Nanomateriale të rralla të tokës
Nanomateriale të rralla të tokës Elementet e rralla të tokës kanë strukturë unike elektronike 4f të nënshtresës, moment të madh magnetik atomik, bashkim të fortë të orbitës së rrotullimit dhe karakteristika të tjera, duke rezultuar në veti shumë të pasura optike, elektrike, magnetike dhe të tjera.Ato janë materiale strategjike të domosdoshme për vendet në mbarë botën për të transformuar industritë tradicionale dhe për të zhvilluar teknologjinë e lartë, dhe njihen si "shtëpia e thesarit të materialeve të reja".
Përveç aplikimeve të tij në fusha tradicionale si makineri metalurgjike, petrokimike, qeramikë qelqi dhe tekstile të lehta,toka të rrallajanë gjithashtu materiale mbështetëse kyçe në fushat në zhvillim si energjia e pastër, automjetet e mëdha, automjetet me energji të reja, ndriçimi gjysmëpërçues dhe ekranet e reja, të lidhura ngushtë me jetën e njeriut.
Pas dekadash zhvillimi, fokusi i kërkimeve në lidhje me tokat e rralla është zhvendosur përkatësisht nga shkrirja dhe ndarja e tokave të rralla të vetme me pastërti të lartë në aplikimet e teknologjisë së lartë të tokave të rralla në magnetizëm, optikë, energji elektrike, ruajtjen e energjisë, katalizën, biomjekësinë, dhe fusha të tjera.Nga njëra anë, ka një prirje më të madhe drejt materialeve të përbëra nga toka të rralla në sistemin material;Nga ana tjetër, për nga morfologjia është më e fokusuar te materialet kristalore funksionale me dimensione të ulëta.Veçanërisht me zhvillimin e nanoshkencës moderne, duke kombinuar efektet e madhësisë së vogël, efektet kuantike, efektet sipërfaqësore dhe efektet e ndërfaqes së nanomaterialeve me karakteristikat unike të strukturës së shtresës elektronike të elementeve të tokës së rrallë, nanomaterialet e tokës së rrallë shfaqin shumë veti të reja të ndryshme nga materialet tradicionale, duke maksimizuar performancën e shkëlqyeshme të materialeve tokësore të rralla, dhe zgjeron më tej aplikimin e saj në fushat e materialeve tradicionale dhe prodhimit të ri të teknologjisë së lartë.
Aktualisht, ekzistojnë kryesisht nanomaterialet e mëposhtme shumë premtuese të tokës së rralla, përkatësisht materialet nano lumineshente të tokës të rralla, materialet nano katalitike të tokës të rralla, materialet nano magnetike të tokës së rrallë,nano oksid ceriumimateriale mbrojtëse ultravjollcë dhe materiale të tjera funksionale nano.
Nr.1Materiale nano lumineshente nga toka të rralla
01. Nanomateriale lumineshente hibride organike-inorganike të tokës së rrallë
Materialet e përbëra kombinojnë njësi të ndryshme funksionale në nivel molekular për të arritur funksione plotësuese dhe të optimizuara.Materiali hibrid organik inorganik ka funksionin e përbërësve organikë dhe inorganik, duke treguar stabilitet të mirë mekanik, fleksibilitet, stabilitet termik dhe përpunueshmëri të shkëlqyer.
Tokë e rrallëkomplekset kanë shumë përparësi, të tilla si pastërtia e lartë e ngjyrave, jetëgjatësia e gjendjes së ngacmuar, rendimenti i lartë kuantik dhe linjat e pasura të spektrit të emetimit.Ato përdoren gjerësisht në shumë fusha, si ekrani, amplifikimi i valëve optike, lazerët në gjendje të ngurtë, biomarkerët dhe kundër falsifikimit.Megjithatë, stabiliteti i ulët fototermik dhe përpunueshmëria e dobët e komplekseve të tokës së rrallë pengojnë seriozisht aplikimin dhe promovimin e tyre.Kombinimi i komplekseve të tokës së rrallë me matricat inorganike me veti të mira mekanike dhe stabilitet është një mënyrë efektive për të përmirësuar vetitë ndriçuese të komplekseve të tokës së rrallë.
