Nanometrové materiály vzácnych zemín, nová sila v priemyselnej revolúcii

Nanometrové materiály vzácnych zemín, nová sila v priemyselnej revolúcii

Nanotechnológia je nová interdisciplinárna oblasť, ktorá sa postupne rozvíjala koncom 80. a začiatkom 90. rokov 20. storočia.Pretože má veľký potenciál vytvárať nové výrobné procesy, nové materiály a nové produkty, spustí novú priemyselnú revolúciu v novom storočí. Súčasná úroveň rozvoja nanovied a nanotechnológií je podobná úrovni počítačovej a informačnej technológie v 50. rokoch minulého storočia.Väčšina vedcov, ktorí sa venujú tejto oblasti, predpovedá, že vývoj nanotechnológií bude mať široký a ďalekosiahly vplyv na mnohé aspekty technológie.Vedci sa domnievajú, že má zvláštne vlastnosti a jedinečný výkon.Hlavné efekty obmedzenia, ktoré vedú k zvláštnym vlastnostiam materiálov nano vzácnych zemín, sú špecifický povrchový efekt, efekt malej veľkosti, efekt rozhrania, efekt priehľadnosti, tunelový efekt a makroskopický kvantový efekt.Tieto efekty odlišujú fyzikálne vlastnosti nanosystému od vlastností konvenčných materiálov v oblasti svetla, elektriny, tepla a magnetizmu a predstavujú mnoho nových vlastností. V budúcnosti existujú tri hlavné smery, ktorými vedci budú skúmať a vyvíjať nanotechnológiu: príprava a aplikácia nanomateriálov s vynikajúcim výkonom;Navrhnite a pripravte rôzne nano zariadenia a zariadenia;Detekcia a analýza vlastností nanoregiónov.V súčasnosti má nano vzácna zemina najmä nasledujúce aplikačné smery a jej aplikáciu je potrebné v budúcnosti ďalej rozvíjať.

Nanometer oxidu lantanitého (La2O3)

Nanometrický oxid lantanitý sa používa na piezoelektrické materiály, elektrotermické materiály, termoelektrické materiály, magnetorezistentné materiály, luminiscenčné materiály (modrý prášok), materiály na uchovávanie vodíka, optické sklo, laserové materiály, rôzne zliatinové materiály, katalyzátory na prípravu organických chemických produktov a katalyzátory na neutralizáciu výfukové plyny automobilov a poľnohospodárske fólie na premenu svetla sa tiež aplikujú na nanometrový oxid lantanitý.

Nanometer oxidu céru (CeO2)

Hlavné použitia nanooxidu céru sú nasledovné: 1. Ako prísada do skla môže nanooxid céru absorbovať ultrafialové a infračervené lúče a bol aplikovaný na automobilové sklá.Dokáže nielen zabrániť ultrafialovým lúčom, ale aj znížiť teplotu vo vnútri auta, čím šetrí elektrickú energiu na klimatizáciu.2. Aplikácia nanooxidu céru v katalyzátore na čistenie výfukových plynov môže účinne zabrániť úniku veľkého množstva výfukových plynov z automobilov do ovzdušia.3.Nano-oxid céru sa môže použiť v pigmente na farbenie plastov a tiež sa môže použiť v náterovom, atramentovom a papierenskom priemysle.4. Aplikácia nanooxidu céru v leštiacich materiáloch bola všeobecne uznávaná ako požiadavka vysokej presnosti na leštenie kremíkových doštičiek a substrátov zafírových monokryštálov.5.Okrem toho možno nanooxid céru použiť aj na materiály na skladovanie vodíka, termoelektrické materiály, elektródy z nanooxidu céru, volfrámové elektródy, keramické kondenzátory, piezoelektrickú keramiku, abrazíva z karbidu kremíka nano oxidu céru, suroviny palivových článkov, benzínové katalyzátory, niektoré permanentné magnetické materiály, rôzne legované ocele a neželezné kovy atď.

Nanometrický oxid prazeodým (Pr6O11)

Hlavné použitia nanometrového oxidu prazeodýmu sú nasledovné: 1. Je široko používaný v stavebnej keramike a keramike na každodenné použitie.Môže sa zmiešať s keramickou glazúrou na vytvorenie farebnej glazúry a môže sa použiť aj ako samotný pigment pod glazúrou.Pripravený pigment je svetložltý s čistým a elegantným tónom.2. Používa sa na výrobu permanentných magnetov a je široko používaný v rôznych elektronických zariadeniach a motoroch.3. Používa sa na katalytické krakovanie ropy. Aktivitu, selektivitu a stabilitu katalýzy možno zlepšiť.4. Nano-prazeodymový oxid možno použiť aj na abrazívne leštenie.Okrem toho je aplikácia nanometrového oxidu prazeodýmu v oblasti optických vlákien čoraz rozsiahlejšia.

