Сирек жер элементтеріжаңа энергия мен материалдар сияқты жоғары технологияларды дамыту үшін өте қажет және аэроғарыш, ұлттық қорғаныс және әскери өнеркәсіп сияқты салаларда кең қолдану мәні бар.Заманауи соғыстың нәтижелері сирек жер қаруларының ұрыс даласында басым екенін, сирек жердің технологиялық артықшылықтары әскери технологиялық артықшылықтарды білдіретінін және ресурстардың болуы кепілдендірілгенін көрсетеді.Сондықтан, сирек кездесетін жерлер де дүние жүзіндегі ірі экономикалар бәсекелесетін стратегиялық ресурстарға айналды және сирек кездесетін жер сияқты негізгі шикізат стратегиялары жиі ұлттық стратегияларға көтеріледі.Еуропа, Жапония, Америка Құрама Штаттары және басқа елдер мен аймақтар сирек жер сияқты негізгі материалдарға көбірек көңіл бөледі.2008 жылы сирек жер материалдары Америка Құрама Штаттарының Энергетика департаментінің «негізгі материалдар стратегиясы» тізіміне енгізілді;2010 жылдың басында Еуропалық Одақ сирек жерлердің стратегиялық қорын құру туралы жариялады;2007 жылы Жапонияның Білім, мәдениет, ғылым және технология министрлігі, сондай-ақ Экономика, индустрия және технология министрлігі «Элементтік стратегия жоспары» мен «Сирек металдарға балама материалдар» жоспарын ұсынып үлгерген болатын.Олар ресурс қорлары, технологиялық прогресс, ресурстарды алу және балама материалдарды іздеу бойынша үздіксіз шаралар мен саясатты қабылдады.Осы мақаладан бастап, редактор осы сирек жер элементтерінің маңызды және тіпті таптырмас тарихи даму миссиялары мен рөлдерін егжей-тегжейлі таныстырады.
Тербия ауыр сирек жерлердің санатына жатады, жер қыртысындағы аз молшылық небәрі 1,1 ppm құрайды.Тербия оксидісирек жерлердің жалпы көлемінің 0,01%-дан азын құрайды.Құрамында тербий ең жоғары иттрий-ионды типті ауыр сирек жер рудасының өзінде тербийдің мөлшері жалпы сирек жердің 1,1-1,2%-ын ғана құрайды, бұл оның сирек жер элементтерінің «асыл» санатына жататынын көрсетеді.Тербий – икемділігі және салыстырмалы түрде жұмсақ құрылымы бар күміс сұр түсті металл, оны пышақпен кесуге болады;Балқу температурасы 1360 ℃, қайнау температурасы 3123 ℃, тығыздығы 8229 4кг/м3.1843 жылы тербий ашылғаннан бері 100 жылдан астам уақыт бойы оның тапшылығы мен құндылығы оны практикада қолдануға ұзақ уақыт кедергі болды.Соңғы 30 жылда ғана тербиум өзінің ерекше талантын көрсетті.
Тербийдің ашылуы
Дәл сол кезеңделантанашылды, Швециялық Карл Г.Мосандер алғаш ашылғанды талдадыиттрийжәне 1842 жылы баяндама жариялап, бастапқыда ашылған иттрий жері бір элементтік оксид емес, үш элементтің оксиді екенін түсіндіреді.1843 жылы Мосандер иттрий жеріндегі зерттеулері арқылы тербий элементін ашты.Ол әлі күнге дейін олардың біреуін иттрий жер деп атадыэрбий оксиді.1877 жылы ғана ол Tb элемент белгісімен ресми түрде тербий деп аталды.Оның атауы иттрий кені алғаш ашылған Швецияның Стокгольм маңындағы Йтерби ауылынан шыққан иттриймен бір көзден алынған.Тербийдің және басқа екі элементтің, лантан мен эрбийдің ашылуы сирек жер элементтерінің ашылуына екінші есікті ашып, олардың ашылуының екінші кезеңін белгіледі.Оны алғаш рет 1905 жылы Г.Урбан тазартқан.
