Bahan nano nadir bumi Unsur nadir bumi mempunyai struktur elektronik sublapisan 4f yang unik, momen magnet atom yang besar, gandingan orbit putaran yang kuat dan ciri-ciri lain, menghasilkan sifat optik, elektrik, magnet dan lain-lain yang sangat kaya.Ia adalah bahan strategik yang sangat diperlukan untuk negara di seluruh dunia untuk mengubah industri tradisional dan membangunkan teknologi tinggi, dan dikenali sebagai "rumah harta karun bahan baharu".
Sebagai tambahan kepada aplikasinya dalam bidang tradisional seperti jentera metalurgi, petrokimia, seramik kaca, dan tekstil ringan,nadir bumijuga merupakan bahan sokongan utama dalam bidang baru muncul seperti tenaga bersih, kenderaan besar, kenderaan tenaga baharu, pencahayaan semikonduktor dan paparan baharu, berkait rapat dengan kehidupan manusia.
Selepas beberapa dekad pembangunan, tumpuan penyelidikan berkaitan nadir bumi juga telah beralih daripada peleburan dan pengasingan nadir bumi tunggal ketulenan tinggi kepada aplikasi teknologi tinggi nadir bumi dalam kemagnetan, optik, elektrik, penyimpanan tenaga, pemangkinan, bioperubatan, dan bidang lain.Di satu pihak, terdapat trend yang lebih besar terhadap bahan komposit nadir bumi dalam sistem bahan;Sebaliknya, ia lebih tertumpu kepada bahan kristal berfungsi dimensi rendah dari segi morfologi.Terutamanya dengan pembangunan nanosains moden, menggabungkan kesan saiz kecil, kesan kuantum, kesan permukaan, dan kesan antara muka bahan nano dengan ciri struktur lapisan elektronik unik unsur nadir bumi, bahan nano nadir bumi mempamerkan banyak sifat baru yang berbeza daripada bahan tradisional, memaksimumkan prestasi cemerlang bahan nadir bumi, Dan mengembangkan lagi aplikasinya dalam bidang bahan tradisional dan pembuatan berteknologi tinggi baharu.
Pada masa ini, terdapat terutamanya bahan nano nadir bumi berikut yang sangat menjanjikan, iaitu bahan bercahaya nano nadir bumi, bahan pemangkin nano nadir bumi, bahan magnet nano nadir bumi,nano cerium oksidabahan pelindung ultraviolet, dan bahan berfungsi nano yang lain.
No.1Bahan pendarfluor nano nadir bumi
01. Bahan nano bercahaya hibrid organik-tak organik nadir bumi
Bahan komposit menggabungkan unit fungsi yang berbeza pada peringkat molekul untuk mencapai fungsi pelengkap dan dioptimumkan.Bahan hibrid bukan organik organik mempunyai fungsi komponen organik dan bukan organik, menunjukkan kestabilan mekanikal yang baik, fleksibiliti, kestabilan terma dan kebolehprosesan yang sangat baik.
Nadir bumikompleks mempunyai banyak kelebihan, seperti ketulenan warna yang tinggi, jangka hayat keadaan teruja, hasil kuantum yang tinggi, dan garis spektrum pelepasan yang kaya.Ia digunakan secara meluas dalam banyak bidang, seperti paparan, penguatan pandu gelombang optik, laser keadaan pepejal, biomarker dan anti-pemalsuan.Walau bagaimanapun, kestabilan fototerma yang rendah dan kebolehprosesan yang lemah bagi kompleks nadir bumi secara serius menghalang penggunaan dan promosinya.Menggabungkan kompleks nadir bumi dengan matriks tak organik dengan sifat mekanikal dan kestabilan yang baik adalah cara yang berkesan untuk meningkatkan sifat pendarfluor kompleks nadir bumi.
