Nanomaterialên erdê yên nadir Hêmanên erdê yên nadir xwedan strukturek elektronîkî ya yekta 4f ya bin-tebeqeya yekta ne, dema magnetîkî ya atomî ya mezin, hevgirêdana dorbera spin a bihêz û taybetmendiyên din hene, ku di encamê de taybetmendiyên optîk, elektrîkî, magnetîkî û yên din ên pir dewlemend hene.Ew ji bo welatên çaraliyê cîhanê materyalên stratejîk ên domdar in ku pîşesaziyên kevneşopî veguherînin û teknolojiya bilind pêşve bibin, û wekî "xizîneya materyalên nû" têne zanîn.
Digel serîlêdanên wê yên di warên kevneşopî de yên wekî makîneyên metalurjîk, petrokîmyayî, seramîkên cam, û tekstîlên sivik,erdên nadirdi heman demê de di warên nûjen de materyalên piştgirî yên sereke ne, wekî enerjiya paqij, wesayîtên mezin, wesayîtên enerjiya nû, ronahiya nîvconductor, û dîmenên nû, ku ji nêz ve bi jiyana mirovan ve girêdayî ne.
Piştî bi dehsalan pêşkeftinê, bala lêkolînên têkildarî erdên kêm bi heman rengî ji helandin û veqetandina erdên kêm-paqijiya yekane berbi sepanên teknolojiyên kêm ên di magnetîzm, optîk, elektrîk, depokirina enerjiyê, katalîz, bijîjkî, û qadên din.Ji aliyek ve, di pergala materyalê de berbi materyalên pêkhatî yên erdên nadir ve meylek mezintir heye;Ji hêla din ve, ew ji hêla morfolojiyê ve bêtir li ser materyalên krîstal ên fonksiyonel ên nizm disekine.Bi taybetî bi pêşkeftina nanozanistiya nûjen re, tevhevkirina bandorên mezinahiya piçûk, bandorên quantum, bandorên rûkal, û bandorên navberê yên nanomaterialan bi taybetmendiyên avahiya pola elektronîkî ya bêhempa yên hêmanên erdê yên hindik re, nanomaterialên erdê yên hindik gelek taybetmendiyên nû yên ji materyalên kevneşopî cihêreng nîşan didin, herî zêde performansa hêja ya materyalên erdê yên kêm, Û di warên materyalên kevneşopî û hilberîna nû ya teknolojiya bilind de serîlêdana xwe hîn berfirehtir dike.
Heya nuha, bi giranî nanomaterialên erdê yên hindik ên pir sozdar ên jêrîn hene, bi navgîniya materyalên nano yên ronahiyê yên erdê, materyalên nano katalîtîk ên erdên kêm, materyalên nano magnetîkî yên erdê kêm,nano oksîdê seriumMateryalên parastinê yên ultraviolet, û materyalên din ên nano fonksiyonel.
No.1Materyalên nano ronahiyê yên erdê yên kêm
01. Nanomaterialên luminescent hîbrîd ên organîk-neorganîk ên erda kêm
Materyalên pêkhatî yekeyên fonksiyonel ên cihêreng di asta molekulî de berhev dikin da ku fonksiyonên temamker û xweşbîn bidest bixin.Materyalên hîbrîd ên organîk ên organîk xwedî fonksiyonên pêkhateyên organîk û înorganîk in, aramiya mekanîkî ya baş, nermbûn, aramiya germî û pêvajoyek hêja nîşan dide.
Erdê hindikkompleks gelek avantajên xwe hene, wek paqijiya rengîn a bilind, jiyana dirêj a rewşa heyecan, hilberîna quantumê ya bilind, û xetên spektromê yên zengîn.Ew bi berfirehî di gelek qadan de têne bikar anîn, wekî pêşandan, xurtkirina pêlêkêşê optîkî, lazerên hişk, biyomarker, û dijî-qelpkirin.Lêbelê, îstîqrara fototermîk a kêm û pêvajoyek belengaz a kompleksên erdên nadir bi giranî sepan û pêşvebirina wan asteng dike.Tevhevkirina kompleksên erdê yên nadir bi matricên neorganîkî yên bi taybetmendiyên mekanîkî û aramiya baş re rêyek bi bandor e ji bo baştirkirina taybetmendiyên ronahiyê yên kompleksên erdê yên kêm.
