Nadir torpaq nanomaterialları Nadir torpaq elementləri unikal 4f alt qat elektron strukturuna, böyük atom maqnit momentinə, güclü spin orbitinə və digər xüsusiyyətlərə malikdir, nəticədə çox zəngin optik, elektrik, maqnit və digər xüsusiyyətlər əldə edilir. Onlar ənənəvi sənayeləri çevirmək və yüksək texnologiyanı inkişaf etdirmək üçün dünya ölkələri üçün əvəzolunmaz strateji materiallardır və “yeni materialların xəzinə evi” kimi tanınır.
Metallurgiya maşınları, neft-kimya, şüşə keramika və yüngül tekstil kimi ənənəvi sahələrdə tətbiqlərinə əlavə olaraq,nadir torpaqlartəmiz enerji, böyük nəqliyyat vasitələri, yeni enerji daşıyıcıları, yarımkeçirici işıqlandırma və insan həyatı ilə yaxından əlaqəli yeni displeylər kimi inkişaf etməkdə olan sahələrdə də əsas köməkçi materiallardır.
Onilliklər ərzində inkişaf etdikdən sonra nadir torpaqla bağlı tədqiqatların diqqəti müvafiq olaraq tək yüksək təmizlikli nadir torpaqların əridilməsi və ayrılmasından maqnetizm, optika, elektrik enerjisi, enerjinin saxlanması, kataliz, biotibbdə nadir torpaqların yüksək texnoloji tətbiqlərinə keçdi və digər sahələr. Bir tərəfdən, material sistemində nadir torpaq kompozit materiallarına daha çox meyl var; Digər tərəfdən, morfologiya baxımından aşağı ölçülü funksional kristal materiallara daha çox diqqət yetirilir. Xüsusilə müasir nanoelmin inkişafı ilə nanomaterialların kiçik ölçülü effektləri, kvant effektləri, səth effektləri və interfeys effektlərini nadir torpaq elementlərinin unikal elektron təbəqə quruluşu xüsusiyyətləri ilə birləşdirən nadir torpaq nanomaterialları ənənəvi materiallardan fərqli bir çox yeni xüsusiyyətlər nümayiş etdirir, nadir torpaq materiallarının əla performansı və ənənəvi materiallar və yeni yüksək texnologiyalı istehsal sahələrində tətbiqini daha da genişləndirmək.
Hal-hazırda, əsasən aşağıdakı yüksək perspektivli nadir torpaq nanomaterialları, yəni nadir torpaq nanoluminescent materialları, nadir torpaq nano katalitik materiallar, nadir torpaq nanomaqnit materialları,nanoserium oksidiultrabənövşəyi qoruyucu materiallar və digər nano funksional materiallar.
№1Nadir torpaq nano lüminesans materialları
01. Nadir torpaq üzvi-qeyri-üzvi hibrid luminescent nanomateriallar
Kompozit materiallar tamamlayıcı və optimallaşdırılmış funksiyalara nail olmaq üçün molekulyar səviyyədə müxtəlif funksional vahidləri birləşdirir. Üzvi qeyri-üzvi hibrid material üzvi və qeyri-üzvi komponentlərin funksiyalarına malikdir, yaxşı mexaniki dayanıqlıq, elastiklik, istilik sabitliyi və əla emal qabiliyyətini göstərir.
Nadir torpaqkomplekslərin yüksək rəng təmizliyi, həyəcanlı vəziyyətin uzun ömrü, yüksək kvant məhsuldarlığı və zəngin emissiya spektri xətləri kimi bir çox üstünlükləri var. Onlar displey, optik dalğa ötürücüsünün gücləndirilməsi, bərk cisimli lazerlər, biomarker və saxtakarlığa qarşı mübarizə kimi bir çox sahələrdə geniş istifadə olunur. Bununla belə, nadir torpaq komplekslərinin aşağı fototermik dayanıqlığı və zəif emal qabiliyyəti onların tətbiqi və təşviqinə ciddi şəkildə mane olur. Nadir torpaq komplekslərinin yaxşı mexaniki xassələrə və sabitliyə malik qeyri-üzvi matrislərlə birləşdirilməsi nadir torpaq komplekslərinin lüminesans xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün effektiv üsuldur.