Sejak pembangunan bahan hibrid bukan organik organik nadir bumi, trend pembangunan mereka menunjukkan ciri-ciri berikut:
① Bahan hibrid yang diperoleh melalui kaedah doping kimia mempunyai komponen aktif yang stabil, jumlah doping yang tinggi dan pengagihan komponen yang seragam;
② Berubah daripada bahan tunggal berfungsi kepada bahan pelbagai fungsi, membangunkan bahan pelbagai fungsi untuk menjadikan aplikasinya lebih meluas;
③ Matriks adalah pelbagai, daripada terutamanya silika kepada pelbagai substrat seperti titanium dioksida, polimer organik, tanah liat dan cecair ionik.
02. Bahan pencahayaan nadir bumi LED putih
Berbanding dengan teknologi pencahayaan sedia ada, produk lampu semikonduktor seperti diod pemancar cahaya (LED) mempunyai kelebihan seperti hayat perkhidmatan yang panjang, penggunaan tenaga yang rendah, kecekapan cahaya yang tinggi, bebas merkuri, bebas UV dan operasi yang stabil.Ia dianggap sebagai "sumber cahaya generasi keempat" selepas lampu pijar, lampu pendarfluor dan lampu nyahcas gas (HID) berkekuatan tinggi.
LED putih terdiri daripada cip, substrat, fosfor dan pemacu.Serbuk pendarfluor nadir bumi memainkan peranan penting dalam prestasi LED putih.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sejumlah besar kerja penyelidikan telah dijalankan pada fosfor LED putih dan kemajuan yang sangat baik telah dibuat:
① Pembangunan jenis fosfor baru yang teruja oleh LED biru (460m) telah menjalankan penyelidikan doping dan pengubahsuaian pada YAO2Ce (YAG: Ce) yang digunakan dalam cip LED biru untuk meningkatkan kecekapan cahaya dan pemaparan warna;
② Pembangunan serbuk pendarfluor baharu yang teruja oleh cahaya ultraungu (400m) atau cahaya ultraungu (360mm) telah mengkaji secara sistematik komposisi, struktur, dan ciri spektrum serbuk pendarfluor merah dan hijau, serta nisbah berbeza bagi tiga serbuk pendarfluor. untuk mendapatkan LED putih dengan suhu warna yang berbeza;
③ Kerja lanjut telah dijalankan ke atas isu saintifik asas dalam proses penyediaan serbuk pendarfluor, seperti pengaruh proses penyediaan pada fluks, untuk memastikan kualiti dan kestabilan serbuk pendarfluor.
Di samping itu, LED cahaya putih terutamanya menggunakan proses pembungkusan campuran serbuk pendarfluor dan silikon.Disebabkan oleh kekonduksian haba serbuk pendarfluor yang lemah, peranti akan menjadi panas disebabkan oleh masa kerja yang berpanjangan, yang membawa kepada penuaan silikon dan memendekkan hayat perkhidmatan peranti.Masalah ini amat serius dalam LED cahaya putih berkuasa tinggi.Pembungkusan jauh adalah satu cara untuk menyelesaikan masalah ini dengan melampirkan serbuk pendarfluor pada substrat dan mengasingkannya daripada sumber cahaya LED biru, dengan itu mengurangkan kesan haba yang dijana oleh cip pada prestasi pendarfluor serbuk pendarfluor.Jika seramik pendarfluor nadir bumi mempunyai ciri-ciri kekonduksian terma yang tinggi, rintangan kakisan yang tinggi, kestabilan yang tinggi, dan prestasi output optik yang sangat baik, ia boleh memenuhi keperluan aplikasi LED putih berkuasa tinggi dengan ketumpatan tenaga yang tinggi dengan lebih baik.Serbuk nano mikro dengan aktiviti pensinteran yang tinggi dan penyebaran yang tinggi telah menjadi prasyarat penting untuk penyediaan seramik berfungsi optik nadir bumi ketelusan tinggi dengan prestasi output optik yang tinggi.
