تكنولوجيا التطبيق والإنتاج للمواد النانوية الأرضية النادرة

العناصر الأرضية النادرةتمتلك نفسها هياكل إلكترونية غنية وتظهر العديد من الخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية. بعد تصنيع المواد النانوية الأرضية النادرة، تظهر العديد من الخصائص، مثل تأثير الحجم الصغير، وتأثير السطح المحدد العالي، والتأثير الكمي، والخصائص البصرية والكهربائية والمغناطيسية القوية للغاية، والموصلية الفائقة، والنشاط الكيميائي العالي، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تحسن الأداء والوظيفة بشكل كبير المواد وتطوير العديد من المواد الجديدة. وسوف تلعب دورا هاما في مجالات التكنولوجيا الفائقة مثل المواد البصرية، والمواد الباعثة للضوء، والمواد البلورية، والمواد المغناطيسية، ومواد البطاريات، والسيراميك الكهربائي، والسيراميك الهندسي، والمحفزات، وما إلى ذلك؟

1 、 المجالات البحثية والتطبيقية الحالية للتطوير

 1. مادة الإنارة الأرضية النادرة: مسحوق الفلورسنت النانوي للأتربة النادرة (مسحوق التلفزيون الملون، مسحوق المصباح)، مع تحسين كفاءة الإضاءة، سوف يقلل بشكل كبير من كمية الأتربة النادرة المستخدمة. تستخدم بشكل رئيسيY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. مواد جديدة مرشحة للتلفزيون الملون عالي الوضوح؟

2. مواد النانو فائقة التوصيل: الموصلات الفائقة YBCO المحضرة باستخدام Y2O3، وخاصة مواد الأغشية الرقيقة، تتمتع بأداء مستقر، وقوة عالية، ومعالجة سهلة، وقريبة من المرحلة العملية، وآفاق واسعة.

3. المواد المغناطيسية النانوية الأرضية النادرة: تستخدم للذاكرة المغناطيسية، والسوائل المغناطيسية، والمقاومة المغناطيسية العملاقة، وما إلى ذلك، مما يحسن الأداء بشكل كبير، مما يجعل الأجهزة عالية الأداء ومصغرة. على سبيل المثال، أهداف المقاومة المغناطيسية العملاقة للأكسيد (REMnO3، وما إلى ذلك).

4. السيراميك الأرضي النادر عالي الأداء: السيراميك الكهربي (أجهزة الاستشعار الإلكترونية، مواد PTC، مواد الموجات الدقيقة، المكثفات، الثرمستورات، وما إلى ذلك) المحضرة باستخدام أجهزة متناهية الصغر أو نانومتر Y2O3، La2O3، Nd2O3، Sm2O3، وما إلى ذلك، والتي تتميز بخصائصها الكهربائية والحرارية لقد تم تحسين الخصائص والاستقرار بشكل كبير، وهي جانب مهم في ترقية المواد الإلكترونية. السيراميك الملبد في درجات حرارة منخفضة، مثل النانو Y2O3 وZrO2، يتمتع بقوة ومتانة قوية، ويستخدم في الأجهزة المقاومة للتآكل مثل المحامل وأدوات القطع؛ تم تحسين أداء المكثفات متعددة الطبقات وأجهزة الميكروويف المصنوعة من نانو Nd2O3 وSm2O3 وما إلى ذلك بشكل كبير.

5. المحفزات النانوية الأرضية النادرة: في العديد من التفاعلات الكيميائية، يتم استخدام المحفزات الأرضية النادرة. إذا تم استخدام المحفزات النانوية الأرضية النادرة، فسيتم تحسين نشاطها التحفيزي وكفاءتها بشكل كبير. يتميز مسحوق CeO2 النانو الحالي بمزايا النشاط العالي والسعر المنخفض وعمر الخدمة الطويل في جهاز تنقية عوادم السيارات، وقد استبدل معظم المعادن الثمينة باستهلاك سنوي يصل إلى آلاف الأطنان.

6. ممتص الأشعة فوق البنفسجية للأرض النادرة:نانو CeO2يتمتع المسحوق بامتصاص قوي للأشعة فوق البنفسجية، ويستخدم في مستحضرات التجميل الواقية من الشمس، والألياف الواقية من الشمس، وزجاج السيارات، وما إلى ذلك.

7. تلميع دقيق للأتربة النادرة: CeO2 له تأثير تلميع جيد على الزجاج والمواد الأخرى. يتمتع Nano CeO2 بدقة تلميع عالية وقد تم استخدامه في شاشات الكريستال السائل ورقائق السيليكون وتخزين الزجاج وما إلى ذلك. باختصار، لقد بدأ للتو تطبيق المواد النانوية الأرضية النادرة ويتركز في مجال المواد الجديدة عالية التقنية ذات الجودة العالية. القيمة المضافة، ونطاق التطبيقات الواسع، والإمكانات الهائلة، والآفاق التجارية الواعدة للغاية.

