Skaars aarde nanomateriale Skaars aarde elemente het unieke 4f sublaag elektroniese struktuur, groot atoom magnetiese moment, sterk spin wentelbaan koppeling en ander eienskappe, wat lei tot baie ryk optiese, elektriese, magnetiese en ander eienskappe. Dit is onontbeerlike strategiese materiale vir lande regoor die wêreld om tradisionele nywerhede te transformeer en hoë-tegnologie te ontwikkel, en staan bekend as die "skathuis van nuwe materiale".
Benewens die toepassings daarvan in tradisionele velde soos metallurgiese masjinerie, petrochemikalieë, glaskeramiek en ligte tekstiele,seldsame aardesis ook sleutelondersteunende materiale in opkomende velde soos skoon energie, groot voertuie, nuwe energievoertuie, halfgeleierbeligting en nuwe uitstallings, nou verwant aan menslike lewe.
Na dekades van ontwikkeling, het die fokus van seldsame aarde-verwante navorsing dienooreenkomstig verskuif van die smelt en skeiding van enkele hoë-suiwer seldsame aarde na die hoë-tegnologie toepassings van seldsame aardme in magnetisme, optika, elektrisiteit, energieberging, katalise, biomedisyne, en ander velde. Aan die een kant is daar 'n groter neiging na skaars aarde saamgestelde materiale in die materiaal sisteem; Aan die ander kant is dit meer gefokus op lae dimensionele funksionele kristalmateriale in terme van morfologie. Veral met die ontwikkeling van moderne nanowetenskap, wat die klein grootte-effekte, kwantumeffekte, oppervlakeffekte en koppelvlak-effekte van nanomateriale kombineer met die unieke elektroniese laagstruktuur-eienskappe van seldsame aardelemente, vertoon seldsame aard-nanomateriale baie nuwe eienskappe wat verskil van tradisionele materiale, wat maksimeer die uitstekende prestasie van skaars aarde materiaal, En verder uit te brei die toepassing daarvan in die velde van tradisionele materiale en nuwe hoë-tegnologie vervaardiging.
Tans is daar hoofsaaklik die volgende hoogs belowende seldsame aarde nanomateriale, naamlik seldsame aarde nano luminescerende materiale, seldsame aarde nano katalitiese materiale, seldsame aarde nano magnetiese materiale,nano seriumoksiedultraviolet afskermmateriaal, en ander nano-funksionele materiale.
No.1Skaars aarde nano luminescerende materiale
01. Skaars aarde organies-anorganiese hibriede luminescerende nanomateriale
Saamgestelde materiale kombineer verskillende funksionele eenhede op molekulêre vlak om komplementêre en geoptimaliseerde funksies te bereik. Organiese anorganiese bastermateriaal het die funksies van organiese en anorganiese komponente, wat goeie meganiese stabiliteit, buigsaamheid, termiese stabiliteit en uitstekende verwerkbaarheid toon.
Skaars aardekomplekse het baie voordele, soos hoë kleursuiwerheid, lang lewe van opgewonde toestand, hoë kwantumopbrengs en ryk emissiespektrumlyne. Hulle word wyd gebruik in baie velde, soos vertoning, optiese golfleierversterking, vastestoflasers, biomerker en teen-vervalsing. Die lae fototermiese stabiliteit en swak verwerkbaarheid van seldsame aardkomplekse belemmer egter hul toepassing en bevordering ernstig. Die kombinasie van seldsame aardkomplekse met anorganiese matrikse met goeie meganiese eienskappe en stabiliteit is 'n effektiewe manier om die luminescerende eienskappe van seldsame aardkomplekse te verbeter.
Sedert die ontwikkeling van seldsame aard-organiese anorganiese bastermateriaal, toon hul ontwikkelingstendense die volgende eienskappe:
① Die hibriede materiaal wat deur chemiese dopingmetode verkry word, het stabiele aktiewe komponente, hoë dopinghoeveelheid en eenvormige verspreiding van komponente;
② Transformasie van enkele funksionele materiale na multifunksionele materiale, die ontwikkeling van multifunksionele materiale om hul toepassings meer omvattend te maak;
③ Die matriks is divers, van hoofsaaklik silika tot verskeie substrate soos titaandioksied, organiese polimere, klei en ioniese vloeistowwe.
02. Wit LED seldsame aarde luminescerende materiaal
In vergelyking met bestaande beligtingstegnologieë, het halfgeleierbeligtingsprodukte soos lig-emitterende diodes (LED's) voordele soos lang lewensduur, lae energieverbruik, hoë ligdoeltreffendheid, kwikvry, UV-vry en stabiele werking. Hulle word beskou as die "vierde generasie ligbron" na gloeilampe, fluoresserende lampe en hoësterkte gasontladingslampe (HID's).