03.Bahan nano bercahaya naik penukaran nadir bumi
Pencahayaan Penukaran adalah sejenis proses pencerminan khas yang dicirikan oleh penyerapan berbilang foton tenaga rendah oleh bahan pendarfluor dan penjanaan pelepasan foton bertenaga tinggi.Berbanding dengan molekul pewarna organik tradisional atau titik kuantum, bahan nano bercahaya penukaran naik nadir bumi mempunyai banyak kelebihan seperti anjakan anti Stokes yang besar, jalur pelepasan sempit, kestabilan yang baik, ketoksikan rendah, kedalaman penembusan tisu yang tinggi, dan gangguan pendarfluor spontan yang rendah.Mereka mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam bidang bioperubatan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan nano bercahaya penukaran naik nadir bumi telah mencapai kemajuan yang ketara dalam sintesis, pengubahsuaian permukaan, kefungsian permukaan dan aplikasi bioperubatan.Orang ramai menambah baik prestasi pendarfluor bahan dengan mengoptimumkan komposisi mereka, keadaan fasa, saiz, dll. pada skala nano, dan menggabungkan struktur teras/cangkang untuk mengurangkan pusat pelindapkejutan luminescence, untuk meningkatkan kebarangkalian peralihan.Dengan pengubahsuaian kimia, wujudkan teknologi dengan biokeserasian yang baik untuk mengurangkan ketoksikan, dan membangunkan kaedah pengimejan untuk penukaran sel hidup bercahaya dan dalam vivo;Membangunkan kaedah gandingan biologi yang cekap dan selamat berdasarkan keperluan aplikasi yang berbeza (sel pengesanan imun, pengimejan pendarfluor in vivo, terapi fotodinamik, terapi fototerma, ubat pelepasan terkawal foto, dsb.).
Kajian ini mempunyai potensi aplikasi yang besar dan faedah ekonomi, dan mempunyai kepentingan saintifik yang penting untuk pembangunan nanomedicine, promosi kesihatan manusia, dan kemajuan sosial.
No.2 Bahan magnet nano nadir bumi
Bahan magnet kekal nadir bumi telah melalui tiga peringkat pembangunan: SmCo5, Sm2Co7 dan Nd2Fe14B.Sebagai serbuk magnet NdFeB yang dipadamkan dengan pantas untuk bahan magnet kekal terikat, saiz butirannya berjulat dari 20nm hingga 50nm, menjadikannya bahan magnet kekal nadir bumi nanohablur biasa.
Bahan nanomagnet nadir bumi mempunyai ciri-ciri saiz kecil, struktur domain tunggal, dan daya paksaan yang tinggi.Penggunaan bahan rakaman magnetik boleh meningkatkan nisbah isyarat kepada hingar dan kualiti imej.Oleh kerana saiznya yang kecil dan kebolehpercayaan yang tinggi, penggunaannya dalam sistem motor mikro merupakan hala tuju penting untuk pembangunan generasi baharu penerbangan, aeroangkasa dan motor marin.Untuk ingatan magnetik, cecair magnetik, bahan Rintangan Magneto Gergasi, prestasi boleh dipertingkatkan dengan ketara, menjadikan peranti berprestasi tinggi dan dikecilkan.
No.3Nano nadir bumibahan pemangkin
Bahan pemangkin nadir bumi melibatkan hampir semua tindak balas pemangkin.Disebabkan oleh kesan permukaan, kesan kelantangan, dan kesan saiz kuantum, nanoteknologi nadir bumi telah semakin menarik perhatian.Dalam banyak tindak balas kimia, pemangkin nadir bumi digunakan.Jika nanomangkin nadir bumi digunakan, aktiviti pemangkin dan kecekapan akan bertambah baik.
