spontan sing kurang.Dheweke duwe prospek aplikasi sing wiyar ing bidang biomedis.
Ing taun-taun pungkasan, nanomaterial luminescent upconversion bumi langka wis nggawe kemajuan sing signifikan ing sintesis, modifikasi permukaan, fungsionalisasi permukaan, lan aplikasi biomedis.Wong nambah kinerja luminescence bahan kanthi ngoptimalake komposisi, negara fase, ukuran, lan sapiturute ing skala nano, lan nggabungake struktur inti / cangkang kanggo nyuda pusat quenching luminescence, supaya bisa nambah kemungkinan transisi.Kanthi modifikasi kimia, netepake teknologi kanthi biokompatibilitas sing apik kanggo nyuda keracunan, lan ngembangake metode pencitraan kanggo sel urip luminescent upconversion lan ing vivo;Ngembangake metode kopling biologis sing efisien lan aman adhedhasar kabutuhan aplikasi sing beda-beda (sel deteksi kekebalan, pencitraan fluoresensi in vivo, terapi fotodinamik, terapi fototermal, obat-obatan rilis sing dikontrol foto, lan liya-liyane).
Panliten iki nduweni potensi aplikasi lan keuntungan ekonomi sing gedhe banget, lan nduweni makna ilmiah sing penting kanggo pangembangan nanomedicine, promosi kesehatan manungsa, lan kemajuan sosial.
No.2 Bahan magnet nano bumi langka
Bahan magnet permanen langka bumi wis ngliwati telung tahap pangembangan: SmCo5, Sm2Co7, lan Nd2Fe14B.Minangka bubuk Magnetik NdFeB sing dipateni kanthi cepet kanggo bahan magnet permanen sing diikat, ukuran gandum antara 20nm nganti 50nm, dadi bahan magnet permanen bumi langka nanocrystalline khas.
Bahan nanomagnetik tanah langka nduweni karakteristik ukuran cilik, struktur domain tunggal, lan koersivitas dhuwur.Panggunaan bahan rekaman magnetik bisa nambah rasio sinyal-kanggo-noise lan kualitas gambar.Amarga ukurane cilik lan linuwih, panggunaane ing sistem motor mikro minangka arah penting kanggo pangembangan generasi anyar aviation, aerospace, lan motor laut.Kanggo memori Magnetik, adi Magnetik, Buta Magneto Resistance bahan, kinerja bisa nemen apik, nggawe piranti dadi dhuwur-kinerja lan miniaturized.
No.3Nano bumi langkabahan katalitik
Bahan katalitik tanah jarang nyakup meh kabeh reaksi katalitik.Amarga efek permukaan, efek volume, lan efek ukuran kuantum, nanoteknologi bumi langka saya tambah narik perhatian.Ing pirang-pirang reaksi kimia, katalis tanah jarang digunakake.Yen nanokatalis bumi langka digunakake, aktivitas katalitik lan efisiensi bakal saya apik banget.
Nanocatalysts langka bumi umume digunakake ing cracking katalitik petroleum lan perawatan pemurnian knalpot otomotif.Bahan nanokatalitik bumi langka sing paling umum digunakake yaikuCeO2lanLa2O3, sing bisa digunakake minangka katalis lan promotor, uga operator katalis.
No.4Nano cerium oksidabahan pelindung ultraviolet
Nano cerium oxide dikenal minangka agen isolasi ultraviolet generasi katelu, kanthi efek isolasi sing apik lan transmisi sing dhuwur.Ing kosmetik, aktivitas katalitik rendah nano ceria kudu digunakake minangka agen isolasi UV.Mulane, perhatian pasar lan pangenalan bahan pelindung ultraviolet nano cerium oxide dhuwur.Peningkatan terus-terusan integrasi sirkuit terpadu mbutuhake bahan anyar kanggo proses manufaktur chip sirkuit terpadu.Bahan anyar duwe syarat sing luwih dhuwur kanggo cairan polishing, lan cairan polishing bumi langka semikonduktor kudu nyukupi syarat kasebut, kanthi kacepetan polishing luwih cepet lan volume polishing kurang.Bahan polishing bumi langka nano duwe pasar sing amba.
Tambah pinunjul ing kepemilikan mobil wis nyebabake polusi udara sing serius, lan instalasi katalis pemurnian knalpot mobil minangka cara sing paling efektif kanggo ngontrol polusi knalpot.Nano cerium zirconium oksida komposit nduweni peran penting kanggo ningkatake kualitas pemurnian gas buntut.
No.5 Bahan fungsional nano liyane
01. Bahan keramik nano tanah langka
Wêdakakêna keramik nano bisa nyuda suhu sintering kanthi signifikan, yaiku 200 ℃ ~ 300 ℃ luwih murah tinimbang bubuk keramik non nano kanthi komposisi sing padha.Nambahake nano CeO2 kanggo keramik bisa nyuda suhu sintering, nyandhet wutah kisi, lan nambah Kapadhetan keramik.Nambahake unsur tanah jarang kayataY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2bisa nyegah transformasi phase suhu dhuwur lan embrittlement saka ZrO2, lan njupuk ZrO2 phase transformasi toughened bahan struktur keramik.
Keramik elektronik (sensor elektronik, bahan PTC, bahan gelombang mikro, kapasitor, termistor, lsp.) disiapake nggunakake ultrafine utawa skala nano CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, lan sapiturute wis nambah sifat listrik, termal, lan stabilitas.
Nambahake bahan komposit fotokatalitik sing diaktifake ing rumus glaze bisa nyiyapake keramik antibakteri bumi langka.
02. Bahan film tipis nano bumi langka
Kanthi pangembangan ilmu pengetahuan lan teknologi, syarat kinerja kanggo produk saya tambah ketat, mbutuhake produk ultra-fine, ultra-tipis, ultra-dhuwur, lan ultra-isi produk.Saiki, ana telung kategori utama film nano bumi langka sing dikembangake: film nano kompleks bumi langka, film nano oksida bumi langka, lan film paduan nano bumi langka.Film nano bumi langka uga nduweni peran penting ing industri informasi, katalisis, energi, transportasi, lan obat urip.
Kesimpulan
China minangka negara utama ing sumber daya bumi langka.Pangembangan lan aplikasi bahan nano bumi langka minangka cara anyar kanggo nggunakake sumber daya bumi langka kanthi efektif.Kanggo nggedhekake ruang lingkup aplikasi bumi langka lan ningkatake pangembangan bahan fungsional anyar, sistem teori anyar kudu didegake ing teori bahan kanggo nyukupi kabutuhan riset ing skala nano, nggawe nanomaterial bumi langka duwe kinerja sing luwih apik, lan nggawe munculna. properti lan fungsi anyar bisa.
Wektu kirim: Mei-29-2023