Që nga zhvillimi i materialit hibrid organik inorganik të tokës së rrallë, tendencat e zhvillimit të tyre tregojnë karakteristikat e mëposhtme:
① Materiali hibrid i marrë me metodën kimike të dopingut ka përbërës aktivë të qëndrueshëm, sasi të lartë dopingu dhe shpërndarje uniforme të përbërësve;
② Transformimi nga materiale të vetme funksionale në materiale shumëfunksionale, zhvillimi i materialeve multifunksionale për t'i bërë aplikimet e tyre më të gjera;
③ Matrica është e larmishme, nga kryesisht silicë në substrate të ndryshme si dioksidi i titanit, polimeret organike, argjila dhe lëngjet jonike.
02. Material lumineshent për tokë të rrallë LED të bardhë
Krahasuar me teknologjitë ekzistuese të ndriçimit, produktet e ndriçimit gjysmëpërçues si diodat që lëshojnë dritë (LED) kanë përparësi të tilla si jetëgjatësia e gjatë e shërbimit, konsumi i ulët i energjisë, efikasiteti i lartë i ndriçimit, pa merkur, pa UV dhe funksionim i qëndrueshëm.Ato konsiderohen si "burimi i dritës së gjeneratës së katërt" pas llambave inkandeshente, llambave fluoreshente dhe llambave të shkarkimit të gazit me forcë të lartë (HID).
LED i bardhë përbëhet nga patate të skuqura, substrate, fosfore dhe drejtues.Pluhuri fluoreshent i tokës së rrallë luan një rol vendimtar në performancën e LED të bardhë.Vitet e fundit, një sasi e madhe e punës kërkimore është kryer mbi fosforet e bardha LED dhe është bërë përparim i shkëlqyer:
① Zhvillimi i një lloji të ri fosfori të ngacmuar nga LED blu (460 m) ka kryer kërkime dopingu dhe modifikimi në YAO2Ce (YAG: Ce) i përdorur në çipat LED blu për të përmirësuar efikasitetin e dritës dhe përkthimin e ngjyrave;
② Zhvillimi i pluhurave të reja fluoreshente të ngacmuara nga drita ultravjollcë (400 m) ose drita ultravjollcë (360 mm) ka studiuar në mënyrë sistematike përbërjen, strukturën dhe karakteristikat spektrale të pluhurave fluoreshente blu të kuqe dhe jeshile, si dhe raportet e ndryshme të tre pluhurave fluoreshente për të marrë LED të bardhë me temperatura të ndryshme ngjyrash;
③ Puna e mëtejshme është kryer mbi çështjet themelore shkencore në procesin e përgatitjes së pluhurit fluoreshent, siç është ndikimi i procesit të përgatitjes në fluks, për të siguruar cilësinë dhe stabilitetin e pluhurit fluoreshent.
Përveç kësaj, drita e bardhë LED kryesisht miraton një proces paketimi të përzier të pluhurit fluoreshent dhe silikonit.Për shkak të përçueshmërisë së dobët termike të pluhurit fluoreshent, pajisja do të nxehet për shkak të kohës së zgjatur të punës, duke çuar në plakjen e silikonit dhe duke shkurtuar jetëgjatësinë e pajisjes.Ky problem është veçanërisht serioz në LED me dritë të bardhë me fuqi të lartë.Paketimi në distancë është një mënyrë për të zgjidhur këtë problem duke bashkuar pluhurin fluoreshent në nënshtresë dhe duke e ndarë atë nga burimi i dritës blu LED, duke reduktuar kështu ndikimin e nxehtësisë së gjeneruar nga çipi në performancën lumineshente të pluhurit fluoreshent.Nëse qeramika fluoreshente e tokës së rrallë kanë karakteristikat e përçueshmërisë së lartë termike, rezistencës së lartë ndaj korrozionit, stabilitetit të lartë dhe performancës së shkëlqyer të daljes optike, ato mund të përmbushin më mirë kërkesat e aplikimit të LED të bardhë me fuqi të lartë me densitet të lartë energjie.Mikro nano pluhurat me aktivitet të lartë sinterues dhe dispersion të lartë janë bërë një parakusht i rëndësishëm për përgatitjen e qeramikës funksionale optike të rralla me transparencë të lartë me performancë të lartë të prodhimit optik.
