Rare earth elementsay kailangang-kailangan para sa pagbuo ng high-tech tulad ng bagong enerhiya at mga materyales, at may malawak na halaga ng aplikasyon sa mga larangan tulad ng aerospace, pambansang depensa, at industriya ng militar.Ang mga resulta ng modernong pakikidigma ay nagpapahiwatig na ang mga rare earth weapons ay nangingibabaw sa larangan ng digmaan, ang rare earth technological advantages ay kumakatawan sa military technological advantages, at ang pagkakaroon ng resources ay ginagarantiyahan.Samakatuwid, ang mga rare earth ay naging mga estratehikong mapagkukunan din kung saan ang mga pangunahing ekonomiya sa buong mundo ay nakikipagkumpitensya para sa, at ang mga pangunahing diskarte sa raw na materyal tulad ng mga rare earth ay madalas na umaangat sa mga pambansang estratehiya.Ang Europa, Japan, Estados Unidos at iba pang mga bansa at rehiyon ay nagbibigay ng higit na pansin sa mga pangunahing materyales tulad ng rare earth.Noong 2008, ang mga bihirang materyales sa lupa ay nakalista bilang "key materials strategy" ng United States Department of Energy;Sa simula ng 2010, inihayag ng European Union ang pagtatatag ng isang strategic reserve ng rare earths;Noong 2007, ang Japanese Ministry of Education, Culture, Science and Technology, gayundin ang Ministry of Economy, Industry and Technology, ay nagmungkahi na ng "Element Strategy Plan" at ang "Rare Metal Alternative Materials" na plano.Nagsagawa sila ng patuloy na mga hakbang at patakaran sa mga reserbang mapagkukunan, pag-unlad ng teknolohiya, pagkuha ng mapagkukunan, at paghahanap ng mga alternatibong materyales.Simula sa artikulong ito, ipakikilala ng editor nang detalyado ang mahalaga at kahit na kailangang-kailangan na makasaysayang mga misyon sa pag-unlad at mga tungkulin ng mga elementong ito ng bihirang lupa.
Terbium nabibilang sa kategorya ng mga heavy rare earth, na may mababang kasaganaan sa crust ng Earth sa 1.1 ppm lamang.Terbium oxideay nagkakahalaga ng mas mababa sa 0.01% ng kabuuang mga rare earth.Kahit na sa high yttrium ion type heavy rare earth ore na may pinakamataas na nilalaman ng terbium, ang nilalaman ng terbium ay 1.1-1.2% lang ng kabuuang rare earth, na nagpapahiwatig na kabilang ito sa kategoryang "noble" ng mga rare earth elements.Ang Terbium ay isang silver grey metal na may ductility at medyo malambot na texture, na maaaring i-cut bukas gamit ang isang kutsilyo;Ang punto ng pagkatunaw 1360 ℃, punto ng kumukulo 3123 ℃, density 8229 4kg/m3.Sa loob ng mahigit 100 taon mula nang matuklasan ang terbium noong 1843, ang kakulangan at halaga nito ay humadlang sa praktikal na aplikasyon nito sa mahabang panahon.Sa nakalipas na 30 taon lamang naipakita ng terbium ang kakaibang talento nito.
Ang Pagtuklas ng Terbium
Sa parehong panahon kung kailanlanthanumay natuklasan, sinuri ni Karl G. Mosander ng Sweden ang unang natuklasanyttriumat naglathala ng isang ulat noong 1842, na nililinaw na ang unang natuklasang yttrium earth ay hindi isang elemental oxide, ngunit isang oxide ng tatlong elemento.Noong 1843, natuklasan ni Mossander ang elementong terbium sa pamamagitan ng kanyang pananaliksik sa yttrium earth.Pinangalanan pa rin niya ang isa sa kanila na yttrium earth at isa sa kanilaerbium oxide.Noon lamang 1877 na opisyal itong pinangalanang terbium, na may simbolo ng elementong Tb.Ang pangalan nito ay nagmula sa parehong pinagmulan ng yttrium, na nagmula sa nayon ng Ytterby malapit sa Stockholm, Sweden, kung saan unang natuklasan ang yttrium ore.Ang pagtuklas ng terbium at dalawang iba pang elemento, ang lanthanum at erbium, ay nagbukas ng pangalawang pinto sa pagtuklas ng mga elemento ng bihirang lupa, na minarkahan ang ikalawang yugto ng kanilang pagtuklas.Ito ay unang dinalisay ni G. Urban noong 1905.