Nadir torpaq üzvi qeyri-üzvi hibrid materialın inkişafından bəri onların inkişaf meylləri aşağıdakı xüsusiyyətləri göstərir:
① Kimyəvi dopinq üsulu ilə alınan hibrid material stabil aktiv komponentlərə, yüksək dopinq miqdarına və komponentlərin vahid paylanmasına malikdir;
② Tək funksional materiallardan çoxfunksiyalı materiallara çevrilmək, onların tətbiqini daha geniş etmək üçün çoxfunksiyalı materiallar hazırlamaq;
③ Matris müxtəlifdir, ilk növbədə silisiumdan titan dioksid, üzvi polimerlər, gillər və ion mayeləri kimi müxtəlif substratlara qədər.
02. Ağ LED nadir torpaq luminescent material
Mövcud işıqlandırma texnologiyaları ilə müqayisədə, işıq yayan diodlar (LED) kimi yarımkeçirici işıqlandırma məhsulları uzun xidmət müddəti, aşağı enerji istehlakı, yüksək işıq səmərəliliyi, civəsiz, UV-dən azad və sabit işləmə kimi üstünlüklərə malikdir. Onlar közərmə lampaları, flüoresan lampalar və yüksək güclü qaz boşaltma lampalarından (HID) sonra "dördüncü nəsil işıq mənbəyi" hesab olunur.
Ağ LED çiplərdən, substratlardan, fosforlardan və sürücülərdən ibarətdir. Nadir torpaq flüoresan tozu ağ LED-in işində mühüm rol oynayır. Son illərdə ağ LED fosforlar üzərində çoxlu tədqiqat işləri aparılıb və əla irəliləyiş əldə edilib:
① Mavi LED (460 m) ilə həyəcanlanan fosforun yeni növünün inkişafı işığın səmərəliliyini və rəng göstərilməsini yaxşılaşdırmaq üçün mavi LED çiplərində istifadə olunan YAO2Ce (YAG: Ce) üzərində dopinq və modifikasiya tədqiqatları aparmışdır;
② Ultrabənövşəyi işıq (400 m) və ya ultrabənövşəyi işıq (360 mm) ilə həyəcanlanan yeni flüoresan tozların inkişafı qırmızı və yaşıl mavi flüoresan tozların tərkibini, strukturunu və spektral xüsusiyyətlərini, həmçinin üç flüoresan tozun müxtəlif nisbətlərini sistematik şəkildə öyrənmişdir. müxtəlif rəng temperaturlu ağ LED almaq;
③ Flüoresan tozun keyfiyyətini və dayanıqlığını təmin etmək üçün flüoresan tozun hazırlanması prosesində hazırlıq prosesinin axınına təsiri kimi əsas elmi məsələlər üzərində əlavə işlər aparılmışdır.
Bundan əlavə, ağ işıqlı LED əsasən flüoresan toz və silikonun qarışıq qablaşdırma prosesini qəbul edir. Flüoresan tozun zəif istilik keçiriciliyinə görə, cihaz uzun müddət işləmə müddətinə görə qızacaq, bu da silikonun yaşlanmasına və cihazın xidmət müddətini qısaldır. Bu problem yüksək güclü ağ işıqlı LED-lərdə xüsusilə ciddidir. Uzaqdan qablaşdırma, floresan tozunu substrata əlavə edərək və mavi LED işıq mənbəyindən ayırmaqla bu problemi həll etməyin bir yoludur və bununla da çipin yaratdığı istiliyin flüoresan tozun luminescent performansına təsirini azaldır. Nadir torpaq flüoresan keramika yüksək istilik keçiriciliyi, yüksək korroziyaya davamlılıq, yüksək sabitlik və əla optik çıxış performansı xüsusiyyətlərinə malikdirsə, yüksək enerji sıxlığı ilə yüksək güclü ağ LED-in tətbiqi tələblərinə daha yaxşı cavab verə bilər. Yüksək sinterləmə aktivliyi və yüksək dispersiyaya malik mikro nano tozlar yüksək optik çıxış performansına malik yüksək şəffaflığa malik nadir torpaq optik funksional keramika hazırlanması üçün vacib şərtə çevrilmişdir.
