Нанометрови редкоземни материали, нова сила в индустриалната революция

Нанотехнологиите са нова интердисциплинарна област, постепенно развита в края на 80-те и началото на 90-те години. Тъй като има голям потенциал за създаване на нови производствени процеси, нови материали и нови продукти, той ще постави началото на нова индустриална революция през новия век. Сегашното ниво на развитие на нанонауката и нанотехнологиите е подобно на това на компютърните и информационните технологии през 50-те години на миналия век. Повечето учени, посветени на тази област, прогнозират, че развитието на нанотехнологиите ще има широко и широкообхватно въздействие върху много аспекти на технологиите. Учените смятат, че той има странни свойства и уникална производителност. Основните ефекти на ограничаване, които водят до странните свойства на нано редкоземните материали, са специфичен повърхностен ефект, ефект на малък размер, интерфейсен ефект, ефект на прозрачност, тунелен ефект и макроскопичен квантов ефект. Тези ефекти правят физическите свойства на нано системата различни от тези на конвенционалните материали в светлина, електричество, топлина и магнетизъм и представят много нови характеристики. В бъдеще има три основни насоки за учените да изследват и разработват нанотехнологии: подготовка и приложение от наноматериали с отлична производителност; Проектиране и изготвяне на различни нано устройства и оборудване; Откриване и анализ на свойствата на нанорегионите. Понастоящем нано редките земни елементи имат главно следните насоки на приложение и тяхното приложение трябва да бъде доразвито в бъдеще.

Нанометър лантанов оксид (La2O3)

Нанометър лантанов оксид се прилага към пиезоелектрични материали, електротермични материали, термоелектрически материали, магнитосъпротивителни материали, луминесцентни материали (син прах), материали за съхранение на водород, оптично стъкло, лазерни материали, различни сплави, катализатори за приготвяне на органични химически продукти и катализатори за неутрализиране автомобилни изгорели газове и селскостопански филми за преобразуване на светлина също се прилагат към нанометров лантанов оксид.

Нанометър цериев оксид (CeO2)

Основните употреби на наноцериев оксид са както следва: 1. Като стъклена добавка, наноцериевият оксид може да абсорбира ултравиолетови и инфрачервени лъчи и се прилага за автомобилно стъкло. Той може не само да предотврати ултравиолетовите лъчи, но и да намали температурата в колата, като по този начин пести електроенергия за климатика. 2. Прилагането на нано цериев оксид в катализатора за пречистване на автомобилни отработени газове може ефективно да предотврати изхвърлянето на голямо количество автомобилни отработени газове във въздуха.3. Наноцериевият оксид може да се използва в пигменти за оцветяване на пластмаси, а също така може да се използва в индустриите за покритие, мастило и хартия. 4. Прилагането на наноцериев оксид в полиращи материали е широко признато като изискване за висока точност за полиране на силициеви пластини и сапфирови монокристални субстрати.5. В допълнение, нано цериев оксид може да се прилага и към материали за съхранение на водород, термоелектрически материали, нано цериев оксид волфрамови електроди, керамични кондензатори, пиезоелектрична керамика, нано цериев оксид силициев карбид абразиви, суровини за горивни клетки, бензинови катализатори, някои постоянни магнитни материали, различни легирани стомани и цветни метали, и т.н.

Нанометровият празеодимов оксид (Pr6O11)

Основните употреби на нанометров празеодимов оксид са както следва: 1. Той се използва широко в строителна керамика и керамика за ежедневна употреба. Може да се смеси с керамична глазура, за да се получи цветна глазура, а може да се използва и като подглазурен пигмент самостоятелно. Приготвеният пигмент е светложълт с чист и елегантен тон. 2. Използва се за производство на постоянни магнити и се използва широко в различни електронни устройства и двигатели. 3. Използва се за каталитичен крекинг на нефт. Активността, селективността и стабилността на катализата могат да бъдат подобрени. 4. Нано-празеодимовият оксид може да се използва и за абразивно полиране. В допълнение, приложението на нанометров празеодимов оксид в областта на оптичните влакна е все по-обширно. Нанометров неодимов оксид (Nd2O3) Нанометровият неодимов оксид се превърна в гореща точка на пазара от много години поради уникалната си позиция в областта на редкоземните елементи. Нано-неодимовият оксид се прилага и към цветни материали. Добавянето на 1,5% ~ 2,5% нано неодимов оксид в магнезиева или алуминиева сплав може да подобри производителността при висока температура, въздухонепроницаемостта и устойчивостта на корозия на сплавта и се използва широко в космическата индустрия материал за авиацията. В допълнение, нано итриев алуминиев гранат, легиран с нано неодимов оксид, произвежда късовълнов лазерен лъч, който се използва широко за заваряване и рязане на тънки материали с дебелина под 10 mm в индустрията. От медицинска гледна точка нано-YAG лазерът, легиран с нано-Nd _ 2O _ 3, се използва за отстраняване на хирургични рани или дезинфекция на рани вместо хирургически ножове. Нанометровият неодимов оксид се използва и за оцветяване на стъклени и керамични материали, каучукови изделия и добавки.

