نانومتر المواد الأرضية النادرة، قوة جديدة في الثورة الصناعية

تكنولوجيا النانو هي مجال جديد متعدد التخصصات تم تطويره تدريجياً في أواخر الثمانينات وأوائل التسعينات. ونظرًا لأن لديها إمكانات كبيرة لإنشاء عمليات إنتاج جديدة ومواد جديدة ومنتجات جديدة، فإنها ستطلق ثورة صناعية جديدة في القرن الجديد. إن مستوى التطور الحالي لعلم النانو وتكنولوجيا النانو يشبه مستوى تطور الكمبيوتر وتكنولوجيا المعلومات في الخمسينيات من القرن الماضي. يتوقع معظم العلماء الملتزمين بهذا المجال أن تطور تكنولوجيا النانو سيكون له تأثير واسع وبعيد المدى على العديد من جوانب التكنولوجيا. يعتقد العلماء أن لها خصائص غريبة وأداء فريدًا، وتأثيرات الحبس الرئيسية التي تؤدي إلى الخصائص الغريبة للمواد الأرضية النادرة النانوية هي التأثير السطحي المحدد، وتأثير الحجم الصغير، وتأثير الواجهة، وتأثير الشفافية، وتأثير النفق، والتأثير الكمي العياني. هذه التأثيرات تجعل الخصائص الفيزيائية لنظام النانو مختلفة عن تلك الخاصة بالمواد التقليدية في الضوء والكهرباء والحرارة والمغناطيسية، وتقدم العديد من الميزات الجديدة. في المستقبل، هناك ثلاثة اتجاهات رئيسية للعلماء للبحث وتطوير تكنولوجيا النانو: الإعداد والتطبيق من المواد النانوية ذات الأداء الممتاز؛ تصميم وإعداد أجهزة ومعدات النانو المختلفة. كشف وتحليل خصائص مناطق النانو. في الوقت الحاضر، تحتوي التربة النادرة النانوية بشكل أساسي على اتجاهات التطبيق التالية، ويحتاج تطبيقها إلى مزيد من التطوير في المستقبل.

نانومتر أكسيد اللانثانم (La2O3)

يتم تطبيق أكسيد اللانثانم النانومتري على المواد الكهرضغطية، والمواد الكهروحرارية، والمواد الكهروحرارية، ومواد المقاومة المغناطيسية، والمواد الانارة (المسحوق الأزرق)، ومواد تخزين الهيدروجين، والزجاج البصري، ومواد الليزر، ومواد السبائك المختلفة، والمحفزات لإعداد المنتجات الكيميائية العضوية، والمحفزات للتحييد. يتم أيضًا تطبيق عوادم السيارات والأفلام الزراعية ذات التحويل الخفيف على أكسيد اللانثانم النانومتري.

نانومتر أكسيد السيريوم (CeO2)

الاستخدامات الرئيسية لأكسيد السيريوم النانو هي كما يلي: 1. كمادة مضافة للزجاج، يمكن لأكسيد السيريوم النانوي امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، وقد تم تطبيقه على زجاج السيارات. فهو لا يمكنه منع الأشعة فوق البنفسجية فحسب، بل يمكنه أيضًا تقليل درجة الحرارة داخل السيارة، وبالتالي توفير الكهرباء لتكييف الهواء. 2. إن تطبيق أكسيد السيريوم النانوي في محفز تنقية عوادم السيارات يمكن أن يمنع بشكل فعال تفريغ كمية كبيرة من غاز عادم السيارات في الهواء. يمكن استخدام أكسيد النانو السيريوم في الصباغ لتلوين البلاستيك، ويمكن استخدامه أيضًا في صناعات الطلاء والحبر والورق. 4. لقد تم الاعتراف على نطاق واسع بتطبيق أكسيد السيريوم النانوي في مواد التلميع باعتباره متطلبًا عالي الدقة لتلميع رقائق السيليكون وركائز كريستال أحادية الياقوت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام أكسيد السيريوم النانوي في مواد تخزين الهيدروجين، والمواد الكهروحرارية، وأقطاب التنغستن بأكسيد السيريوم النانوي، والمكثفات الخزفية، والسيراميك الكهرضغطي، والمواد الكاشطة من كربيد السيليكون بأكسيد السيريوم النانوي، والمواد الخام لخلايا الوقود، ومحفزات البنزين، وبعض المواد المغناطيسية الدائمة، مختلف سبائك الفولاذ والمعادن غير الحديدية، الخ.