Nanometer oxidu neodýmu (Nd2O3)

Nanometrický oxid neodýmu sa stal na mnoho rokov horúcim miestom na trhu kvôli svojej jedinečnej pozícii v oblasti vzácnych zemín.Nano-neodymový oxid sa tiež aplikuje na neželezné materiály. Pridanie 1,5 % ~ 2,5 % nano neodymového oxidu do horčíkovej alebo hliníkovej zliatiny môže zlepšiť vysokoteplotný výkon, vzduchotesnosť a odolnosť proti korózii zliatiny a je široko používaný ako letecký priemysel. materiál pre letectvo.Navyše, nanoytriový hliníkový granát dopovaný nano oxidom neodýmu produkuje krátkovlnný laserový lúč, ktorý sa v priemysle široko používa na zváranie a rezanie tenkých materiálov s hrúbkou pod 10 mm.Po medicínskej stránke sa Nano-YAG laser dopovaný nano-Nd _ 2O _ 3 používa na odstraňovanie operačných rán alebo dezinfekciu rán namiesto chirurgických nožov.Nanometrický oxid neodýmu sa používa aj na farbenie sklenených a keramických materiálov, gumových výrobkov a prísad.

Nanočastice oxidu samária (Sm2O3)

Hlavné použitia nano-oxidu samária sú: nano-oxid samária je svetložltý, čo sa používa na keramické kondenzátory a katalyzátory.Okrem toho má oxid samáriový v nano veľkostiach jadrové vlastnosti a možno ho použiť ako konštrukčný materiál, tieniaci materiál a kontrolný materiál reaktora na atómovú energiu, takže obrovská energia generovaná jadrovým štiepením sa môže bezpečne využiť.Vo fosforoch sa najviac používajú nanočastice oxidu európia (Eu2O3). Eu3+ sa používa ako aktivátor červeného fosforu a Eu2+ sa používa ako modrý fosfor.Y0O3:Eu3+ je najlepší fosfor z hľadiska svetelnej účinnosti, stability povlaku, nákladov na obnovu atď., A je široko používaný kvôli zlepšeniu svetelnej účinnosti a kontrastu.V poslednej dobe sa nanooxid európia používa aj ako fosfor stimulovanej emisie pre nový röntgenový medicínsky diagnostický systém. Oxid nanoeurópia sa môže použiť aj na výrobu farebných šošoviek a optických filtrov, pre zariadenia na uchovávanie magnetických bublín a svoje nadanie môže ukázať aj v kontrolné materiály, tieniace materiály a konštrukčné materiály atómových reaktorov.Jemné častice červeného fosforu oxidu gadolínia (Y2O3:Eu3+) boli pripravené použitím nanooxidu ytria (Y2O3) a nanooxidu európia (Eu2O3) ako surovín.Pri jeho použití na prípravu trojfarebného fosforu vzácnych zemín sa zistilo, že: (a) možno dobre a rovnomerne zmiešať so zeleným práškom a modrým práškom;(b) Dobrý výkon náteru;(c) Pretože veľkosť častíc červeného prášku je malá, špecifický povrch sa zvyšuje a počet luminiscenčných častíc sa zvyšuje, množstvo červeného prášku v trojfarebných fosforoch vzácnych zemín sa môže znížiť, čo vedie k nižším nákladom.

Nanočastice oxidu gadolínia (Gd2O3)

Jeho hlavné využitie je nasledovné: 1. Jeho vo vode rozpustný paramagnetický komplex môže zlepšiť NMR zobrazovací signál ľudského tela pri liečbe.2. Základný oxid sírový možno použiť ako matricovú mriežku trubice osciloskopu a röntgenovej obrazovky so špeciálnym jasom.3. Nano-gadolinium oxid v nano-gadolinium gálium granáte je ideálnym samostatným substrátom pre magnetickú bublinkovú pamäť.4. Ak neexistuje žiadny limit cyklu Camot, môže sa použiť ako pevné magnetické chladiace médium.5. Používa sa ako inhibítor na riadenie úrovne reťazovej reakcie jadrových elektrární na zaistenie bezpečnosti jadrových reakcií.Okrem toho použitie nano-gadolíniumoxidu a nano-lantánumoxidu pomáha zmeniť oblasť vitrifikácie a zlepšiť tepelnú stabilitu skla.Nanooxid gadolínia možno použiť aj na výrobu kondenzátorov a obrazoviek zosilňujúcich röntgenové žiarenie. V súčasnosti svet vynakladá veľké úsilie na rozvoj aplikácie nano-gadolínia oxidu a jeho zliatin v magnetickom chladení a dosiahol prelomový pokrok