Nanomangkin nadir bumi biasanya digunakan dalam keretakan pemangkin petroleum dan rawatan penulenan ekzos automotif.Bahan nanokatalitik nadir bumi yang paling biasa digunakan ialahCeO2danLa2O3, yang boleh digunakan sebagai pemangkin dan penggalak, serta pembawa pemangkin.
No.4Nano cerium oksidabahan pelindung ultraviolet
Nano cerium oksida dikenali sebagai agen pengasingan ultraviolet generasi ketiga, dengan kesan pengasingan yang baik dan penghantaran yang tinggi.Dalam kosmetik, nano ceria aktiviti pemangkin rendah mesti digunakan sebagai agen pengasing UV.Oleh itu, perhatian pasaran dan pengiktirafan bahan pelindung ultraviolet nano cerium oksida adalah tinggi.Penambahbaikan berterusan penyepaduan litar bersepadu memerlukan bahan baharu untuk proses pembuatan cip litar bersepadu.Bahan baharu mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk cecair penggilap, dan cecair penggilap nadir bumi semikonduktor perlu memenuhi keperluan ini, dengan kelajuan penggilapan yang lebih pantas dan jumlah penggilap yang kurang.Bahan penggilap nadir bumi nano mempunyai pasaran yang luas.
Peningkatan ketara dalam pemilikan kereta telah menyebabkan pencemaran udara yang serius, dan pemasangan pemangkin penulenan ekzos kereta adalah cara paling berkesan untuk mengawal pencemaran ekzos.Oksida komposit zirkonium serium nano memainkan peranan penting dalam meningkatkan kualiti penulenan gas ekor.
No.5 Bahan berfungsi nano lain
01. Bahan seramik nano nadir bumi
Serbuk seramik nano boleh mengurangkan suhu pensinteran dengan ketara, iaitu 200 ℃~300 ℃ lebih rendah daripada serbuk seramik bukan nano dengan komposisi yang sama.Menambah nano CeO2 pada seramik boleh mengurangkan suhu pensinteran, menghalang pertumbuhan kekisi, dan meningkatkan ketumpatan seramik.Menambah unsur nadir bumi sepertiY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2boleh menghalang perubahan fasa suhu tinggi dan embrittlement ZrO2, dan mendapatkan transformasi fasa ZrO2 toughened bahan struktur seramik.
Seramik elektronik (penderia elektronik, bahan PTC, bahan gelombang mikro, kapasitor, termistor, dsb.) disediakan menggunakan ultrafine atau skala nano CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, dsb. telah memperbaik sifat elektrik, haba dan kestabilan.
Menambah bahan komposit fotokatalitik teraktif nadir bumi pada formula sayu boleh menyediakan seramik antibakteria nadir bumi.
02.Bahan filem nipis nano nadir bumi
Dengan perkembangan sains dan teknologi, keperluan prestasi untuk produk menjadi semakin ketat, memerlukan produk ultra-halus, ultra-nipis, ultra-tinggi dan ultra-pengisian.Pada masa ini, terdapat tiga kategori utama filem nano nadir bumi yang dibangunkan: filem nano kompleks nadir bumi, filem nano oksida nadir bumi dan filem aloi nano nadir bumi.Filem nano nadir bumi juga memainkan peranan penting dalam industri maklumat, pemangkinan, tenaga, pengangkutan dan perubatan hayat.
Kesimpulan
China adalah negara utama dalam sumber nadir bumi.Pembangunan dan penggunaan bahan nano nadir bumi ialah cara baharu untuk menggunakan sumber nadir bumi dengan berkesan.Untuk meluaskan skop aplikasi nadir bumi dan menggalakkan pembangunan bahan berfungsi baharu, sistem teori baharu harus diwujudkan dalam teori bahan untuk memenuhi keperluan penyelidikan di skala nano, menjadikan bahan nano nadir bumi mempunyai prestasi yang lebih baik, dan membuat kemunculan. sifat dan fungsi baharu yang mungkin.
Masa siaran: Mei-29-2023