Wit LED bestaan uit skyfies, substrate, fosfors en drywers. Seldsame aarde fluoresserende poeier speel 'n deurslaggewende rol in die werkverrigting van wit LED. In onlangse jare is 'n groot hoeveelheid navorsingswerk oor wit LED-fosfore gedoen en uitstekende vordering is gemaak:
① Die ontwikkeling van 'n nuwe tipe fosfor wat deur blou LED (460m) opgewek word, het doping- en modifikasienavorsing uitgevoer op YAO2Ce (YAG: Ce) wat in blou LED-skyfies gebruik word om ligdoeltreffendheid en kleurweergawe te verbeter;
② Die ontwikkeling van nuwe fluoresserende poeiers wat deur ultravioletlig (400m) of ultravioletlig (360mm) opgewek word, het sistematies die samestelling, struktuur en spektrale eienskappe van rooi en groenblou fluoresserende poeiers bestudeer, asook die verskillende verhoudings van die drie fluoresserende poeiers om wit LED met verskillende kleurtemperature te verkry;
③ Verdere werk is gedoen oor die basiese wetenskaplike kwessies in die voorbereidingsproses van fluoresserende poeier, soos die invloed van die voorbereidingsproses op die vloed, om die kwaliteit en stabiliteit van die fluoresserende poeier te verseker.
Daarbenewens neem wit lig LED hoofsaaklik 'n gemengde verpakkingsproses van fluoresserende poeier en silikoon aan. As gevolg van die swak termiese geleidingsvermoë van fluoresserende poeier, sal die toestel warm word as gevolg van lang werktyd, wat lei tot silikoonveroudering en die toestel se dienslewe verkort. Hierdie probleem is veral ernstig in hoë-krag wit lig LED's. Afgeleë verpakking is een manier om hierdie probleem op te los deur fluoresserende poeier aan die substraat te heg en dit van die blou LED-ligbron te skei, om sodoende die impak van hitte wat deur die skyfie op die luminescerende werkverrigting van die fluoresserende poeier gegenereer word, te verminder. As seldsame aard-fluoresserende keramiek die eienskappe van hoë termiese geleidingsvermoë, hoë korrosiebestandheid, hoë stabiliteit en uitstekende optiese uitsetprestasie het, kan dit beter voldoen aan die toepassingsvereistes van hoë-krag wit LED met hoë energiedigtheid. Mikro-nano poeiers met hoë sinteraktiwiteit en hoë verspreiding het 'n belangrike voorvereiste geword vir die voorbereiding van hoë deursigtige seldsame aarde optiese funksionele keramiek met hoë optiese uitsetprestasie.
03.Rare earth upconversion luminescent nanomaterials
Upconversion luminescence is 'n spesiale tipe luminesensieproses wat gekenmerk word deur die absorpsie van veelvuldige lae-energie-fotone deur luminescerende materiale en die generering van hoë-energie-fotonemissie. In vergelyking met tradisionele organiese kleurstofmolekules of kwantumkolle, het seldsame aarde-op-omskakeling luminescerende nanomateriale baie voordele soos groot anti Stokes-verskuiwing, smal emissieband, goeie stabiliteit, lae toksisiteit, hoë weefselpenetrasiediepte en lae spontane fluoressensie-interferensie. Hulle het breë toepassingsvooruitsigte in die biomediese veld.
In onlangse jare het seldsame aarde-op-omskakeling luminescerende nanomateriale aansienlike vordering gemaak in sintese, oppervlakmodifikasie, oppervlakfunksionalisasie en biomediese toepassings. Mense verbeter die luminesensieprestasie van materiale deur hul samestelling, fasetoestand, grootte, ens. op die nanoskaal te optimaliseer, en die kern/dopstruktuur te kombineer om die luminessensie-blussentrum te verminder, ten einde die oorgangswaarskynlikheid te verhoog. Deur chemiese modifikasie, vestig tegnologieë met goeie bioversoenbaarheid om toksisiteit te verminder, en ontwikkel beeldmetodes vir op-omskakeling luminescerende lewende selle en in vivo; Ontwikkel doeltreffende en veilige biologiese koppelingsmetodes gebaseer op die behoeftes van verskillende toepassings (immuundeteksieselle, in vivo fluoressensiebeelding, fotodinamiese terapie, fototermiese terapie, middels met fotobeheerde vrystelling, ens.).
Hierdie studie het enorme toepassingspotensiaal en ekonomiese voordele, en het belangrike wetenskaplike betekenis vir die ontwikkeling van nanogeneeskunde, die bevordering van menslike gesondheid en sosiale vooruitgang.
No.2 Skaars aarde nano magnetiese materiale
Skaars aarde permanente magneet materiale het deur drie ontwikkelingsfases gegaan: SmCo5, Sm2Co7 en Nd2Fe14B. As 'n vinnig geblusde NdFeB-magnetiese poeier vir gebind permanente magneetmateriaal, wissel die korrelgrootte van 20nm tot 50nm, wat dit 'n tipiese nanokristallyne, seldsame aarde permanente magneetmateriaal maak.