Nanočastice oxidu terbia (Tb4O7)

Hlavné oblasti použitia sú nasledovné: 1. Fosfory sa používajú ako aktivátory zeleného prášku v trojfarebných fosforoch, ako je fosfátová matrica aktivovaná nanooxidom terbia, silikátová matrica aktivovaná nanooxidom terbia a matrica nanooxid ceru horečnato-hlinitá aktivovaná nanoterbiom oxid, ktoré všetky vyžarujú zelené svetlo v excitovanom stave.2. Magnetooptické úložné materiály V posledných rokoch sa skúmali a vyvíjali magnetooptické materiály nano-terbiumoxidu.Magnetooptický disk vyrobený z amorfného filmu Tb-Fe sa používa ako úložný prvok počítača a úložná kapacita sa môže zvýšiť 10 až 15-krát.3. Magnetooptické sklo, Faradayovo opticky aktívne sklo obsahujúce nanometrový oxid terbia, je kľúčovým materiálom na výrobu rotátorov, izolátorov, anulátorov a je široko používané v laserovej technológii. Nanometer terbium oxid nanometer dysprosium oxid sa používa hlavne v sonaroch a je široko používaný Používa sa v mnohých oblastiach, ako je systém vstrekovania paliva, ovládanie kvapalinových ventilov, mikropolohovanie, mechanický pohon, mechanizmus a regulátor krídel leteckého vesmírneho teleskopu.

Nano oxid dysprosý Dy2O3

Hlavné použitia Dy2O3 nano dysprosium oxidu sú: 1.Nano-dysprosium oxid sa používa ako aktivátor fosforu a trojmocný nano-dysprosium oxid je sľubný aktivačný ión trojfarebných luminiscenčných materiálov s jedným luminiscenčným centrom.Pozostáva hlavne z dvoch emisných pásiem, jedným je vyžarovanie žltého svetla, druhým vyžarovanie modrého svetla a ako trojfarebné fosfory možno použiť luminiscenčné materiály dopované nano-dyspróznym oxidom.2.Nanometrický oxid dysprózia je nevyhnutnou kovovou surovinou na prípravu zliatiny Terfenol s veľkou magnetostrikčnou zliatinou nano-terbium oxid a nano-dysprosium oxid, ktorá dokáže realizovať niektoré presné činnosti mechanického pohybu.3. Nanometrický kov z oxidu dysprózia možno použiť ako magnetooptický úložný materiál s vysokou rýchlosťou záznamu a citlivosťou na čítanie.4. Používa sa na prípravu nanometrovej dysprosium oxidovej lampy. Pracovná látka používaná v nano dysprosium oxidovej lampe je nano dysprosium oxid, ktorý má výhody vysokého jasu, dobrej farby, vysokej farebnej teploty, malej veľkosti a stabilného oblúka a bol používa sa ako svetelný zdroj pre film a tlač.5. Nanometer dysprosium oxide sa používa na meranie energetického spektra neutrónov alebo ako absorbér neutrónov v priemysle atómovej energie, pretože má veľkú plochu prierezu zachytávania neutrónov.