03.Nanomateriale lumineshente me konvertim të tokave të rralla
Lumineshenca e konvertimit është një lloj i veçantë i procesit të lumineshencës i karakterizuar nga thithja e fotoneve të shumta me energji të ulët nga materialet lumineshente dhe gjenerimi i emetimit të fotoneve me energji të lartë.Krahasuar me molekulat tradicionale të bojës organike ose pikat kuantike, nanomaterialet luminescente të konvertimit të tokës së rrallë kanë shumë përparësi si zhvendosja e madhe anti Stokes, brezi i ngushtë i emetimit, stabiliteti i mirë, toksiciteti i ulët, thellësia e lartë e depërtimit në inde dhe interferenca e ulët spontane fluoreshence.Ata kanë perspektiva të gjera aplikimi në fushën biomjekësore.
Vitet e fundit, nanomaterialet luminescente të konvertimit të tokës së rrallë kanë bërë përparim të rëndësishëm në sintezë, modifikim të sipërfaqes, funksionalizimin e sipërfaqes dhe aplikime biomjekësore.Njerëzit përmirësojnë performancën e luminescencës së materialeve duke optimizuar përbërjen e tyre, gjendjen fazore, madhësinë, etj. në shkallë nano, dhe duke kombinuar strukturën e bërthamës/guaskës për të reduktuar qendrën e shuarjes së luminescencës, në mënyrë që të rritet probabiliteti i tranzicionit.Me modifikim kimik, krijoni teknologji me biokompatibilitet të mirë për të reduktuar toksicitetin dhe zhvilloni metoda imazherike për qelizat e gjalla luminescente të konvertimit të lart dhe in vivo;Zhvillimi i metodave efikase dhe të sigurta të bashkimit biologjik bazuar në nevojat e aplikacioneve të ndryshme (qelizat e zbulimit imunitar, imazhet me fluoreshencë in vivo, terapi fotodinamike, terapi fototermale, ilaçe me çlirim të kontrolluar me foto, etj.).
Ky studim ka potencial të jashtëzakonshëm aplikimi dhe përfitime ekonomike, dhe ka një rëndësi të rëndësishme shkencore për zhvillimin e nanomjekësisë, promovimin e shëndetit të njeriut dhe përparimin social.
Nr.2 Materiale nano magnetike nga toka të rralla
Materialet me magnet të përhershëm të tokës së rrallë kanë kaluar nëpër tre faza zhvillimi: SmCo5, Sm2Co7 dhe Nd2Fe14B.Si një pluhur magnetik i shuar shpejt NdFeB për materialet e lidhura me magnet të përhershëm, madhësia e kokrrizave varion nga 20 nm në 50 nm, duke e bërë atë një material tipik nanokristalor me magnet të përhershëm të tokës së rrallë.
Materialet nanomagnetike të tokës së rrallë kanë karakteristikat e madhësisë së vogël, strukturës së një domeni të vetëm dhe shtrëngimit të lartë.Përdorimi i materialeve magnetike të regjistrimit mund të përmirësojë raportin sinjal-zhurmë dhe cilësinë e imazhit.Për shkak të madhësisë së tij të vogël dhe besueshmërisë së lartë, përdorimi i tij në sistemet mikro motorike është një drejtim i rëndësishëm për zhvillimin e gjeneratës së re të motorëve të aviacionit, hapësirës ajrore dhe detare.Për memorien magnetike, lëngun magnetik, materialet Giant Magneto Resistance, performanca mund të përmirësohet shumë, duke i bërë pajisjet të bëhen me performancë të lartë dhe të miniaturë.
Nr.3Nano dheu i rrallëmaterialet katalitike
Materialet katalitike të tokës së rrallë përfshijnë pothuajse të gjitha reaksionet katalitike.Për shkak të efekteve sipërfaqësore, efekteve të vëllimit dhe efekteve të madhësisë kuantike, nanoteknologjia e tokës së rrallë ka tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendjen.Në shumë reaksione kimike, përdoren katalizatorë të tokës së rrallë.Nëse përdoren nanokatalizatorët e tokës së rrallë, aktiviteti dhe efikasiteti katalitik do të përmirësohen shumë.
Nanokatalizatorët e tokës të rrallë përdoren në përgjithësi në plasaritjen katalitike të naftës dhe trajtimin e pastrimit të shkarkimeve të automobilave.Materialet nanokatalitike të tokës të rralla më të përdorura janëCeO2dheLa2O3, të cilat mund të përdoren si katalizatorë dhe promovues, si dhe bartës katalizatorë.