Mossander
Paglalapat ng terbium
Ang aplikasyon ngterbiumkaramihan ay nagsasangkot ng mga high-tech na larangan, na masinsinang teknolohiya at masinsinang kaalaman na mga cutting-edge na proyekto, pati na rin ang mga proyektong may makabuluhang pang-ekonomiyang benepisyo, na may kaakit-akit na mga prospect ng pag-unlad.Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ay kinabibilangan ng: (1) ginagamit sa anyo ng mga mixed rare earth.Halimbawa, ginagamit ito bilang isang rare earth compound fertilizer at feed additive para sa agrikultura.(2) Activator para sa berdeng pulbos sa tatlong pangunahing fluorescent powder.Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga phosphor, katulad ng pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang mag-synthesize ng iba't ibang kulay.At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na bahagi sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent powder.(3) Ginamit bilang magneto optical storage material.Ang amorphous metal terbium transition metal alloy thin films ay ginamit upang gumawa ng mga high-performance na magneto optical disc.(4) Paggawa ng magneto optical glass.Ang Faraday rotatory glass na naglalaman ng terbium ay isang pangunahing materyal para sa pagmamanupaktura ng mga rotator, isolator, at circulators sa teknolohiya ng laser.(5) Ang pagbuo at pagbuo ng terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy (TerFenol) ay nagbukas ng mga bagong aplikasyon para sa terbium.
Para sa agrikultura at pag-aalaga ng hayop
Rare earth terbiummaaaring mapabuti ang kalidad ng mga pananim at mapataas ang rate ng photosynthesis sa loob ng isang tiyak na hanay ng konsentrasyon.Ang mga complex ng terbium ay may mataas na biological na aktibidad, at ang mga ternary complex ng terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, ay may magandang antibacterial at bactericidal effect sa Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, at Escherichia coli, na may malawak na spectrum antibacterial. ari-arian.Ang pag-aaral ng mga complex na ito ay nagbibigay ng bagong direksyon sa pananaliksik para sa mga modernong bactericidal na gamot.
Ginamit sa larangan ng luminescence
Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga phosphor, katulad ng pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang mag-synthesize ng iba't ibang kulay.At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na bahagi sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent powder.Kung ang pagsilang ng rare earth color TV red fluorescent powder ay nagpasigla sa pangangailangan para sa yttrium at europium, kung gayon ang aplikasyon at pagbuo ng terbium ay na-promote ng rare earth tatlong pangunahing kulay berdeng fluorescent powder para sa mga lamp.Noong unang bahagi ng 1980s, naimbento ng Philips ang kauna-unahang compact na fluorescent lamp na nakakatipid ng enerhiya sa mundo at mabilis itong na-promote sa buong mundo.Maaaring maglabas ng berdeng ilaw ang Tb3+ions na may wavelength na 545nm, at halos lahat ng rare earth green fluorescent powder ay gumagamit ng terbium bilang isang activator.
Ang berdeng fluorescent powder na ginagamit para sa color TV cathode ray tubes (CRTs) ay palaging pangunahing nakabatay sa mura at mahusay na zinc sulfide, ngunit ang terbium powder ay palaging ginagamit bilang projection color TV green powder, tulad ng Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, at LaOBr: Tb3+.Sa pagbuo ng large screen high-definition television (HDTV), ang mga high-performance na berdeng fluorescent powder para sa mga CRT ay ginagawa din.Halimbawa, ang hybrid green fluorescent powder ay binuo sa ibang bansa, na binubuo ng Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, at Y2SiO5: Tb3+, na may mahusay na luminescence efficiency sa high current density.
Ang tradisyonal na X-ray fluorescent powder ay calcium tungstate.Noong 1970s at 1980s, binuo ang mga rare earth fluorescent powder para sa sensitization screen, gaya ng terbium activated lanthanum sulfide oxide, terbium activated lanthanum bromide oxide (para sa green screens), at terbium activated yttrium sulfide oxide.Kung ikukumpara sa calcium tungstate, ang rare earth fluorescent powder ay maaaring bawasan ang oras ng X-ray irradiation para sa mga pasyente ng 80%, mapabuti ang resolution ng X-ray films, pahabain ang habang-buhay ng X-ray tubes, at bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya.Ang Terbium ay ginagamit din bilang fluorescent powder activator para sa mga medikal na X-ray enhancement screen, na maaaring lubos na mapabuti ang sensitivity ng X-ray conversion sa optical na mga imahe, mapabuti ang kalinawan ng X-ray films, at lubos na mabawasan ang exposure dose ng X- ray sa katawan ng tao (ng higit sa 50%).