Ji ber ku pêşkeftina materyalê hîbrîdê organîk a organîk a hindik axê, meylên pêşkeftina wan taybetmendiyên jêrîn destnîşan dikin:
① Madeya hîbrid a ku bi rêbaza dopîngê ya kîmyewî ve hatî wergirtin pêkhateyên çalak ên domdar, mîqdara dopingê ya bilind û dabeşkirina yekgirtî ya pêkhateyan heye;
② Veguheztina ji materyalên fonksiyonel ên yekane berbi materyalên pirfonksîyonel, pêşvebirina materyalên pirfonksîyonel da ku serîlêdanên wan berfirehtir bikin;
③ Matrix cihêreng e, ji seretayî silica bigire heya substratên cihêreng ên wekî dîoksîta titanium, polîmerên organîk, gil û şilavên îyonî.
02. Spî LED maddî luminescent erdê kêm
Li gorî teknolojiyên ronahiyê yên heyî, hilberên ronahiyê yên nîvconductor ên wekî dîodên ronahiyê (LED) xwedî avantajên wekî jiyana karûbarê dirêj, xerckirina kêm enerjiyê, karîgeriya ronahiyê ya bilind, bê mercur, bê UV, û xebata domdar hene.Ew wekî "çavkaniya ronahiyê ya nifşa çaremîn" piştî lampayên ronahiyê, lampeyên floransent, û lampeyên dakêşana gazê yên bi hêz (HID) têne hesibandin.
LED spî ji çîp, substrat, fosfor û ajokeran pêk tê.Toza fluorescentê ya hindik a erdê di performansa LED spî de rolek girîng dilîze.Di salên dawî de, xebatek mezin a lêkolînê li ser fosforên LED-ê yên spî hatine kirin û pêşkeftinek hêja pêk hatiye:
① Pêşkeftina celebek nû ya fosforê ku ji hêla LED-ya şîn (460 m) ve hatî heyecan kirin, lêkolîna dopîng û guherandinê li ser YAO2Ce (YAG: Ce) ku di çîpên LED-ya şîn de tê bikar anîn ji bo baştirkirina karîgeriya ronahiyê û vegotina rengan pêk aniye;
② Pêşkeftina tozên floransent ên nû yên ku ji hêla ronahiya ultraviyole (400m) an ronahiya ultraviyole (360mm) ve hatî heyecankirin, bi rêkûpêk pêkhatin, avahî, û taybetmendiyên spektral ên tozên floransent ên şîn ên sor û kesk, û her weha rêjeyên cûda yên sê tozên floransê lêkolîn kiriye. ji bo bidestxistina LED spî bi germahiya rengên cihê;
③ Xebatên din li ser mijarên zanistî yên bingehîn di pêvajoya amadekirina toza fluorescentê de, wekî bandora pêvajoya amadekirinê li ser fêkîyê, ji bo misogerkirina kalîte û aramiya toza fluorescentê hatine kirin.
Wekî din, LED-ya ronahiya spî bi gelemperî pêvajoyek pakkirinê ya tevlihev a toza fluorescent û silicone qebûl dike.Ji ber guheztina germî ya nebaş a toza fluorescentê, cîhaz ji ber dirêjkirina dema xebatê germ dibe, dibe sedema pîrbûna silikonê û jiyana karûbarê cîhazê kurt dike.Ev pirsgirêk bi taybetî di LED-ên ronahiya spî yên bi hêza bilind de cidî ye.Paqijkirina dûr yek rêyek e ku meriv vê pirsgirêkê çareser bike bi girêdana toza fluorescentê bi substratê û veqetandina wê ji çavkaniya ronahiya LED ya şîn, bi vî rengî bandora germa ku ji hêla çîpê ve hatî hilberandin li ser performansa ronahiyê ya toza fluorescent kêm dike.Ger seramîkên fluorescent ên erdê yên nadir xwedan taybetmendiyên gerîdeya germî ya bilind, berxwedana korozyonê ya bilind, îstîqrara bilind, û performansa hilana optîkî ya hêja ne, ew dikarin çêtir hewcedariyên serîlêdanê yên LED-ya spî ya bi hêza bilind a bi dendika enerjiyê ya bilind bicîh bînin.Tozên mîkro nano yên bi çalakiya sinterkirinê ya bilind û belavbûna zêde bûne şertek girîng ji bo amadekirina seramîkên fonksiyonel ên optîk ên erdê yên kêm bi zelalî û bi performansa hilberîna optîkî ya bilind.