Моссандер
Тербияның қолданылуы
қолданбасытербиумнегізінен жоғары технологиялық өрістерді, яғни технологияны қажет ететін және білімді қажет ететін озық жобаларды, сондай-ақ айтарлықтай экономикалық пайдасы бар, даму перспективалары тартымды жобаларды қамтиды.Негізгі қолдану салаларына мыналар жатады: (1) аралас сирек жер заттары түрінде пайдалану.Мысалы, сирек жер құрама тыңайтқыш және ауыл шаруашылығына жемдік қоспа ретінде пайдаланылады.(2) Үш негізгі флуоресцентті ұнтақтағы жасыл ұнтақ үшін активатор.Қазіргі оптоэлектрондық материалдар әр түрлі түстерді синтездеу үшін пайдаланылуы мүмкін үш негізгі люминофор түстерін, атап айтқанда қызыл, жасыл және көкті пайдалануды талап етеді.Ал тербиум көптеген жоғары сапалы жасыл флуоресцентті ұнтақтардың таптырмас компоненті болып табылады.(3) Магниттік-оптикалық сақтау материалы ретінде пайдаланылады.Аморфты металл тербий өтпелі металл қорытпасынан жасалған жұқа пленкалар өнімділігі жоғары магниттік-оптикалық дискілерді жасау үшін пайдаланылды.(4) Магнитті-оптикалық шыны өндіру.Құрамында тербий бар Фарадей айналмалы шыны лазерлік технологияда ротаторларды, изоляторларды және циркуляторларды өндіруге арналған негізгі материал болып табылады.(5) Тербиум диспрозиясының ферромагнетостриктивтік қорытпасының (TerFenol) дамуы мен дамуы тербидің жаңа қосымшаларын ашты.
Егіншілік пен мал шаруашылығына арналған
Сирек жердегі тербиумдақылдардың сапасын жақсартуға және белгілі бір концентрация диапазонында фотосинтез жылдамдығын арттыруға болады.Тербиум кешендері жоғары биологиялық белсенділікке ие, ал тербидің үштік кешендері, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, кең спектрлі бактерияға қарсы Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis және Escherichia таяқшаларына жақсы бактерияға қарсы және бактерицидтік әсер етеді. қасиеттері.Бұл кешендерді зерттеу қазіргі заманғы бактерицидтік препараттарды зерттеудің жаңа бағытын береді.
Люминесценция саласында қолданылады
Қазіргі оптоэлектрондық материалдар әр түрлі түстерді синтездеу үшін пайдаланылуы мүмкін үш негізгі люминофор түстерін, атап айтқанда қызыл, жасыл және көкті пайдалануды талап етеді.Ал тербиум көптеген жоғары сапалы жасыл флуоресцентті ұнтақтардың таптырмас компоненті болып табылады.Егер сирек кездесетін түсті теледидардың қызыл флуоресцентті ұнтағының тууы иттрий мен еуропийге деген сұранысты ынталандырса, онда тербийдің қолданылуы мен дамуы лампаларға арналған сирек жердің үш негізгі түсті жасыл флуоресцентті ұнтағы арқылы ықпал етті.1980 жылдардың басында Philips әлемдегі бірінші ықшам қуатты үнемдейтін флуоресцентті лампаны ойлап тапты және оны тез арада жаһандық деңгейде насихаттады.Tb3+иондары толқын ұзындығы 545 нм болатын жасыл жарық шығара алады және барлық дерлік сирек жердегі жасыл флуоресцентті ұнтақтар активатор ретінде тербийді пайдаланады.
Түсті теледидардың катодты сәулелік түтіктер (CRT) үшін пайдаланылатын жасыл флуоресцентті ұнтақ әрқашан негізінен арзан және тиімді мырыш сульфидіне негізделген, бірақ тербиум ұнтағы әрқашан Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, және LaOBr: Tb3+.Үлкен экранды жоғары ажыратымдылықты теледидардың (HDTV) дамуымен CRT үшін жоғары өнімді жасыл флуоресцентті ұнтақтар да әзірленуде.Мысалы, жоғары ток тығыздығында тамаша люминесценция тиімділігіне ие Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ және Y2SiO5: Tb3+ тұратын гибридті жасыл флуоресцентті ұнтақ шетелде жасалды.
Дәстүрлі рентгендік флуоресцентті ұнтақ - бұл кальций вольфрамы.1970 және 1980 жылдары сенсибилизация экрандары үшін сирек жер флуоресцентті ұнтақтары әзірленді, мысалы, тербиуммен белсендірілген лантан сульфиді оксиді, тербиуммен белсендірілген лантан бромиді оксиді (жасыл экрандар үшін) және тербиуммен белсендірілген иттрий сульфид оксиді.Кальций вольфрамымен салыстырғанда сирек жердегі флуоресцентті ұнтақ пациенттер үшін рентгендік сәулелену уақытын 80% қысқартады, рентгендік пленкалардың ажыратымдылығын жақсартады, рентген түтіктерінің қызмет ету мерзімін ұзартады және энергияны тұтынуды азайтады.Тербиум сонымен қатар медициналық рентгендік жақсарту экрандары үшін флуоресцентті ұнтақ активаторы ретінде пайдаланылады, ол рентген сәулелерін оптикалық кескіндерге түрлендірудің сезімталдығын айтарлықтай жақсартады, рентгендік пленкалардың анықтығын жақсартады және рентгендік әсер ету дозасын айтарлықтай төмендетеді. адам ағзасына түсетін сәулелер (50%-дан астам).