نانومتر أكسيد البراسيوديميوم (Pr6O11)

الاستخدامات الرئيسية لأكسيد البراسيوديميوم النانومتري هي كما يلي: 1. يستخدم على نطاق واسع في بناء السيراميك والسيراميك للاستخدام اليومي. يمكن مزجه مع طلاء السيراميك لصنع طلاء زجاجي ملون، ويمكن استخدامه أيضًا كصبغة تحت التزجيج بمفرده. الصباغ المحضر أصفر فاتح مع لون نقي وأنيق. 2. يتم استخدامه لتصنيع المغناطيس الدائم ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة والمحركات الإلكترونية المختلفة. 3. يتم استخدامه للتكسير التحفيزي للبترول. يمكن تحسين نشاط وانتقائية واستقرار الحفز. 4. يمكن أيضًا استخدام أكسيد البراسيوديميوم النانوي في التلميع الكاشط. بالإضافة إلى ذلك، أصبح تطبيق أكسيد البراسيوديميوم النانومتري في مجال الألياف الضوئية أكثر اتساعًا. نانومتر أكسيد النيوديميوم (Nd2O3) أصبح نانومتر أكسيد النيوديميوم نقطة ساخنة في السوق لسنوات عديدة بسبب موقعه الفريد في مجال الأتربة النادرة. يتم تطبيق أكسيد النيوديميوم النانوي أيضًا على المواد غير الحديدية. إن إضافة 1.5% ~ 2.5% من أكسيد النيوديميوم النانوي إلى سبائك المغنيسيوم أو الألومنيوم يمكن أن يحسن أداء درجات الحرارة العالية، وضيق الهواء ومقاومة التآكل للسبائك، ويستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران. مواد للطيران. بالإضافة إلى ذلك، فإن عقيق ألومنيوم الإيتريوم النانوي المشوب بأكسيد النيوديميوم النانوي ينتج شعاع ليزر قصير الموجة، والذي يستخدم على نطاق واسع للحام وقطع المواد الرقيقة بسماكة أقل من 10 مم في الصناعة. ومن الناحية الطبية يستخدم ليزر Nano-YAG المطعم بـ nano-Nd_2O_3 لإزالة الجروح الجراحية أو تطهير الجروح بدلاً من السكاكين الجراحية. يستخدم أكسيد النيوديميوم النانومتري أيضًا في تلوين الزجاج والمواد الخزفية ومنتجات المطاط والمواد المضافة.

جسيمات أكسيد السماريوم النانوية (Sm2O3)