2- تكنولوجيا التحضير

في الوقت الحاضر، يجذب إنتاج وتطبيق المواد النانوية اهتمامًا من مختلف البلدان. تواصل تكنولوجيا النانو في الصين إحراز تقدم، وقد تم تنفيذ الإنتاج الصناعي أو الإنتاج التجريبي بنجاح بمقياس النانو SiO2 وTiO2 وAl2O3 وZnO2 وFe2O3 ومواد المسحوق الأخرى. ومع ذلك، فإن عملية الإنتاج الحالية وارتفاع تكاليف الإنتاج هي نقطة ضعفها القاتلة، والتي ستؤثر على تطبيق المواد النانوية على نطاق واسع. ولذلك، التحسين المستمر ضروري.؟

نظرا للهيكل الإلكتروني الخاص ونصف القطر الذري الكبير للعناصر الأرضية النادرة، فإن خواصها الكيميائية تختلف كثيرا عن العناصر الأخرى. ولذلك، فإن طريقة التحضير وتكنولوجيا ما بعد المعالجة لأكاسيد النانو الأرضية النادرة تختلف أيضًا عن العناصر الأخرى. تشمل طرق البحث الرئيسية ما يلي:؟

1. طريقة الترسيب: بما في ذلك ترسيب حمض الأكساليك، ترسيب الكربونات، ترسيب الهيدروكسيد، الترسيب المتجانس، الترسيب المعقد، إلخ. أكبر ميزة لهذه الطريقة هي أن المحلول يتبلور بسرعة، ويسهل التحكم فيه، والمعدات بسيطة، ويمكن أن تنتج منتجات عالية النقاء. ولكن من الصعب التصفية وسهلة التجميع؟

2. الطريقة الحرارية المائية: تسريع وتقوية تفاعل التحلل المائي للأيونات تحت ظروف درجة الحرارة والضغط المرتفعة، وتكوين نوى بلورية نانوية متفرقة. يمكن لهذه الطريقة الحصول على مساحيق نانومترية ذات تشتت موحد وتوزيع ضيق لحجم الجسيمات، ولكنها تتطلب معدات ذات درجة حرارة عالية وضغط عالي، وهي مكلفة وغير آمنة للتشغيل.

3. طريقة الهلام: وهي طريقة مهمة لتحضير المواد غير العضوية، وتلعب دوراً هاماً في تخليق المواد غير العضوية. عند درجات الحرارة المنخفضة، يمكن للمركبات المعدنية العضوية أو المجمعات العضوية أن تشكل محلولًا من خلال البلمرة أو التحلل المائي، وتشكل مادة هلامية في ظل ظروف معينة. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية الإضافية إلى إنتاج معكرونة الأرز متناهية الصغر ذات سطح محدد أكبر وتشتت أفضل. يمكن تنفيذ هذه الطريقة في ظل ظروف معتدلة، مما يؤدي إلى الحصول على مسحوق بمساحة سطحية أكبر وقابلية تشتيت أفضل. إلا أن زمن رد الفعل طويل ويستغرق عدة أيام حتى يكتمل، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات التصنيع؟

4. طريقة الطور الصلب: يتم إجراء التحلل بدرجة حرارة عالية من خلال تفاعل الوسائط الجافة المتوسطة أو المركبة الصلبة. على سبيل المثال، يتم خلط نترات الأتربة النادرة وحمض الأكساليك عن طريق الطحن الكروي في الطور الصلب لتكوين وسيط من الأكسالات الأرضية النادرة، والتي تتحلل بعد ذلك عند درجة حرارة عالية للحصول على مسحوق فائق النعومة. تتميز هذه الطريقة بكفاءة تفاعل عالية، ومعدات بسيطة، وتشغيل سهل، ولكن المسحوق الناتج له شكل غير منتظم وتجانس ضعيف.

هذه الأساليب ليست فريدة من نوعها وقد لا تكون قابلة للتطبيق بشكل كامل على التصنيع. هناك العديد من طرق التحضير، مثل طريقة المستحلب العضوي الدقيق، وتحلل الكحول، وما إلى ذلك؟

3ـ التقدم في التنمية الصناعية

لا يعتمد الإنتاج الصناعي في كثير من الأحيان طريقة واحدة، بل يعتمد على نقاط القوة ويكمل نقاط الضعف، ويجمع بين عدة طرق لتحقيق جودة المنتج العالية، والتكلفة المنخفضة، والعملية الآمنة والفعالة المطلوبة للتسويق. حققت شركة Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. مؤخرًا تقدمًا صناعيًا في تطوير المواد النانوية الأرضية النادرة. بعد العديد من طرق الاستكشاف والاختبارات التي لا تعد ولا تحصى، تم العثور على طريقة أكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي - طريقة هلام الميكروويف. أكبر ميزة لهذه التكنولوجيا هي: تم تقصير تفاعل الجل الأصلي لمدة 10 أيام إلى يوم واحد، بحيث تزيد كفاءة الإنتاج بمقدار 10 مرات، وتقل التكلفة بشكل كبير، وجودة المنتج جيدة، ومساحة السطح كبيرة ، رد فعل تجربة المستخدم جيد، والسعر أقل بنسبة 30٪ من المنتجات الأمريكية واليابانية، وهي تنافسية للغاية على المستوى الدولي، وتحقيق المستوى المتقدم الدولي.

في الآونة الأخيرة، تم إجراء تجارب صناعية باستخدام طريقة الترسيب، وذلك باستخدام ماء الأمونيا وكربونات الأمونيا بشكل أساسي للترسيب، واستخدام المذيبات العضوية للتجفيف ومعالجة الأسطح. تتميز هذه الطريقة بعملية بسيطة ومنخفضة التكلفة، ولكن جودة المنتج رديئة، ولا تزال هناك بعض التجمعات التي تحتاج إلى مزيد من التحسين والتحسين.

الصين دولة كبيرة في الموارد الأرضية النادرة. لقد فتح تطوير وتطبيق المواد النانوية الأرضية النادرة آفاقًا جديدة للاستخدام الفعال لموارد الأرض النادرة، ووسع نطاق تطبيقات العناصر الأرضية النادرة، وشجع على تطوير مواد وظيفية جديدة، وزيادة تصدير المنتجات ذات القيمة المضافة العالية، وتحسين المنتجات الأجنبية. تبادل القدرة على الكسب. ولهذا أهمية عملية هامة في تحويل مزايا الموارد إلى مزايا اقتصادية.