03. Nanomaterialên ronahiyê yên ronahiyê yên veguhertina erdê kêm
Ronahiya veguheztinê celebek taybetî ya pêvajoyek ronahiyê ye ku bi vegirtina gelek fotonên kêm-enerjiyê ji hêla materyalên ronahiyê ve û hilberîna belavkirina fotonên enerjiya bilind ve tête taybetmend kirin.Li gorî molekulên rengîn ên organîk ên kevneşopî an xalên kuantumê, nanomaterialên ronahiyê yên veguheztina erda hindik xwedî gelek avantajên wekî guheztina mezin a li dijî Stokes, bandê emeliyatê ya teng, îstîqrara baş, jehrînek kêm, kûrahiya ketina tevnê ya bilind, û destwerdana kêm a floransê ya spontan hene.Ew di warê biyolojîkî de perspektîfên serîlêdanê yên berfireh hene.
Di salên dawî de, nanomaterialên ronahiyê yên veguheztina erda kêm di sentez, guheztina rûberê, fonksiyonelkirina rûkê, û sepanên bijîjkî de pêşkeftinek girîng pêk anîne.Mirov performansa ronahiyê ya materyalan bi xweşbînkirina pêkhateya wan, rewşa qonaxê, mezinahiyê, hwd di nanopîvana wan de çêtir dike, û strukturê bingehîn / şêlê berhev dike da ku navenda qutkirina ronahiyê kêm bike, da ku îhtîmala derbasbûnê zêde bike.Bi guheztina kîmyewî, teknolojiyên bi biyolojiya baş ava bikin da ku jehrê kêm bikin, û rêbazên wênekêşiyê ji bo veguheztina şaneyên zindî yên ronahiyê û in vivo pêşve bibin;Li ser bingeha hewcedariyên serîlêdanên cihêreng (hucreyên vedîtina xweparastinê, wênekêşiya fluorescence ya in vivo, terapiya fotodînamîkî, terapiya fototermal, dermanên serbestberdana bi kontrolkirina wêneyê, hwd.) rêbazên pêvekirina biyolojîkî ya bikêr û ewledar pêşve bibin.
Vê lêkolînê xwedan potansiyela serîlêdanê û feydeyên aborî yên pir mezin e, û ji bo pêşkeftina nanomedicine, pêşvebirina tenduristiya mirov û pêşkeftina civakî xwedî girîngiyek zanistî ya girîng e.
No.2 Materyalên nano magnetîkî yên erdê rare
Materyalên magnetîkî yên daîmî yên erdê yên kêm di sê qonaxên pêşkeftinê re derbas bûne: SmCo5, Sm2Co7, û Nd2Fe14B.Wekî tozek magnetîkî ya NdFeB ya zû vegirtî ji bo materyalên magnetîkî yên domdar ên girêdayî, mezinahiya genim ji 20 nm heya 50 nm diguhezîne, ku ew dike materyalek magnetîkî ya domdar a erda kêm a nanokristalîn.
Materyalên nanomagnetîk ên erdê yên kêm xwedî taybetmendiyên mezinahiya piçûk, strukturek yekane, û zordestiya bilind in.Bikaranîna materyalên tomarkirina magnetîkî dikare rêjeya sînyala-deng û kalîteya wêneyê baştir bike.Ji ber mezinahiya wê ya piçûk û pêbaweriya wê ya bilind, karanîna wê di pergalên motorên mîkro de rêgezek girîng e ji bo pêşkeftina nifşa nû ya motorên hewavanî, hewavanî û deryayî.Ji bo bîranîna magnetîkî, şilava magnetîkî, materyalên Berxwedana Magneto ya Giant, performans dikare pir were çêtir kirin, çêkirina cîhazên performansa bilind û piçûktir dibe.
No.3Erdê hindik nanomateryalên katalîtîk
Materyalên katalîtîk ên erdên kêm hema hema hemî reaksiyonên katalîtîk hene.Ji ber bandorên rûvî, bandorên voltê, û bandorên mezinahiya kuantumê, nanoteknolojiya erdê kêm zêde bal kişandiye ser xwe.Di gelek reaksiyonên kîmyewî de, katalîzatorên erdên kêm têne bikar anîn.Ger nanocatalîzatorên erdên kêm têne bikar anîn, dê çalakiya katalîtîk û karbidestiya wê pir çêtir bibe.
Nanokatalîzatorên erdê yên kêm bi gelemperî di şilandina katalîtîka neftê û dermankirina paqijkirina derzêya otomatê de têne bikar anîn.Materyalên nanokatalîtîk ên erdên kêm ên ku herî zêde têne bikar anîn ev inCeO2ûLa2O3, ku dikare wekî katalîzator û pêşvebiran, û hem jî hilgirên katalîzatorê were bikar anîn.
