มีการกล่าวกันว่าการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุเท่านั้นที่สามารถปรับปรุงได้

การบริโภคโลกหายากในประเทศสามารถใช้เพื่อกำหนดระดับอุตสาหกรรม วัสดุส่วนประกอบและอุปกรณ์ขั้นสูงที่สูงแม่นยำและขั้นสูงไม่สามารถแยกออกจากโลหะหายาก ทำไมเหล็กเดียวกันทำให้คนอื่นทนต่อการกัดกร่อนได้มากกว่าคุณ? มันเป็นแกนเครื่องมือเครื่องจักรแบบเดียวกับที่คนอื่นมีความทนทานและแม่นยำกว่าคุณหรือไม่? มันเป็นคริสตัลเดี่ยวที่คนอื่นสามารถถึงอุณหภูมิสูงที่ 1650 ° C หรือไม่? ทำไมแก้วของคนอื่นถึงมีดัชนีการหักเหของแสงสูงเช่นนี้? ทำไมโตโยต้าถึงบรรลุประสิทธิภาพความร้อนสูงสุดของรถยนต์ที่สูงที่สุดในโลกที่ 41%? ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้โลหะหายาก

โลหะหายากหรือที่รู้จักกันในชื่อองค์ประกอบของหายาก Earth เป็นคำศัพท์รวมสำหรับ 17 องค์ประกอบของเรื่องอื้อฉาว, อิตเทรียมและซีรีส์ Lanthanide ในกลุ่ม Table IIIB เป็นระยะโดยทั่วไปจะแสดงโดย R หรือ RE Scandium และ Yttrium ถือว่าเป็นองค์ประกอบของโลกหายากเพราะพวกเขามักจะอยู่ร่วมกับองค์ประกอบของแลนทาไนด์ในการสะสมแร่ธาตุและมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายกัน

ซึ่งแตกต่างจากชื่อของมันความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบของโลกหายาก (ไม่รวม promethium) ในเปลือกโลกค่อนข้างสูงโดยมีการจัดอันดับซีเรียมที่ 25 ในความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบเปลือกโลกคิดเป็น 0.0068% (ใกล้กับทองแดง) อย่างไรก็ตามเนื่องจากคุณสมบัติทางธรณีวิทยาองค์ประกอบของโลกหายากจึงไม่ค่อยได้รับการเสริมสร้างในระดับที่ถูกเอาเปรียบทางเศรษฐกิจ ชื่อขององค์ประกอบที่หายากของโลกนั้นมาจากความขาดแคลน แร่ธาตุหายากครั้งแรกที่มนุษย์ค้นพบคือซิลิคอนเบริลเลียม yttrium แร่ที่สกัดจากเหมืองในหมู่บ้าน Iterbi ประเทศสวีเดนซึ่งมีชื่อองค์ประกอบโลกหายากมากมาย

ชื่อและสัญลักษณ์ทางเคมีของพวกเขาคือSC, Y, LA, CE, PR, ND, PM, SM, EU, GD, TB, DY, HO, ER, TM, YB, YB และ LU ตัวเลขอะตอมของพวกเขาคือ 21 (SC), 39 (y), 57 (la) ถึง 71 (LU)