Nr.4Nano oksid ceriumimaterial mbrojtës ultravjollcë
Nano oksidi i ceriumit njihet si agjenti izolues ultravjollcë i gjeneratës së tretë, me efekt të mirë izolues dhe transmetim të lartë.Në kozmetikë, nano ceria me aktivitet të ulët katalitik duhet të përdoret si një agjent izolues UV.Prandaj, vëmendja e tregut dhe njohja e materialeve mbrojtëse ultravjollcë të nanooksidit të ceriumit janë të larta.Përmirësimi i vazhdueshëm i integrimit të qarkut të integruar kërkon materiale të reja për proceset e prodhimit të çipeve të qarkut të integruar.Materialet e reja kanë kërkesa më të larta për lëngjet lustruese dhe lëngjet lustruese gjysmëpërçuese të rralla duhet të plotësojnë këtë kërkesë, me shpejtësi më të lartë lustrimi dhe më pak volum lustrimi.Materialet nano lustruese për tokë të rralla kanë një treg të gjerë.
Rritja e ndjeshme e pronësisë së makinave ka shkaktuar ndotje serioze të ajrit dhe instalimi i katalizatorëve të pastrimit të shkarkimit të makinave është mënyra më efektive për të kontrolluar ndotjen e shkarkimeve.Oksidet e përbëra të nanocerium zirkonit luajnë një rol të rëndësishëm në përmirësimin e cilësisë së pastrimit të gazit të bishtit.
Nr.5 Materiale të tjera nano funksionale
01. Materiale nano qeramike dheu të rralla
Pluhuri nano qeramik mund të zvogëlojë ndjeshëm temperaturën e sinterimit, e cila është 200 ℃ ~ 300 ℃ më e ulët se ajo e pluhurit jo nano qeramike me të njëjtën përbërje.Shtimi i nano CeO2 në qeramikë mund të zvogëlojë temperaturën e sinterimit, të pengojë rritjen e grilave dhe të përmirësojë densitetin e qeramikës.Shtimi i elementeve të tokës së rrallë si p.shY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2mund të parandalojë transformimin e fazës në temperaturë të lartë dhe brishtësinë e ZrO2, dhe të përftojë materiale strukturore qeramike të ngurtësuara me transformimin e fazës ZrO2.
Qeramika elektronike (sensorë elektronikë, materiale PTC, materiale mikrovalore, kondensatorë, termistorë, etj.) të përgatitura duke përdorur CeO2, Y2O3 ultrafine ose në shkallë nano,Nd2O3, Sm2O3, etj. kanë përmirësuar vetitë elektrike, termike dhe të stabilitetit.
Shtimi i materialeve kompozite fotokatalitike të aktivizuara nga toka të rralla në formulën e glazurës mund të përgatisë qeramikë antibakteriale nga toka të rralla.
02. Materiale të rralla të tokës nano me film të hollë
Me zhvillimin e shkencës dhe teknologjisë, kërkesat e performancës për produktet po bëhen gjithnjë e më të rrepta, duke kërkuar produkte jashtëzakonisht të imta, ultra të holla, densitet ultra të lartë dhe mbushje ultra të hollë.Aktualisht, ekzistojnë tre kategori kryesore të nano-filmave të tokës të rralla të zhvilluara: nano filma komplekse të tokës së rrallë, nano filma me okside të rralla të tokës dhe filma nano aliazh të tokës së rrallë.Filmat nano të tokës së rrallë luajnë gjithashtu role të rëndësishme në industrinë e informacionit, katalizën, energjinë, transportin dhe mjekësinë e jetës.
konkluzioni
Kina është një vend kryesor në burimet e tokës së rrallë.Zhvillimi dhe aplikimi i nanomaterialeve të tokës së rrallë është një mënyrë e re për të përdorur në mënyrë efektive burimet e tokës së rralla.Në mënyrë që të zgjerohet fusha e aplikimit të tokës së rrallë dhe të promovohet zhvillimi i materialeve të reja funksionale, duhet të krijohet një sistem i ri teorik në teorinë e materialeve për të përmbushur nevojat e kërkimit në shkallë nano, që nanomaterialet e rralla të tokës të kenë performancë më të mirë dhe të bëjnë shfaqjen të pronave dhe funksioneve të reja të mundshme.
Koha e postimit: Maj-29-2023