Terbiumay ginagamit din bilang isang activator sa puting LED phosphor na nasasabik ng asul na ilaw para sa bagong semiconductor lighting.Maaari itong magamit upang makabuo ng terbium aluminum magneto optical crystal phosphors, gamit ang mga blue light emitting diodes bilang excitation light sources, at ang nabuong fluorescence ay hinahalo sa excitation light upang makagawa ng purong puting liwanag.
Ang mga electroluminescent na materyales na ginawa mula sa terbium ay pangunahing kinabibilangan ng zinc sulfide green fluorescent powder na may terbium bilang activator.Sa ilalim ng ultraviolet irradiation, ang mga organic complex ng terbium ay maaaring maglabas ng malakas na berdeng fluorescence at maaaring magamit bilang manipis na film electroluminescent na materyales.Bagama't may makabuluhang pag-unlad sa pag-aaral ng mga rare earth organic complex electroluminescent thin films, mayroon pa ring tiyak na agwat mula sa pagiging praktiko, at malalim pa rin ang pagsasaliksik sa mga bihirang lupa na organic complex electroluminescent thin films at device.
Ang mga katangian ng fluorescence ng terbium ay ginagamit din bilang fluorescence probes.Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ofloxacin terbium (Tb3+) complex at deoxyribonucleic acid (DNA) ay pinag-aralan gamit ang fluorescence at absorption spectra, tulad ng fluorescence probe ng ofloxacin terbium (Tb3+).Ang mga resulta ay nagpakita na ang ofloxacin Tb3+probe ay maaaring bumuo ng isang groove binding sa mga molekula ng DNA, at ang deoxyribonucleic acid ay maaaring makabuluhang mapahusay ang fluorescence ng ofloxacin Tb3+ system.Batay sa pagbabagong ito, maaaring matukoy ang deoxyribonucleic acid.
Para sa magneto optical na materyales
Ang mga materyales na may epektong Faraday, na kilala rin bilang mga magneto-optical na materyales, ay malawakang ginagamit sa mga laser at iba pang optical device.Mayroong dalawang karaniwang uri ng magneto optical na materyales: magneto optical crystals at magneto optical glass.Kabilang sa mga ito, ang mga magneto-optical na kristal (tulad ng yttrium iron garnet at terbium gallium garnet) ay may mga pakinabang ng adjustable operating frequency at mataas na thermal stability, ngunit ang mga ito ay mahal at mahirap gawin.Bilang karagdagan, maraming mga magneto-optical na kristal na may mataas na anggulo ng pag-ikot ng Faraday ay may mataas na pagsipsip sa maikling hanay ng alon, na naglilimita sa kanilang paggamit.Kung ikukumpara sa magneto optical crystals, ang magneto optical glass ay may bentahe ng mataas na transmittance at madaling gawing malalaking bloke o fibers.Sa kasalukuyan, ang mga magneto-optical na baso na may mataas na epekto ng Faraday ay pangunahing mga bihirang earth ion doped na baso.
Ginagamit para sa magneto optical storage materials
Sa mga nagdaang taon, sa mabilis na pag-unlad ng multimedia at automation ng opisina, ang pangangailangan para sa mga bagong magnetic disc na may mataas na kapasidad ay tumataas.Ang amorphous metal terbium transition metal alloy thin films ay ginamit upang gumawa ng mga high-performance na magneto optical disc.Kabilang sa mga ito, ang TbFeCo alloy thin film ay may pinakamahusay na pagganap.Ang mga materyal na magneto-optical na nakabatay sa Terbium ay ginawa sa isang malaking sukat, at ang mga magneto-optical disc na ginawa mula sa mga ito ay ginagamit bilang mga bahagi ng imbakan ng computer, na may kapasidad ng imbakan na nadagdagan ng 10-15 beses.Ang mga ito ay may mga pakinabang ng malaking kapasidad at mabilis na pag-access ng bilis, at maaaring punasan at pahiran ng libu-libong beses kapag ginamit para sa mga high-density optical disc.Ang mga ito ay mahalagang materyales sa teknolohiyang imbakan ng elektronikong impormasyon.Ang pinakakaraniwang ginagamit na magneto-optical na materyal sa nakikita at malapit-infrared na mga banda ay ang Terbium Gallium Garnet (TGG) solong kristal, na siyang pinakamahusay na magneto-optical na materyal para sa paggawa ng mga rotator at isolator ng Faraday.