ประวัติศาสตร์การค้นพบขององค์ประกอบโลกหายาก

ในปี ค.ศ. 1787, CA Arrhenius สวีเดนพบแร่โลหะสีดำหายากที่ผิดปกติในเมืองเล็ก ๆ ของ Ytterby ใกล้กับสตอกโฮล์ม ในปี ค.ศ. 1794 ฟินแลนด์เจกาโดลินแยกสารใหม่ออกจากมัน สามปีต่อมา (1797), Swedish AG Ekeberg ยืนยันการค้นพบนี้และตั้งชื่อ Substance Yttria (Yttrium Earth) ใหม่หลังจากสถานที่ที่มันถูกค้นพบ ต่อมาในความทรงจำของแกโดลิไนต์แร่ชนิดนี้เรียกว่า gadolinite ในปี 1803 นักเคมีชาวเยอรมัน MH Klaproth นักเคมีชาวสวีเดน JJ Berzelius และ W. Hisinger ค้นพบสารใหม่ - Ceria - จากแร่ (แร่ซีเรียมซิลิเกต) ในปี 1839 Swede CG Mosander ค้นพบ Lanthanum ในปี 1843 Musander ค้นพบ Terbium และ Erbium อีกครั้ง ในปี 1878 Swiss Marinac ค้นพบ Ytterbium ในปีพ. ศ. 2422 ชาวฝรั่งเศสค้นพบซามาเรียมชาวสวีเดนค้นพบ Holmium และ Thulium และชาวสวีเดนค้นพบ Scandium 2423 ในสวิสมารินาคค้นพบแกโดลิเนียม 2428 ในออสเตรีย A. von Wels Bach ค้นพบ Praseodymium และ Neodymium ในปี 1886 Bouvabadrand ค้นพบ dysprosium ในปี 1901 EA Demarcay ชายชาวฝรั่งเศสค้นพบ Europium ในปี 1907 ชายชาวฝรั่งเศส G. Urban ค้นพบ Lutetium ในปี 1947 ชาวอเมริกันเช่น JA Marinsky ได้รับ Promethium จากผลิตภัณฑ์ฟิชชันยูเรเนียม ใช้เวลากว่า 150 ปีจากการแยก Yttrium Earth โดย Gadolin ในปี 1794 จนถึงการผลิต Promethium ในปี 1947

การประยุกต์ใช้องค์ประกอบของหายาก

องค์ประกอบของโลกหายากเป็นที่รู้จักกันในนาม "วิตามินอุตสาหกรรม" และมีคุณสมบัติแม่เหล็กออปติคัลและไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมไม่สามารถถูกแทนที่ได้มีบทบาทอย่างมากในการปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์เพิ่มความหลากหลายของผลิตภัณฑ์และการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต เนื่องจากผลกระทบขนาดใหญ่และปริมาณต่ำโลกหายากได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการปรับปรุงโครงสร้างผลิตภัณฑ์การเพิ่มเนื้อหาทางเทคโนโลยีและการส่งเสริมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรม พวกเขาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทุ่งนาเช่นโลหะวิทยา, ทหาร, ปิโตรเคมี, เซรามิกแก้ว, การเกษตรและวัสดุใหม่

อุตสาหกรรมโลหะ

โลกหายากได้ถูกนำไปใช้ในสาขาโลหะวิทยามานานกว่า 30 ปีและได้สร้างเทคโนโลยีและกระบวนการที่ค่อนข้างเติบโต การประยุกต์ใช้โลกหายากในเหล็กและโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเป็นสนามขนาดใหญ่และกว้างพร้อมโอกาสในวงกว้าง การเพิ่มโลหะหายากของโลกฟลูออไรด์และซิลิไซด์ลงในเหล็กสามารถมีบทบาทในการกลั่นการ desulfurization การทำให้เป็นกลางจุดหลอมเหลวต่ำสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายและการปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลของเหล็ก โลหะผสมเหล็กซิลิคอนดินที่หายากและโลหะผสมแมกนีเซียมซิลิคอนแมกนีเซียมหายากใช้เป็นสารทรงกลมเพื่อผลิตเหล็กที่หายากของโลกหายาก เนื่องจากความเหมาะสมพิเศษของพวกเขาในการผลิตชิ้นส่วนเหล็กดัดที่ซับซ้อนด้วยความต้องการพิเศษเหล็กประเภทนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเชิงกลเช่นรถยนต์รถแทรกเตอร์และเครื่องยนต์ดีเซล การเพิ่มโลหะหายากของโลกไปยังโลหะผสมที่ไม่ได้เป็นเหล็กเช่นแมกนีเซียมอลูมิเนียมทองแดงสังกะสีและนิกเกิลสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะผสมรวมทั้งเพิ่มอุณหภูมิห้องและคุณสมบัติเชิงกลอุณหภูมิสูง
สนามทหาร

เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยมเช่นโฟโตอิเล็กทริกและแม่เหล็กโลกหายากสามารถสร้างวัสดุใหม่ที่หลากหลายด้วยคุณสมบัติที่แตกต่างกันและปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อย่างมาก ดังนั้นจึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ทองคำอุตสาหกรรม" ประการแรกการเพิ่มของโลกหายากสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางยุทธวิธีของเหล็กโลหะผสมอลูมิเนียมโลหะผสมแมกนีเซียมและโลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้ในการผลิตถังเครื่องบินและขีปนาวุธ นอกจากนี้โลกหายากยังสามารถใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นสำหรับแอพพลิเคชั่นไฮเทคจำนวนมากเช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เลเซอร์อุตสาหกรรมนิวเคลียร์และตัวนำยิ่งยวด เมื่อใช้เทคโนโลยีหายากของโลกในการทหารมันจะนำไปสู่การก้าวกระโดดในเทคโนโลยีทางทหารอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในบางแง่มุมการควบคุมที่ท่วมท้นของกองทัพสหรัฐในสงครามท้องถิ่นหลายครั้งหลังสงครามเย็นรวมถึงความสามารถในการฆ่าศัตรูอย่างเปิดเผยอย่างเปิดเผยโดยไม่ต้องรับโทษเกิดจากเทคโนโลยีโลกหายากเช่นซูเปอร์แมน

อุตสาหกรรมปิโตรเคมี

องค์ประกอบของโลกหายากสามารถใช้ในการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาตะแกรงโมเลกุลในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีโดยมีข้อดีเช่นกิจกรรมสูงการเลือกที่ดีและการต่อต้านที่แข็งแกร่งต่อพิษโลหะหนัก ดังนั้นพวกเขาจึงได้แทนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมซิลิเกตสำหรับกระบวนการแตกปิโตรเลียม ในกระบวนการผลิตของแอมโมเนียสังเคราะห์มีการใช้ไนเตรตโลกหายากจำนวนเล็กน้อยเป็น cocatalyst และความสามารถในการประมวลผลก๊าซมีขนาดใหญ่กว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอลูมิเนียมนิกเกิล 1.5 เท่า ในกระบวนการของการสังเคราะห์ยาง cis-1,4-polybutadiene และยางไอโซพรีนผลิตภัณฑ์ที่ได้รับโดยใช้ cycloalkanoate triisobutyl ตัวเร่งปฏิกิริยาอลูมิเนียม triisobutyl ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยอดเยี่ยม Composite Earth ออกไซด์หายากยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการชำระล้างก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์สันดาปภายในและซีเรียมแนฟเทนเนตยังสามารถใช้เป็นสารอบแห้งสีได้

เซรามิกแก้ว

การประยุกต์ใช้องค์ประกอบของโลกหายากในอุตสาหกรรมแก้วและเซรามิกของจีนเพิ่มขึ้นในอัตราเฉลี่ย 25% ตั้งแต่ปี 1988 ถึงประมาณ 1,600 ตันในปี 1998 เซรามิกส์แก้วโลกหายากไม่เพียง แต่เป็นวัสดุพื้นฐานแบบดั้งเดิมสำหรับอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันเท่านั้น ออกไซด์ของโลกหายากหรือโลกที่หายากที่ผ่านการประมวลผลสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นผงขัดสำหรับแก้วออพติคอลเลนส์ปรากฏการณ์หลอดรูปภาพหลอดออสซิลโลสโคปแก้วแบนพลาสติกและเครื่องใช้บนโลหะ ในกระบวนการของแก้วหลอมละลายซีเรียมไดออกไซด์สามารถใช้เพื่อให้เกิดการออกซิเดชั่นที่แข็งแกร่งบนเหล็กลดปริมาณธาตุเหล็กในแก้วและบรรลุเป้าหมายในการถอดสีเขียวออกจากแก้ว การเพิ่มออกไซด์ของโลกหายากสามารถผลิตแก้วออปติคัลและแก้วพิเศษเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันรวมถึงแก้วที่สามารถดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต, กรดและแก้วทนความร้อน, แก้วที่ทนต่อรังสีเอกซ์, ฯลฯ ; การเพิ่มองค์ประกอบของโลกหายากให้กับสารเคลือบผิวเซรามิกและพอร์ซเลนสามารถลดการกระจายตัวของการเคลือบเงาและทำให้ผลิตภัณฑ์นำเสนอสีและกลอสที่แตกต่างกันทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซรามิก

เกษตรกรรม

ผลการวิจัยระบุว่าองค์ประกอบของโลกหายากสามารถเพิ่มปริมาณคลอโรฟิลล์ของพืชเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสงส่งเสริมการพัฒนารากและเพิ่มการดูดซึมสารอาหารโดยราก องค์ประกอบของโลกหายากยังสามารถส่งเสริมการงอกของเมล็ดเพิ่มอัตราการงอกของเมล็ดและส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้า นอกเหนือจากฟังก์ชั่นหลักที่กล่าวถึงข้างต้นแล้วยังมีความสามารถในการเพิ่มความต้านทานต่อโรคความต้านทานต่อความเย็นและความต้านทานต่อภัยแล้งของพืชบางชนิด การศึกษาจำนวนมากยังแสดงให้เห็นว่าการใช้ความเข้มข้นที่เหมาะสมขององค์ประกอบโลกหายากสามารถส่งเสริมการดูดซึมการเปลี่ยนแปลงและการใช้สารอาหารโดยพืช การฉีดพ่นองค์ประกอบของโลกหายากสามารถเพิ่มปริมาณ VC ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดและอัตราส่วนกรดน้ำตาลของผลไม้แอปเปิ้ลและส้มการส่งเสริมการระบายสีผลไม้และการทำให้สุกเร็ว และสามารถยับยั้งความเข้มของระบบทางเดินหายใจในระหว่างการจัดเก็บและลดอัตราการสลายตัว

ฟิลด์วัสดุใหม่

Neodymium Iron Boron วัสดุแม่เหล็กถาวรของ Boron ที่มีความสมานฉันท์สูงการบีบบังคับสูงและผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และอวกาศและการขับขี่กังหันลม (เหมาะสำหรับโรงไฟฟ้านอกชายฝั่ง); Garnet Type Ferrite ผลึกเดี่ยวและ polycrystal ที่เกิดจากการรวมกันของออกไซด์ของโลกหายากบริสุทธิ์และเฟอร์ริกออกไซด์สามารถใช้ในไมโครเวฟและอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์; Yttrium อลูมิเนียมโกเมนและแก้วนีโอไดเมียมที่ทำจาก neodymium ออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถใช้เป็นวัสดุเลเซอร์ที่เป็นของแข็ง hexaborides หายาก Earth สามารถใช้เป็นวัสดุแคโทดสำหรับการปล่อยอิเล็กตรอน Lanthanum Nickel Metal เป็นวัสดุเก็บไฮโดรเจนที่พัฒนาขึ้นใหม่ในปี 1970; Lanthanum Chromate เป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกอุณหภูมิสูง ในปัจจุบันประเทศต่างๆทั่วโลกได้สร้างความก้าวหน้าในการพัฒนาวัสดุตัวนำยิ่งยวดโดยใช้ออกไซด์จากแบเรียมที่ดัดแปลงด้วยองค์ประกอบออกซิเจนทองแดงแบเรียม Yttrium ซึ่งสามารถรับซูเปอร์คอนดักเตอร์ในช่วงอุณหภูมิไนโตรเจนเหลว นอกจากนี้โลกหายากที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแหล่งกำเนิดแสงผ่านวิธีการต่าง ๆ เช่นผงฟลูออเรสเซนต์ผงฟลูออเรสเซนต์หน้าจอที่ทวีความรุนแรงขึ้นผงฟลูออเรสเซนต์สีหลักสามผงและผงโคมไฟ (แต่เนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของราคาโลกที่หายาก ในการเกษตรการใช้ปริมาณการติดตามของประเทศหายากไนเตรตกับพืชภาคสนามสามารถเพิ่มผลผลิตได้ 5-10%; ในอุตสาหกรรมสิ่งทอเบาคลอไรด์หายาก Earth ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการฟอกหนังขนย้อมขนสัตว์การย้อมสีขนสัตว์และการย้อมสีพรม องค์ประกอบของหายาก Earth สามารถใช้ในตัวแปลงเร่งปฏิกิริยายานยนต์เพื่อแปลงมลพิษที่สำคัญให้เป็นสารประกอบที่ไม่เป็นพิษในระหว่างไอเสียของเครื่องยนต์

แอปพลิเคชันอื่น ๆ

องค์ประกอบของหายาก Earth ยังถูกนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์ดิจิตอลต่างๆรวมถึงโสตทัศนูปกรณ์การถ่ายภาพและอุปกรณ์การสื่อสารตรงตามข้อกำหนดหลายประการเช่นขนาดเล็กเร็วขึ้นเร็วขึ้นเวลาการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและการอนุรักษ์พลังงาน ในเวลาเดียวกันก็ถูกนำไปใช้กับหลายสาขาเช่นพลังงานสีเขียวการดูแลสุขภาพการทำให้บริสุทธิ์น้ำและการขนส่ง