Тербиясонымен қатар жаңа жартылай өткізгіш жарықтандыру үшін көк жарықпен қоздырылған ақ жарықдиодты люминофорда активатор ретінде пайдаланылады.Оны қоздырғыш жарық көзі ретінде көгілдір жарық шығаратын диодтарды пайдалана отырып, тербиум алюминий магниттік-оптикалық кристалды люминофорларын өндіру үшін пайдалануға болады, ал өндірілген флуоресценция таза ақ жарық алу үшін қозу жарығымен араласады.
Тербийден жасалған электролюминесцентті материалдарға негізінен активатор ретінде тербий қосылған мырыш сульфидті жасыл флуоресцентті ұнтақ кіреді.Ультракүлгін сәулелену кезінде тербидің органикалық кешендері күшті жасыл флуоресценция шығара алады және жұқа қабықшалы электролюминесцентті материалдар ретінде пайдаланылуы мүмкін.Сирек жердің органикалық кешені электролюминесцентті жұқа қабықшаларды зерттеуде айтарлықтай прогреске қол жеткізілгенімен, практикалық тұрғыдан белгілі бір алшақтық бар және сирек жер органикалық кешені электролюминесцентті жұқа қабықшалар мен құрылғыларды зерттеу әлі де тереңде.
Тербийдің флуоресценциялық сипаттамалары флуоресценция зондтары ретінде де қолданылады.Офлоксацин тербиумының (Tb3+) кешені мен дезоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) өзара әрекеттесуі офлоксацин тербиумының (Tb3+) флуоресценциялық зонды сияқты флуоресценция және сіңіру спектрлері арқылы зерттелді.Нәтижелер офлоксацин Tb3+ зондының ДНҚ молекулаларымен байланыстыру ойығын құра алатынын, ал дезоксирибонуклеин қышқылы офлоксацин Tb3+ жүйесінің флуоресценциясын айтарлықтай арттыра алатынын көрсетті.Осы өзгеріс негізінде дезоксирибонуклеин қышқылын анықтауға болады.
Магниттік-оптикалық материалдарға арналған
Фарадей эффектісі бар материалдар, сонымен қатар магниттік-оптикалық материалдар ретінде белгілі, лазерлерде және басқа оптикалық құрылғыларда кеңінен қолданылады.Магнитті-оптикалық материалдардың екі кең таралған түрі бар: магниттік-оптикалық кристалдар және магниттік-оптикалық шыны.Олардың ішінде магниттік-оптикалық кристалдар (мысалы, иттрий темір гранатасы және тербий галлий гранаты) реттелетін жұмыс жиілігінің және жоғары термиялық тұрақтылықтың артықшылықтарына ие, бірақ олар қымбат және өндірісі қиын.Сонымен қатар, жоғары Фарадей айналу бұрыштары бар көптеген магниттік-оптикалық кристалдар қысқа толқын диапазонында жоғары сіңіруге ие, бұл олардың қолданылуын шектейді.Магниттік-оптикалық кристалдармен салыстырғанда, магниттік-оптикалық шыны жоғары өткізгіштіктің артықшылығына ие және үлкен блоктар немесе талшықтар жасау оңай.Қазіргі уақытта Фарадей эффектісі жоғары магниттік-оптикалық көзілдірік негізінен сирек жер иондары легирленген көзілдірік болып табылады.
Магниттік-оптикалық сақтау материалдары үшін қолданылады
Соңғы жылдары мультимедиялық және офистік автоматтандырудың қарқынды дамуымен жаңа сыйымдылығы жоғары магниттік дискілерге сұраныс артуда.Аморфты металл тербий өтпелі металл қорытпасынан жасалған жұқа пленкалар өнімділігі жоғары магниттік-оптикалық дискілерді жасау үшін пайдаланылды.Олардың ішінде TbFeCo қорытпасынан жасалған жұқа пленка ең жақсы өнімділікке ие.Тербия негізіндегі магнитті-оптикалық материалдар кең көлемде шығарылды, ал олардан жасалған магнитті-оптикалық дискілер компьютерді сақтау компоненттері ретінде пайдаланылады, сақтау сыйымдылығы 10-15 есе өсті.Олар үлкен сыйымдылық пен жылдам қол жеткізудің артықшылықтарына ие және тығыздығы жоғары оптикалық дискілер үшін пайдаланылған кезде ондаған мың рет сүртіліп, жабыны мүмкін.Олар электрондық ақпаратты сақтау технологиясында маңызды материалдар болып табылады.Көрінетін және жақын инфрақызыл жолақтарда ең жиі қолданылатын магниттік-оптикалық материал - бұл Terbium Gallium Garnet (TGG) монокристалы, ол Фарадей ротаторлары мен изоляторларын жасау үшін ең жақсы магниттік-оптикалық материал болып табылады.