Skaars aarde nanomagnetiese materiale het die kenmerke van klein grootte, enkeldomeinstruktuur en hoë dwangvermoë. Die gebruik van magnetiese opnamemateriaal kan sein-tot-geraas-verhouding en beeldkwaliteit verbeter. As gevolg van sy klein grootte en hoë betroubaarheid, is die gebruik daarvan in mikromotorstelsels 'n belangrike rigting vir die ontwikkeling van die nuwe generasie lugvaart-, lugvaart- en mariene motors. Vir magnetiese geheue, magnetiese vloeistof, Giant Magneto Resistance materiale, kan die werkverrigting aansienlik verbeter word, sodat toestelle hoë werkverrigting en geminiaturiseer word.
No.3Skaars aarde nanokatalitiese materiale
Seldsame aard-katalitiese materiale behels byna alle katalitiese reaksies. As gevolg van oppervlak-effekte, volume-effekte en kwantumgrootte-effekte, het seldsame aard-nanotegnologie toenemend aandag getrek. In baie chemiese reaksies word skaars aarde katalisators gebruik. As seldsame aard-nanokatalisators gebruik word, sal die katalitiese aktiwiteit en doeltreffendheid aansienlik verbeter word.
Skaars aarde nanokatalisators word oor die algemeen gebruik in petroleum katalitiese kraking en suiweringsbehandeling van motoruitlaat. Die mees gebruikte seldsame aarde nanokatalitiese materiale isCeO2enLa2O3, wat as katalisators en promotors gebruik kan word, sowel as katalisatordraers.
No.4Nano seriumoksiedultraviolet afskermmateriaal
Nano seriumoksied staan bekend as die derde generasie ultraviolet isolasie middel, met goeie isolasie effek en hoë deurlaatbaarheid. In skoonheidsmiddels moet lae katalitiese aktiwiteit nano ceria gebruik word as 'n UV-isolerende middel. Daarom is die markaandag en erkenning van nano-seriumoksied ultraviolet-afskermmateriale hoog. Die voortdurende verbetering van geïntegreerde stroombaanintegrasie vereis nuwe materiale vir die vervaardiging van geïntegreerde stroombaanskyfies. Nuwe materiale het hoër vereistes vir poleervloeistowwe, en halfgeleier seldsame aarde poleervloeistowwe moet aan hierdie vereiste voldoen, met vinniger poleerspoed en minder poleervolume. Nano seldsame aarde poleer materiale het 'n breë mark.
Die aansienlike toename in motoreienaarskap het ernstige lugbesoedeling veroorsaak, en die installering van motoruitlaatsuiweringskatalisators is die doeltreffendste manier om uitlaatbesoedeling te beheer. Nano cerium sirkonium saamgestelde oksiede speel 'n belangrike rol in die verbetering van die kwaliteit van stertgas suiwering.
No.5 Ander nano funksionele materiale
01. Skaars aarde nano keramiek materiale
Nano-keramiekpoeier kan die sintertemperatuur aansienlik verminder, wat 200 ℃ ~ 300 ℃ laer is as dié van nie-nano-keramiekpoeier met dieselfde samestelling. Die byvoeging van nano CeO2 by keramiek kan sintertemperatuur verlaag, roostergroei inhibeer en die digtheid van keramiek verbeter. Byvoeging van seldsame aardelemente soosY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2kan hoë-temperatuur fase transformasie en brosheid van ZrO2 voorkom, en verkry ZrO2 fase transformasie geharde keramiek strukturele materiale.
Elektroniese keramiek (elektroniese sensors, PTC-materiale, mikrogolfmateriaal, kapasitors, termistors, ens.) Berei met behulp van ultrafyn of nanoskaal CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, ens. het verbeterde elektriese, termiese en stabiliteitseienskappe.
Deur seldsame aarde geaktiveerde fotokatalitiese saamgestelde materiale by die glansformule te voeg, kan skaars aarde antibakteriese keramiek voorberei.
02. Skaars aarde nano dun film materiaal
Met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie word die prestasievereistes vir produkte al hoe strenger, wat ultrafyn, ultradun, ultrahoë digtheid en ultravul van produkte vereis. Tans is daar drie hoofkategorieë van seldsame aarde-nanofilms wat ontwikkel is: seldsame aarde-komplekse nanofilms, seldsame aardoksied-nanofilms en seldsame aarde-nano-allooifilms. Skaars aarde-nanofilms speel ook belangrike rolle in die inligtingsbedryf, katalise, energie, vervoer en lewensgeneeskunde.
Gevolgtrekking
China is 'n groot land in skaars aarde hulpbronne. Die ontwikkeling en toepassing van skaars aarde nanomateriale is 'n nuwe manier om skaars aarde hulpbronne effektief te benut. Ten einde die toepassingsomvang van seldsame aarde uit te brei en die ontwikkeling van nuwe funksionele materiale te bevorder, moet 'n nuwe teoretiese stelsel in materiaalteorie gevestig word om aan die navorsingsbehoeftes op nanoskaal te voldoen, om skaarsaarde-nanomateriale beter te laat werk, en die opkoms te maak van nuwe eienskappe en funksies moontlik.
Postyd: 29 Mei 2023