03.Nadir torpaq upconversion luminescent nanomateriallar
Upconversion luminescence, lüminesans materiallar tərəfindən çoxlu aşağı enerjili fotonların udulması və yüksək enerjili foton emissiyasının yaranması ilə xarakterizə edilən lüminesans prosesinin xüsusi bir növüdür. Ənənəvi üzvi boya molekulları və ya kvant nöqtələri ilə müqayisədə nadir torpaqdan yuxarı çevrilmə lüminessent nanomateriallar böyük anti-Stokes sürüşməsi, dar emissiya zolağı, yaxşı sabitlik, aşağı toksiklik, yüksək toxuma nüfuz dərinliyi və aşağı spontan flüoresan müdaxilə kimi bir çox üstünlüklərə malikdir. Onların biotibbi sahədə geniş tətbiq perspektivləri var.
Son illərdə nadir torpaqdan yuxarıya çevrilən luminescent nanomateriallar sintez, səth modifikasiyası, səthin funksionallaşdırılması və biotibbi tətbiqlərdə əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə etmişdir. İnsanlar materialların lüminesans performansını onların tərkibini, faza vəziyyətini, ölçüsünü və s. nanomiqyasda optimallaşdıraraq və keçid ehtimalını artırmaq üçün lüminesans söndürmə mərkəzini azaltmaq üçün nüvə/qabıq strukturunu birləşdirərək yaxşılaşdırırlar. Kimyəvi modifikasiya yolu ilə toksikliyi azaltmaq üçün yaxşı biouyğunluğu olan texnologiyalar qurun və canlı hüceyrələrin və in vivo çevrilməsi üçün təsvir üsullarını inkişaf etdirin; Müxtəlif tətbiqlərin ehtiyaclarına əsaslanan səmərəli və təhlükəsiz bioloji birləşmə üsullarını inkişaf etdirin (immun aşkarlama hüceyrələri, in vivo flüoresan görüntüləmə, fotodinamik terapiya, fototermal terapiya, foto ilə idarə olunan dərmanlar və s.).
Bu tədqiqat nəhəng tətbiq potensialına və iqtisadi səmərələrə malikdir və nanomedicinin inkişafı, insan sağlamlığının möhkəmləndirilməsi və sosial tərəqqi üçün mühüm elmi əhəmiyyətə malikdir.
№2 Nadir torpaq nanomaqnit materialları
Nadir torpaq daimi maqnit materialları üç inkişaf mərhələsindən keçmişdir: SmCo5, Sm2Co7 və Nd2Fe14B. Birləşdirilmiş daimi maqnit materialları üçün sürətli söndürülmüş NdFeB maqnit tozu kimi, taxıl ölçüsü 20nm-dən 50nm-ə qədər dəyişir və onu tipik nanokristal nadir torpaq daimi maqnit materialına çevirir.
Nadir torpaq nanomaqnit materialları kiçik ölçülü, tək domen strukturu və yüksək məcburiyyət xüsusiyyətlərinə malikdir. Maqnit qeyd materiallarının istifadəsi siqnal-küy nisbətini və görüntü keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. Kiçik ölçülərinə və yüksək etibarlılığına görə mikromotor sistemlərində istifadəsi yeni nəsil aviasiya, aerokosmik və dəniz mühərriklərinin inkişafı üçün mühüm istiqamətdir. Maqnit yaddaşı, maqnit mayesi, Nəhəng Magneto Müqavimət materialları üçün performans çox yaxşılaşdırıla bilər, bu da cihazları yüksək performanslı və miniatür hala gətirir.
№3Nadir torpaq nanokatalitik materiallar
Nadir torpaq katalitik materialları demək olar ki, bütün katalitik reaksiyaları əhatə edir. Səth effektləri, həcm effektləri və kvant ölçüsü effektləri səbəbindən nadir torpaq nanotexnologiyası getdikcə diqqəti cəlb edir. Bir çox kimyəvi reaksiyalarda nadir torpaq katalizatorlarından istifadə olunur. Nadir torpaq nanokatalizatorlarından istifadə edilərsə, katalitik aktivlik və səmərəlilik xeyli yaxşılaşacaq.
Nadir torpaq nanokatalizatorları ümumiyyətlə neft katalitik krekinqində və avtomobil tullantılarının təmizlənməsində istifadə olunur. Ən çox istifadə edilən nadir torpaq nanokatalitik materiallardırCeO2vəLa2O3, katalizatorlar və promotorlar, həmçinin katalizator daşıyıcıları kimi istifadə edilə bilər.