Магниттік-оптикалық шыныға арналған
Фарадей магниттік оптикалық әйнегі көрінетін және инфрақызыл аймақтарда жақсы мөлдірлік пен изотропияға ие және әртүрлі күрделі пішіндерді құра алады.Үлкен өлшемді өнімдерді шығару оңай және оптикалық талшықтарға тартылуы мүмкін.Сондықтан оның магниттік-оптикалық изоляторлар, магниттік-оптикалық модуляторлар және талшықты-оптикалық ток сенсорлары сияқты магниттік-оптикалық құрылғыларда кең қолдану перспективалары бар.Үлкен магниттік моменті мен көрінетін және инфрақызыл диапазондағы жұтылу коэффициенті аз болғандықтан, Tb3+ иондары магниттік оптикалық көзілдіріктерде жиі қолданылатын сирек жер иондарына айналды.
Тербия диспрозиясының ферромагнетикостриктивтік қорытпасы
20 ғасырдың аяғында әлемдік технологиялық революцияның үздіксіз тереңдеуімен сирек жерді қолданудың жаңа материалдары тез пайда болды.1984 жылы Айова штатының университеті, АҚШ Энергетика министрлігінің Эймс зертханасы және АҚШ әскери-теңіз күштерінің жер үсті қару-жарақтарын зерттеу орталығы (содан кейін құрылған Edge Technology Corporation (ET REMA) негізгі қызметкерлері келді) жаңа сирек кездесетін қаруды жасау үшін бірлесіп жұмыс істеді. жердің интеллектуалды материалы, атап айтқанда тербий диспрозиясы ферромагниттік магнитостриктивтік материал.Бұл жаңа интеллектуалды материал электр энергиясын механикалық энергияға жылдам түрлендірудің тамаша сипаттамаларына ие.Осы алып магнитостриктивтік материалдан жасалған су асты және электроакустикалық түрлендіргіштер теңіз техникасында, мұнай ұңғымаларын анықтау динамиктерінде, шу мен дірілді бақылау жүйелерінде, мұхиттарды барлау және жерасты байланыс жүйелерінде сәтті конфигурацияланды.Сондықтан, тербиум диспрозиялы темір алып магнитострикциялық материал дүниеге келе салысымен, оған дүние жүзіндегі өнеркәсібі дамыған елдер кеңінен назар аударды.Америка Құрама Штаттарындағы Edge Technologies компаниясы 1989 жылы тербиум диспрозиясының темір алып магнитостриктивтік материалдарын шығара бастады және оларды Terfenol D деп атады. Кейіннен Швеция, Жапония, Ресей, Ұлыбритания және Австралия да тербий диспрозиялы темір алып магнитостриктивтік материалдарды әзірледі.
Құрама Штаттардағы бұл материалдың даму тарихынан материалдың ойлап табылуы да, оның ертеректегі монополистік қолданулары да әскери өнеркәсіппен (мысалы, теңіз флоты) тікелей байланысты.Қытайдың әскери және қорғаныс ведомстволары бұл материалды түсінуді біртіндеп нығайтып жатқанымен.Дегенмен, Қытайдың жан-жақты ұлттық күш-қуатының айтарлықтай артуына байланысты, 21-ғасырдың әскери бәсекелестік стратегиясына қол жеткізу және жабдық деңгейін жақсарту талап етілетіні сөзсіз.Сондықтан әскери және ұлттық қорғаныс ведомстволарының тербий диспрозиялы темір алып магнитостриктивтік материалдарын кеңінен қолдануы тарихи қажеттілік болмақ.
Бір сөзбен айтқанда, көптеген тамаша қасиеттерітербиумоны көптеген функционалдық материалдардың ажырамас мүшесі және кейбір қолдану салаларында алмастырылмайтын орынға айналдырады.Дегенмен, тербийдің жоғары бағасына байланысты адамдар өндіріс шығындарын азайту үшін тербийді пайдаланудан аулақ болу және оны азайту жолын зерттеп жатыр.Мысалы, сирек жер магнитті-оптикалық материалдарға да мүмкіндігінше арзан диспрозиялы темір кобальт немесе гадолиний тербий кобальт қолданылуы керек;Қолданылуы тиіс жасыл флуоресцентті ұнтақтағы тербидің мазмұнын азайтуға тырысыңыз.Баға тербидің кеңінен қолданылуын шектейтін маңызды факторға айналды.Бірақ көптеген функционалдық материалдар онсыз жасай алмайды, сондықтан біз «пышақта жақсы болатты пайдалану» принципін ұстануға және мүмкіндігінше тербийді пайдалануды үнемдеуге тырысуымыз керек.
Жіберу уақыты: 07 тамыз 2023 ж