الاستخدامات الرئيسية لأكسيد السماريوم بحجم النانو هي: أكسيد السماريوم بحجم النانو أصفر فاتح، والذي يتم تطبيقه على المكثفات الخزفية والمحفزات. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع أكسيد السماريوم بحجم النانو بخصائص نووية، ويمكن استخدامه كمواد هيكلية ومواد حماية ومواد تحكم لمفاعل الطاقة الذرية، بحيث يمكن استخدام الطاقة الضخمة الناتجة عن الانشطار النووي بأمان. تستخدم جسيمات أكسيد اليوروبيوم النانوية (Eu2O3) في الغالب في الفوسفور. ويستخدم Eu3+ كمنشط للفوسفور الأحمر، ويستخدم Eu2+ كالفوسفور الأزرق. Y0O3:Eu3+ هو أفضل فوسفور في كفاءة الإضاءة، واستقرار الطلاء، وتكلفة الاسترداد، وما إلى ذلك، ويتم استخدامه على نطاق واسع بسبب تحسين كفاءة الإضاءة والتباين. في الآونة الأخيرة، يتم استخدام أكسيد اليوروبيوم النانوي أيضًا كفوسفور انبعاث محفز لنظام التشخيص الطبي الجديد بالأشعة السينية. ويمكن أيضًا استخدام أكسيد النانو يوروبيوم لتصنيع العدسات الملونة والمرشحات الضوئية، لأجهزة تخزين الفقاعات المغناطيسية، ويمكنه أيضًا إظهار مواهبه في مواد التحكم ومواد التدريع والمواد الهيكلية للمفاعلات الذرية. تم تحضير جسيم الفوسفور الأحمر الجادولينيوم يوروبيوم (Y2O3:Eu3+) باستخدام أكسيد الإيتريوم النانوي (Y2O3) وأكسيد اليوروبيوم النانوي (Eu2O3) كمواد خام. عند استخدامه لتحضير الفوسفور ثلاثي الألوان الترابي النادر، وجد أنه: (أ) يمكن خلطه بشكل جيد وموحد مع المسحوق الأخضر والمسحوق الأزرق؛ (ب) أداء الطلاء الجيد؛ (ج) نظرًا لصغر حجم جسيمات المسحوق الأحمر، وزيادة مساحة السطح المحددة وزيادة عدد جزيئات الانارة، يمكن تقليل كمية المسحوق الأحمر في الفوسفورات الأرضية النادرة ثلاثية الألوان، مما يؤدي إلى انخفاض التكلفة.

جسيمات أكسيد الجادولينيوم النانوية (Gd2O3)

استخداماته الرئيسية هي كما يلي: 1. يمكن لمركبه البارامغناطيسي القابل للذوبان في الماء أن يحسن إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي النووي لجسم الإنسان في العلاج الطبي. 2. يمكن استخدام أكسيد الكبريت الأساسي كشبكة مصفوفة لأنبوب راسم الذبذبات وشاشة الأشعة السينية ذات سطوع خاص. 3. يعد أكسيد النانو الجادولينيوم الموجود في عقيق الغاليوم النانو الجادولينيوم ركيزة فردية مثالية لذاكرة الفقاعة المغناطيسية. 4. عندما لا يكون هناك حد لدورة Camot، يمكن استخدامه كوسيلة تبريد مغناطيسية صلبة. 5. يستخدم كمثبط للتحكم في مستوى التفاعل المتسلسل لمحطات الطاقة النووية لضمان سلامة التفاعلات النووية. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام أكسيد النانو الجادولينيوم وأكسيد النانو اللانثانم مفيد في تغيير منطقة التزجيج وتحسين الاستقرار الحراري للزجاج. ويمكن أيضًا استخدام أكسيد الجادولينيوم النانوي في تصنيع المكثفات وشاشات تكثيف الأشعة السينية. وفي الوقت الحاضر، يبذل العالم جهودًا كبيرة لتطوير تطبيق أكسيد الجادولينيوم النانوي وسبائكه في التبريد المغناطيسي، وقد حقق تقدمًا خارقًا

جسيمات أكسيد التيربيوم النانوية (Tb4O7)