No.4Nano oksîdê seriummateryalên parastinê yên ultraviolet
Nano oksîdê cerium wekî nifşa sêyemîn a îzolekirina ultraviyole tê zanîn, bi bandorek îzolekirinê ya baş û veguheztina bilind.Di kozmetîkê de, nano ceria çalakiya katalîtîk kêm divê wekî amûrek veqetandina UV were bikar anîn.Ji ber vê yekê, bala bazarê û nasîna materyalên parastinê yên ultraviolet oksîdê nano cerium zêde ye.Pêşkeftina domdar a entegrasyona çerxa yekbûyî ji bo pêvajoyên hilberîna çîpên yekbûyî materyalên nû hewce dike.Materyalên nû ji bo şilavên paqijkirinê hewcedariyên bilindtir in, û şilavên paqijkirina erda kêm a nîvconductor hewce ne ku vê hewcedariyê bi cih bînin, bi leza polandîbûnê zûtir û hêjeya polkirinê kêmtir.Materyalên paqijkirina erdê nano yên nano bazarek berfireh heye.
Zêdebûna girîng a xwedîtiya gerîdeyê bûye sedema qirêjiya hewayê ya cidî, û sazkirina katalîzatorên paqijkirina eksozê ya gerîdeyê awayê herî bi bandor e ji bo kontrolkirina qirêjiya eksê.Oksîdên pêkhatî yên nano cerium zirconium di baştirkirina kalîteya paqijkirina gaza dûvikê de rolek girîng dileyzin.
No.5 Materyalên nano yên din ên fonksiyonel
01. Materyalên nano seramîk ên erdê kêm
Toza nano seramîk dikare bi girîngî germahiya sinterkirinê kêm bike, ku 200 ℃ ~ 300 ℃ ji ya toza seramîk a ne-nano ya bi heman pêkhateyê kêmtir e.Zêdekirina nano CeO2 li seramîkê dikare germahiya sinterkirinê kêm bike, mezinbûna tîrêjê asteng bike, û dendika seramîkê baştir bike.Zêdekirina hêmanên erdê yên kêm wekY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2dikare pêşî li veguherîna qonaxa germahîya bilind û şilbûna ZrO2 bigire, û veguheztina qonaxa ZrO2 materyalên strukturên seramîk ên hişkkirî bistînin.
Seramîkên elektronîkî (sensorên elektronîkî, materyalên PTC, materyalên mîkropêl, kondensator, termistor, hwd.) ku bi karanîna ultrafine an nanoscale CeO2, Y2O3 hatine amadekirin,Nd2O3, Sm2O3û hwd taybetmendiyên elektrîkê, termal û aramiyê çêtir kirine.
Zêdekirina materyalên pêkhatî yên fotokatalîtîk ên aktîvkirî yên erdê kêm li formula glaze dikare seramîkên antîbakteriyal ên erdê yên nadir amade bike.
02.Materyalên fîlima nano yên erdê rare
Bi pêşkeftina zanist û teknolojiyê re, hewcedariyên performansê yên ji bo hilberan her ku diçe hişktir dibin, pêdivî ye ku hilberan pir xweşik, pir-tenik, dendika pir-bilind, û dagirtina hilberan zêde bikin.Heya nuha, sê kategoriyên sereke yên fîlimên nano yên erdê yên kêm têne pêşve xistin: nano fîlimên tevlihev ên erdên kêm, nano fîlimên oksîdê erdê yên nadir, û fîlimên nano aligirê erdê yên kêm.Fîlmên nano yên erdê yên kêm di pîşesaziya agahdarî, katalîzasyon, enerjî, veguhastin û dermanê jiyanê de jî rolek girîng dileyzin.
Xelasî
Çîn di çavkaniyên erdên kêm de welatek sereke ye.Pêşveçûn û sepandina nanomaterialên erdên nadir rêyek nû ye ku meriv çavkaniyên erdên kêm bi bandor bikar bîne.Ji bo berfirehkirina qada sepanê ya erda nadir û pêşvebirina pêşkeftina materyalên fonksiyonel ên nû, divê di teoriya materyalê de pergalek teorîkî ya nû were damezrandin da ku hewcedariyên lêkolînê di asta nano de bicîh bîne, nanomaterialên erdê yên kêm xwedî performansa çêtir be, û derketinê çêbike. taybetmendiyên nû û fonksiyonên gengaz.
Dema şandinê: Gulan-29-2023