Nanometer Ho2O3

Hlavné použitia nano-holmiumoxidu sú nasledovné: 1. Ako prísada do kovovej halogénovej žiarovky je kovová halogénová žiarovka druh plynovej výbojky, ktorá je vyvinutá na báze vysokotlakovej ortuťovej výbojky a jej charakteristika je že žiarovka je naplnená rôznymi halogenidmi vzácnych zemín.V súčasnosti sa používajú najmä jodidy vzácnych zemín, ktoré pri výboji plynu vyžarujú rôzne spektrálne čiary. Pracovná látka používaná v nano-holmiumoxidovej lampe je nano-holmiumoxidjodid, ktorý dokáže získať vyššiu koncentráciu atómov kovu v zóne oblúka, teda výrazne zlepšuje účinnosť žiarenia.2. Nanometrický oxid holmitý sa môže použiť ako prísada do ytria železa alebo ytria hliníkového granátu;3. Oxid nano-holmium môže byť použitý ako ytrium-železohliníkový granát (Ho:YAG), ktorý môže vyžarovať 2μm laser a rýchlosť absorpcie ľudského tkaniva do 2μm lasera je vysoká. Je takmer o tri rády vyššia ako Hd: YAG0.Preto pri použití lasera Ho:YAG na lekárske operácie môže nielen zlepšiť efektivitu a presnosť prevádzky, ale aj znížiť oblasť tepelného poškodenia na menšiu veľkosť.Voľný lúč generovaný nano kryštálom oxidu holmnatého môže eliminovať tuk bez vytvárania nadmerného tepla, čím sa znižuje tepelné poškodenie spôsobené zdravými tkanivami. Uvádza sa, že liečba glaukómu nanometrovým laserom oxidu holmnatého v Spojených štátoch môže znížiť bolesť chirurgický zákrok.4. Do magnetostrikčnej zliatiny Terfenol-D sa môže pridať aj malé množstvo nano-oxidu holmia, aby sa znížilo vonkajšie pole potrebné na saturačná magnetizácia zliatiny.5.Okrem toho, optické vlákno dopované nano-oxidom holmia môže byť použité na výrobu optických komunikačných zariadení, ako sú optické vláknové lasery, optické vláknové zosilňovače, optické vláknové senzory atď. Bude hrať dôležitejšiu úlohu v dnešnej rýchlej optickej komunikácii.

Nano oxid erbium(III).

Hlavné použitia sú:

1. Vyžarovanie svetla nanometrového oxidu erbium(III) pri 1550 nm má zvláštny význam, pretože táto vlnová dĺžka je presne minimálna strata optického vlákna pri komunikácii z optických vlákien.Po excitácii svetlom pri 980 nm a 1480 nm prechádza nanometrický ión oxidu erbitého zo základného stavu 4115/2 do vysokoenergetického stavu 4113/2.Keď Er3+ vo vysokoenergetickom stave prejde späť do základného stavu, vyžaruje svetlo s vlnovou dĺžkou 1550 nm.Kremenné vlákno môže prenášať svetlo rôznych vlnových dĺžok, avšak rôzne rýchlosti optického útlmu sa líšia, pričom frekvenčné pásmo 1550 nm má najnižšiu mieru optického útlmu (0,15 decibelov na kilometer) pri prenose kremenného vlákna, čo je takmer spodná hranica útlmu.Preto, keď sa ako signálne svetlo používa komunikácia z optických vlákien pri 1550 nm, strata svetla je minimalizovaná.Týmto spôsobom, ak je vhodná koncentrácia nano-Erbium(III) oxidu dopovaná do vhodnej matrice, môže zosilňovač kompenzovať stratu v komunikačnom systéme podľa laserového princípu.Preto je v telekomunikačnej sieti, ktorá potrebuje zosilniť 1550nm optický signál, nenahraditeľným optickým zariadením zosilňovač vlákna dopovaný nano erbium(III) oxidom.V súčasnosti je komerčne dostupný zosilňovač s kremičitými vláknami dopovaný oxidom erbia (III).Uvádza sa, že aby sa predišlo zbytočnej absorpcii, dopingové množstvo nano-Erbium(III) oxidu vo vlákne je desiatky až stovky ppm.Rýchly rozvoj komunikácie s optickými vláknami otvorí novú oblasť použitia nano oxidu erbium(III).

2. Laserový kryštál dopovaný nanometrovým oxidom erbium(III) a jeho 1730nm laser a 1550nm laserový výstup sú bezpečné pre ľudské oči, majú dobrý atmosférický prenosový výkon, majú silnú schopnosť prenikania dymu na bojisko, dobrú dôvernosť, nie je ľahké byť detekované nepriateľom a majú veľký kontrast pri osvetlení vojenských cieľov.Prenosný laserový diaľkomer bol vyrobený pre vojenské použitie, ktorý je bezpečný pre ľudské oči.

3. Nanometer Oxid erbium(III) možno pridať do skla, aby sa vyrobil laserový materiál zo skla vzácnych zemín, čo je pevný laserový materiál s najväčšou výstupnou pulznou energiou a najvyšším výstupným výkonom v súčasnosti.