مجالات التطبيق الرئيسية هي كما يلي: 1. يتم استخدام الفوسفور كمنشط للمسحوق الأخضر في الفوسفورات ثلاثية الألوان، مثل مصفوفة الفوسفات المنشط بواسطة أكسيد نانو تيربيوم، ومصفوفة السيليكات المنشط بواسطة أكسيد نانو تيربيوم ومصفوفة ألومينات المغنيسيوم أكسيد السيريوم النانو المنشط بواسطة نانو تيربيوم. أكسيد، والتي ينبعث منها الضوء الأخضر في الحالة المثارة. 2. مواد التخزين المغناطيسية الضوئية، في السنوات الأخيرة، تم بحث وتطوير المواد المغناطيسية الضوئية لأكسيد النانو تيربيوم. يتم استخدام القرص المغناطيسي البصري المصنوع من فيلم Tb-Fe غير المتبلور كعنصر تخزين للكمبيوتر، ويمكن زيادة سعة التخزين بمقدار 10 إلى 15 مرة. 3. الزجاج المغناطيسي البصري، زجاج فاراداي النشط بصريًا والذي يحتوي على أكسيد التيربيوم نانومتر، هو مادة أساسية لصنع الدوارات والعوازل والحلقات ويستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا الليزر. يستخدم أكسيد الديسبروسيوم نانومتر أكسيد التيربيوم نانومتر بشكل رئيسي في السونار، وقد تم استخدامه على نطاق واسع يستخدم في العديد من المجالات، مثل نظام حقن الوقود، والتحكم في صمام السائل، وتحديد المواقع الدقيقة، والمشغل الميكانيكي، وآلية ومنظم الجناح لتلسكوب الفضاء للطائرات. الاستخدامات الرئيسية لأكسيد الديسبروسيوم Dy2O3 نانو هي:1. يتم استخدام أكسيد الديسبروسيوم النانو كمنشط للفوسفور، وأكسيد الديسبروسيوم النانوي ثلاثي التكافؤ هو أيون منشط واعد للمواد الانارة ثلاثية الألوان مع مركز الانارة واحد. يتكون بشكل رئيسي من نطاقين من الانبعاث، أحدهما هو انبعاث الضوء الأصفر، والآخر هو انبعاث الضوء الأزرق، ويمكن استخدام المواد المضيئة المخدرة بأكسيد الديسبروسيوم النانوي كفوسفورات ثلاثية الألوان. يعد أكسيد الديسبروسيوم نانومتر مادة خام معدنية ضرورية لتحضير سبيكة تيرفينول مع أكسيد النانو تيربيوم وأكسيد النانو ديسبروسيوم، والتي يمكن أن تحقق بعض الأنشطة الدقيقة للحركة الميكانيكية. 3. يمكن استخدام معدن أكسيد الديسبروسيوم النانومتري كمواد تخزين مغناطيسية بصرية مع سرعة تسجيل عالية وحساسية للقراءة. 4. يستخدم لتحضير مصباح أكسيد الديسبروسيوم نانومتر. مادة العمل المستخدمة في مصباح أكسيد الديسبروسيوم النانوي هي أكسيد الديسبروسيوم النانوي، الذي يتميز بمزايا السطوع العالي، اللون الجيد، درجة حرارة اللون العالية، الحجم الصغير والقوس المستقر، وقد تم تستخدم كمصدر إضاءة للأفلام والطباعة. 5. يستخدم أكسيد الديسبروسيوم النانومتري لقياس طيف طاقة النيوترونات أو كممتص للنيوترونات في صناعة الطاقة الذرية بسبب مساحة مقطعه العرضي الكبيرة لالتقاط النيوترونات.