№4Nano serium oksidiultrabənövşəyi qoruyucu material
Nano serium oksidi yaxşı izolyasiya effekti və yüksək keçiriciliyə malik üçüncü nəsil ultrabənövşəyi izolyasiya agenti kimi tanınır. Kosmetikada, aşağı katalitik aktivliyə malik nano-seriya UV izolyasiya agenti kimi istifadə edilməlidir. Buna görə də, nanoserium oksid ultrabənövşəyi qoruyucu materialların bazar diqqəti və tanınması yüksəkdir. İnteqral sxemlərin inteqrasiyasının davamlı təkmilləşdirilməsi inteqral sxem çipinin istehsalı prosesləri üçün yeni materiallar tələb edir. Yeni materiallar cilalama mayeləri üçün daha yüksək tələblərə malikdir və yarımkeçirici nadir torpaq cilalama mayeləri bu tələbi daha sürətli cilalama sürəti və daha az cilalama həcmi ilə qarşılamalıdır. Nano nadir torpaq cilalama materialları geniş bazara malikdir.
Avtomobil sahibliyinin əhəmiyyətli dərəcədə artması havanın ciddi şəkildə çirklənməsinə səbəb olub və avtomobillərin işlənmiş qazlarının təmizlənməsi katalizatorlarının quraşdırılması işlənmiş qazların çirklənməsinə nəzarətin ən effektiv üsuludur. Nano serium sirkonium kompozit oksidləri quyruq qazının təmizlənməsinin keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasında mühüm rol oynayır.
№5 Digər nano funksional materiallar
01. Nadir torpaq nanokeramika materialları
Nano keramika tozu sinterləmə temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər ki, bu da eyni tərkibli nano keramika tozundan 200 ℃ ~ 300 ℃ aşağıdır. Keramikaya nano CeO2 əlavə etmək sinterləmə temperaturunu azalda, qəfəsin böyüməsini maneə törədə və keramika sıxlığını yaxşılaşdıra bilər. kimi nadir torpaq elementlərinin əlavə edilməsiY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2ZrO2-nin yüksək temperaturda faza çevrilməsinin və kövrəkləşməsinin qarşısını ala bilər və ZrO2 faza çevrilməsi ilə sərtləşdirilmiş keramika struktur materialları əldə edə bilər.
Elektron keramika (elektron sensorlar, PTC materialları, mikrodalğalı materiallar, kondansatörlər, termistorlar və s.) ultra incə və ya nanoölçülü CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3və s. təkmilləşdirilmiş elektrik, istilik və sabitlik xüsusiyyətlərinə malikdir.
Nadir torpaqla aktivləşdirilmiş fotokatalitik kompozit materialların şir formulasına əlavə edilməsi nadir torpaq antibakterial keramika hazırlaya bilər.
02.Nadir torpaq nano nazik film materialları
Elm və texnologiyanın inkişafı ilə məhsullar üçün performans tələbləri getdikcə daha sərt olur, məhsulların ultra incə, ultra nazik, çox yüksək sıxlığı və ultra doldurulmasını tələb edir. Hal-hazırda, inkişaf etdirilən nadir torpaq nano filmlərinin üç əsas kateqoriyası var: nadir torpaq kompleksi nano filmləri, nadir torpaq oksidi nano filmləri və nadir torpaq nano ərintisi filmləri. Nadir torpaq nano filmləri informasiya sənayesi, kataliz, enerji, nəqliyyat və həyat təbabətində də mühüm rol oynayır.
Nəticə
Çin nadir torpaq ehtiyatlarına görə əsas ölkədir. Nadir torpaq nanomateriallarının inkişafı və tətbiqi nadir torpaq ehtiyatlarından səmərəli istifadənin yeni üsuludur. Nadir torpağın tətbiq dairəsini genişləndirmək və yeni funksional materialların inkişafını təşviq etmək üçün nanoölçülü tədqiqat ehtiyaclarını ödəmək, nadir torpaq nanomateriallarının daha yaxşı performansa sahib olmasını təmin etmək üçün materiallar nəzəriyyəsində yeni nəzəri sistem yaradılmalıdır. mümkün olan yeni xüsusiyyətlər və funksiyalar.
Göndərmə vaxtı: 29 may 2023-cü il