4. Nanometer Oxid erbium(III) možno použiť aj ako aktivačný ión konverzných laserových materiálov vzácnych zemín.

5. Nanometer Erbium(III) oxid možno použiť aj na odfarbovanie a farbenie okuliarov a kryštalického skla.

Nanometer oxidu ytria (Y2O3)

Hlavné použitia nanooxidu ytria sú nasledovné: 1. Prísady do ocele a neželezných zliatin.Zliatina FeCr zvyčajne obsahuje 0,5 % ~ 4 % nanooxidu ytria, čo môže zvýšiť odolnosť proti oxidácii a ťažnosť týchto nehrdzavejúcich ocelí Po pridaní správneho množstva zmiešanej vzácnej zeminy bohatej na nanometrový oxid ytria do zliatiny MB26 boli komplexné vlastnosti zliatiny zjavne vylepšené včera, môže nahradiť niektoré stredné a silné hliníkové zliatiny pre namáhané komponenty lietadiel;Pridanie malého množstva nano oxidu ytria do zliatiny Al-Zr môže zlepšiť vodivosť zliatiny;Zliatinu prijala väčšina drôtární v Číne.Nano-ytrium oxid bol pridaný do zliatiny medi na zlepšenie vodivosti a mechanickej pevnosti.2. Keramický materiál z nitridu kremíka obsahujúci 6 % nano oxidu ytria a 2 % hliníka. Môže sa použiť na vývoj častí motora.3. Vŕtanie, rezanie, zváranie a iné mechanické opracovanie sa vykonáva na veľkorozmerných súčiastkach pomocou laserového lúča nano-neodýmového oxidu hliníkového granátu s výkonom 400 wattov.4. Tienidlo elektrónového mikroskopu zložené z monokryštálu granátu Y-Al má vysoký fluorescenčný jas, nízku absorpciu rozptýleného svetla a dobrú odolnosť voči vysokej teplote a mechanickému opotrebovaniu.5.Zliatina s vysokou štruktúrou nano oxidu ytria obsahujúca 90 % nano oxidu gadolínia sa môže použiť v letectve a pri iných príležitostiach vyžadujúcich nízku hustotu a vysoký bod topenia.6. Vysokoteplotné protónové vodivé materiály obsahujúce 90 % nanooxidu ytria majú veľký význam pre výrobu palivových článkov, elektrolytických článkov a plynových senzorov vyžadujúcich vysokú rozpustnosť vodíka.Okrem toho sa nanooxid ytria používa aj ako materiál odolný voči vysokoteplotnému striekaniu, riedidlo paliva pre atómové reaktory, prísada do materiálu s permanentnými magnetmi a getr v elektronickom priemysle.

Okrem vyššie uvedeného možno nano oxidy vzácnych zemín použiť aj v odevných materiáloch pre starostlivosť o ľudské zdravie a ochranu životného prostredia.Zo súčasných výskumných jednotiek majú všetky určité smery: anti-ultrafialové žiarenie;Znečistenie ovzdušia a ultrafialové žiarenie sú náchylné na kožné ochorenia a rakovinu kože;Prevencia znečistenia sťažuje priľnutie znečisťujúcich látok na odev;Skúma sa aj v smere proti teplu. Keďže koža je tvrdá a ľahko starne, je najviac náchylná na plesne v daždivých dňoch.Kožu je možné zmäkčiť bielením nano oxidom ceru vzácnych zemín, ktorý ľahko nestarne a plesnivie a pohodlne sa nosí.V posledných rokoch sú nano-povlakové materiály tiež stredobodom výskumu nanomateriálov a hlavný výskum sa zameriava na funkčné povlaky.Y2O3 s 80nm v Spojených štátoch možno použiť ako tieniaci povlak proti infračervenému žiareniu. Účinnosť odrážania tepla je veľmi vysoká.CeO2 má vysoký index lomu a vysokú stabilitu.Keď sa do náteru pridá nano oxid yttria vzácnych zemín, nano oxid lantánu a nano oxid céru, vonkajšia stena môže odolávať starnutiu, pretože náter vonkajšej steny ľahko starne a opadáva, pretože farba je vystavená slnečnému žiareniu a ultrafialovým lúčom. po dlhú dobu a po pridaní oxidu céru a oxidu ytria môže odolávať ultrafialovým lúčom. Okrem toho je veľkosť jeho častíc veľmi malá a nanooxid céru sa používa ako absorbér ultrafialového žiarenia, ktorý by sa mal používať na zabránenie starnutia plastov produkty spôsobené ultrafialovým žiarením, nádrže, automobily, lode, nádrže na skladovanie ropy atď., ktoré môžu najlepšie chrániť vonkajšie veľké billboardy a zabrániť plesniam, vlhkosti a znečisteniu pre vnútorné nátery stien.Kvôli malej veľkosti častíc nie je ľahké prilepiť prach na stenu. A možno ho umyť vodou.Stále existuje mnoho spôsobov použitia nano oxidov vzácnych zemín, ktoré je potrebné ďalej skúmať a rozvíjať, a úprimne dúfame, že bude mať ešte lepšiu budúcnosť.