Ho _ 2O _ 3 نانومتر

الاستخدامات الرئيسية لأكسيد النانو هولميوم هي كما يلي: 1. كمضاف لمصباح الهالوجين المعدني، فإن مصباح الهالوجين المعدني هو نوع من مصابيح تفريغ الغاز، والذي تم تطويره على أساس مصباح الزئبق عالي الضغط، وخصائصه هي أن المصباح مملوء بمختلف هاليدات الأرض النادرة. في الوقت الحاضر، يتم استخدام اليودات الأرضية النادرة بشكل أساسي، والتي تنبعث منها خطوط طيفية مختلفة عند تفريغ الغاز. المادة العاملة المستخدمة في مصباح أكسيد النانو هولميوم هي يوديد أكسيد الهولميوم النانوي، والذي يمكنه الحصول على تركيز ذرة معدنية أعلى في منطقة القوس، وبالتالي تحسين كفاءة الإشعاع بشكل كبير. 2. يمكن استخدام أكسيد الهولميوم نانومتر كمادة مضافة لحديد الإيتريوم أو عقيق الألومنيوم الإيتريوم. 3. يمكن استخدام أكسيد نانو هولميوم كعقيق ألومنيوم حديد الإيتريوم (Ho: YAG)، والذي يمكن أن ينبعث منه ليزر 2 ميكرومتر، ومعدل امتصاص الأنسجة البشرية لليزر 2 ميكرومتر مرتفع. وهو أعلى بثلاثة أوامر تقريبًا من Hd: ياغ0. ولذلك، عند استخدام ليزر Ho:YAG للعمليات الطبية، فإنه لا يمكنه فقط تحسين كفاءة ودقة التشغيل، ولكن أيضًا يقلل من مساحة الضرر الحراري إلى حجم أصغر. يمكن للشعاع الحر الناتج عن بلورة أكسيد الهولميوم النانوية القضاء على الدهون دون توليد حرارة زائدة، وبالتالي تقليل الضرر الحراري الذي تسببه الأنسجة السليمة. ويذكر أن علاج الجلوكوما بليزر أكسيد الهولميوم النانومتري في الولايات المتحدة يمكن أن يقلل من آلام جراحة. 4. في سبيكة Terfenol-D ذات التقبُّض المغناطيسي، يمكن أيضًا إضافة كمية صغيرة من أكسيد الهولميوم بحجم النانو لتقليل المجال الخارجي المطلوب لمغنطة التشبع للسبيكة.5. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الألياف الضوئية المشبعة بأكسيد الهولميوم النانوي في صنع أجهزة اتصال بصرية مثل ليزر الألياف الضوئية، ومضخمات الألياف الضوئية، وأجهزة استشعار الألياف الضوئية، وما إلى ذلك. وسوف تلعب دورًا أكثر أهمية في اتصالات الألياف الضوئية السريعة اليوم.

نانومتر أكسيد الإيتريوم (Y2O3)

الاستخدامات الرئيسية لأكسيد الإيتريوم النانوي هي كما يلي: 1. إضافات للصلب والسبائك غير الحديدية. تحتوي سبيكة FeCr عادةً على 0.5%~4% من أكسيد الإيتريوم النانوي، والذي يمكن أن يعزز مقاومة الأكسدة والليونة لهذه الفولاذ المقاوم للصدأ. بعد إضافة كمية مناسبة من التربة النادرة المختلطة الغنية بأكسيد الإيتريوم النانومتري إلى سبيكة MB26، تم تحديد الخصائص الشاملة للسبائك بشكل واضح. تم تحسينه بالأمس، ويمكنه استبدال بعض سبائك الألومنيوم المتوسطة والقوية للمكونات المجهدة للطائرات؛ إن إضافة كمية صغيرة من أكسيد الإيتريوم النانوي الترابي النادر إلى سبيكة الزر يمكن أن يحسن موصلية السبيكة؛ لقد تم اعتماد هذه السبيكة من قبل معظم مصانع الأسلاك في الصين. تمت إضافة أكسيد الإيتريوم النانوي إلى سبائك النحاس لتحسين التوصيل والقوة الميكانيكية. 2. مادة سيراميك نيتريد السيليكون تحتوي على 6% نانو إيتريوم أكسيد و 2% ألومنيوم. يمكن استخدامها لتطوير أجزاء المحرك. 3. يتم تنفيذ الحفر والقطع واللحام والمعالجة الميكانيكية الأخرى على مكونات واسعة النطاق باستخدام شعاع ليزر نانو أكسيد النيوديميوم وعقيق الألومنيوم بقوة 400 واط. 4. شاشة المجهر الإلكتروني المكونة من بلورة واحدة من العقيق Y-Al تتميز بسطوع مضان عالي، وامتصاص منخفض للضوء المتناثر، ومقاومة جيدة لدرجة الحرارة العالية ومقاومة التآكل الميكانيكي. يمكن استخدام سبيكة هيكل أكسيد الإيتريوم النانوية العالية التي تحتوي على 90% من أكسيد الجادولينيوم النانوي في الطيران والمناسبات الأخرى التي تتطلب كثافة منخفضة ونقطة انصهار عالية. 6. تعتبر المواد الموصلة للبروتون عالية الحرارة والتي تحتوي على 90% من أكسيد الإيتريوم النانوي ذات أهمية كبيرة لإنتاج خلايا الوقود والخلايا التحليلية وأجهزة استشعار الغاز التي تتطلب ذوبانًا عاليًا في الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام أكسيد الإيتريوم النانوي أيضًا كمواد مقاومة للرش بدرجة حرارة عالية، ومخفف لوقود المفاعل الذري، ومضاف لمواد المغناطيس الدائم، ومادة في الصناعة الإلكترونية.