Para sa magneto optical glass
Ang Faraday magneto optical glass ay may mahusay na transparency at isotropy sa mga nakikita at infrared na rehiyon, at maaaring bumuo ng iba't ibang kumplikadong mga hugis.Madali itong gumawa ng malalaking laki ng mga produkto at maaaring iguguhit sa mga optical fiber.Samakatuwid, mayroon itong malawak na mga prospect ng aplikasyon sa magneto optical device tulad ng magneto optical isolator, magneto optical modulators, at fiber optic current sensors.Dahil sa malaking magnetic moment nito at maliit na absorption coefficient sa nakikita at infrared range, ang Tb3+ ions ay naging karaniwang ginagamit na rare earth ions sa magneto optical glasses.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive haluang metal
Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, sa patuloy na pagpapalalim ng rebolusyong teknolohikal ng mundo, mabilis na umuusbong ang mga bagong materyales sa aplikasyon ng bihirang lupa.Noong 1984, ang Iowa State University, ang Ames Laboratory ng US Department of Energy, at ang US Navy Surface Weapons Research Center (kung saan nanggaling ang pangunahing tauhan ng huling itinatag na Edge Technology Corporation (ET REMA)) ay nagtulungan upang bumuo ng isang bagong bihirang lupa intelligent na materyal, lalo terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive materyal.Ang bagong intelligent na materyal na ito ay may mahusay na mga katangian ng mabilis na pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya.Ang mga underwater at electro-acoustic transducers na gawa sa higanteng magnetostrictive material na ito ay matagumpay na na-configure sa naval equipment, oil well detection speaker, noise and vibration control system, at ocean exploration at underground communication system.Samakatuwid, sa sandaling ipinanganak ang terbium dysprosium iron giant magnetostrictive material, nakatanggap ito ng malawakang atensyon mula sa mga industriyalisadong bansa sa buong mundo.Ang Edge Technologies sa United States ay nagsimulang gumawa ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales noong 1989 at pinangalanan silang Terfenol D. Kasunod nito, ang Sweden, Japan, Russia, United Kingdom, at Australia ay nakabuo din ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales.
Mula sa kasaysayan ng pag-unlad ng materyal na ito sa Estados Unidos, parehong ang pag-imbento ng materyal at ang mga unang monopolistikong aplikasyon nito ay direktang nauugnay sa industriya ng militar (tulad ng hukbong-dagat).Bagama't unti-unting pinalalakas ng mga kagawaran ng militar at pagtatanggol ng Tsina ang kanilang pag-unawa sa materyal na ito.Gayunpaman, sa makabuluhang pagpapahusay ng komprehensibong pambansang lakas ng Tsina, ang pangangailangan para sa pagkamit ng 21st century military competitive strategy at pagpapabuti ng mga antas ng kagamitan ay tiyak na magiging lubhang apurahan.Samakatuwid, ang malawakang paggamit ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales ng mga kagawaran ng militar at pambansang depensa ay magiging isang makasaysayang pangangailangan.
Sa madaling salita, ang maraming mahusay na katangian ngterbiumgawin itong isang kailangang-kailangan na miyembro ng maraming mga functional na materyales at isang hindi mapapalitang posisyon sa ilang mga larangan ng aplikasyon.Gayunpaman, dahil sa mataas na presyo ng terbium, pinag-aaralan ng mga tao kung paano maiwasan at mabawasan ang paggamit ng terbium upang mabawasan ang mga gastos sa produksyon.Halimbawa, ang mga rare earth magneto-optical na materyales ay dapat ding gumamit ng murang dysprosium iron cobalt o gadolinium terbium cobalt hangga't maaari;Subukang bawasan ang nilalaman ng terbium sa berdeng fluorescent powder na dapat gamitin.Ang presyo ay naging isang mahalagang kadahilanan na naghihigpit sa malawakang paggamit ng terbium.Ngunit maraming mga functional na materyales ang hindi magagawa kung wala ito, kaya kailangan nating sumunod sa prinsipyo ng "paggamit ng magandang bakal sa talim" at subukang i-save ang paggamit ng terbium hangga't maaari.
Oras ng post: Aug-07-2023