بالإضافة إلى ما سبق، يمكن أيضًا استخدام أكاسيد الأتربة النادرة النانوية في مواد الملابس للعناية بصحة الإنسان وحماية البيئة. من وحدات البحث الحالية، لديهم جميعا اتجاهات معينة: الأشعة المضادة للأشعة فوق البنفسجية؛ تلوث الهواء والأشعة فوق البنفسجية عرضة للأمراض الجلدية وسرطان الجلد؛ منع التلوث يجعل من الصعب على الملوثات أن تلتصق بالملابس؛ تتم دراستها أيضًا في اتجاه الحفاظ على الدفء. نظرًا لأن الجلد صلب وسهل التقادم، فهو أكثر عرضة للعفن الفطري في الأيام الممطرة. يمكن تنعيم الجلد عن طريق التبييض باستخدام أكسيد السيريوم الأرضي النادر النانوي، وهو ليس من السهل أن يتقدم في السن أو العفن الفطري، كما أنه مريح في الارتداء. في السنوات الأخيرة، أصبحت مواد الطلاء النانوي أيضًا محور أبحاث المواد النانوية، ويركز البحث الرئيسي على الطلاءات الوظيفية. يمكن استخدام Y2O3 مع 80 نانومتر في الولايات المتحدة كطلاء للحماية من الأشعة تحت الحمراء. كفاءة عكس الحرارة عالية جدًا. يتمتع CeO2 بمعامل انكسار مرتفع وثبات عالي. عند إضافة أكسيد الإيتريوم الأرضي النادر وأكسيد اللانثانم النانوي ومسحوق أكسيد السيريوم النانوي إلى الطلاء، يمكن للجدار الخارجي مقاومة الشيخوخة، لأن طلاء الجدار الخارجي سهل التقادم والسقوط بسبب تعرض الطلاء لأشعة الشمس والأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة، ويمكنه مقاومة الأشعة فوق البنفسجية بعد إضافة أكسيد السيريوم وأكسيد الإيتريوم. علاوة على ذلك، فإن حجم جسيماته صغير جدًا، ويستخدم أكسيد السيريوم النانوي كممتص للأشعة فوق البنفسجية، ومن المتوقع أن يمكن استخدامها لمنع شيخوخة المنتجات البلاستيكية بسبب الأشعة فوق البنفسجية، والخزانات، والسيارات، والسفن، وصهاريج تخزين النفط، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تحمي اللوحات الإعلانية الكبيرة الخارجية بشكل أفضل وتمنع العفن الفطري والرطوبة والتلوث لطلاء الجدران الداخلية. نظرًا لصغر حجم جزيئاته، ليس من السهل التصاق الغبار بالجدار. ويمكن فركه بالماء. لا يزال هناك العديد من استخدامات أكاسيد الأرض النادرة النانوية التي تحتاج إلى مزيد من البحث والتطوير، ونأمل مخلصين أن يكون لها مستقبل أكثر إشراقًا.