Наночастици от самариев оксид (Sm2O3)

Основните употреби на наноразмерен самариев оксид са: наноразмерният самариев оксид е светложълт, който се прилага върху керамични кондензатори и катализатори. В допълнение, наноразмерният самариев оксид има ядрени свойства и може да се използва като структурен материал, екраниращ материал и контролен материал на атомен енергиен реактор, така че огромната енергия, генерирана от ядреното делене, да може да се използва безопасно. Наночастиците европиев оксид (Eu2O3) се използват най-вече във фосфорите. Eu3+ се използва като активатор на червения фосфор, а Eu2+ се използва като син фосфор. Y0O3:Eu3+ е най-добрият фосфор по отношение на светлинната ефективност, стабилността на покритието, разходите за възстановяване и т.н. и се използва широко поради подобряването на светлинната ефективност и контраста. Напоследък нано европиевият оксид се използва и като стимулиран емисионен фосфор за нова рентгенова медицинска диагностична система. Наноевропиевият оксид може също да се използва за производство на цветни лещи и оптични филтри, за устройства за съхранение на магнитни балончета и може също да покаже своите таланти в контролни материали, екраниращи материали и структурни материали на атомни реактори. Червеният фосфор с фини частици гадолиниев европиев оксид (Y2O3:Eu3+) беше получен чрез използване на нано итриев оксид (Y2O3) и нано европиев оксид (Eu2O3) като суровини. При използването му за приготвяне на трицветен фосфор от редкоземни елементи беше установено, че: (а) може да се смеси добре и равномерно със зелен прах и син прах; (b) Добри характеристики на покритието; (c) Тъй като размерът на частиците на червения прах е малък, специфичната повърхност се увеличава и броят на луминесцентните частици се увеличава, количеството червен прах в трицветните фосфори от редкоземни елементи може да бъде намалено, което води до по-ниска цена.

Наночастици гадолиниев оксид (Gd2O3)

Основните му употреби са както следва: 1. Неговият водоразтворим парамагнитен комплекс може да подобри ЯМР сигнала за изображения на човешкото тяло при медицинско лечение. 2. Основният серен оксид може да се използва като матрична решетка на осцилоскопска тръба и рентгенов екран със специална яркост. 3. Нано-гадолиниевият оксид в нано-гадолиниевия галиев гранат е идеален единичен субстрат за магнитна балонна памет. 4. Когато няма ограничение на цикъла Camot, може да се използва като твърда магнитна охлаждаща среда. 5. Използва се като инхибитор за контрол на нивото на верижната реакция на атомните електроцентрали, за да се гарантира безопасността на ядрените реакции. В допълнение, използването на нано-гадолиниев оксид и нано-лантанов оксид е полезно за промяна на областта на витрификация и подобряване на термичната стабилност на стъклото. Нано гадолиниевият оксид може също да се използва за производство на кондензатори и екрани за усилване на рентгеновите лъчи. Понастоящем светът полага големи усилия за развитие на приложението на нано-гадолиниев оксид и неговите сплави в магнитното охлаждане и е постигнал революционен напредък

Наночастици тербиев оксид (Tb4O7)

Основните области на приложение са както следва: 1. Фосфорите се използват като активатори на зелен прах в трицветни фосфори, като фосфатна матрица, активирана от нано тербиев оксид, силикатна матрица, активирана от нано тербиев оксид и нано цериев оксид, магнезиев алуминат, матрица, активирана от нано тербий оксид, които всички излъчват зелена светлина при възбуд състояние. 2. Магнитооптични материали за съхранение. През последните години са изследвани и разработени магнитооптични материали от нанотербиев оксид. Магнитооптичният диск, изработен от Tb-Fe аморфен филм, се използва като компютърен елемент за съхранение и капацитетът за съхранение може да бъде увеличен с 10 ~ 15 пъти. 3. Магнитооптично стъкло, оптично активно стъкло на Фарадей, съдържащо нанометър тербиев оксид, е ключов материал за направата на ротатори, изолатори, анулатори и широко използвано в лазерната технология. Нанометър тербиев оксид, нанометър диспрозиев оксид се използва главно в сонари и е широко използван използва се в много области, като система за впръскване на гориво, управление на течен клапан, микропозициониране, механични задвижващ механизъм, механизъм и регулатор на крилото на самолетен космически телескоп. Основните приложения на Dy2O3 нано диспрозиев оксид са:1. Нано-диспрозиевият оксид се използва като активатор на фосфора, а тривалентният нано-диспрозиев оксид е обещаващ активиращ йон на трицветни луминесцентни материали с един луминисцентен център. Състои се главно от две емисионни ленти, едната е излъчване на жълта светлина, другата е емисия на синя светлина, а луминесцентни материали, легирани с нано-диспрозиев оксид, могат да се използват като трицветни фосфори.2. Нанометровият диспрозиев оксид е необходима метална суровина за приготвяне на терфенолова сплав с голяма магнитостриктивна сплав нано-тербиев оксид и нано-диспрозиев оксид, които могат да реализират някои прецизни дейности на механично движение. 3. Нанометров метален диспрозиев оксид може да се използва като магнитооптичен материал за съхранение с висока скорост на запис и чувствителност на четене. 4. Използва се за приготвяне на нанометрова лампа с диспрозиев оксид. Работното вещество, използвано в лампата с нано диспрозиев оксид, е нано диспрозиев оксид, който има предимствата на висока яркост, добър цвят, висока цветна температура, малък размер и стабилна дъга и е бил използва се като източник на светлина за филми и печат. 5. Нанометровият диспрозиев оксид се използва за измерване на неутронен енергиен спектър или като абсорбер на неутрони в атомната енергийна индустрия поради голямата си площ на напречно сечение за улавяне на неутрони.

Ho _ 2O _ 3 нанометъра

Основните употреби на нано-холмиев оксид са както следва: 1. Като добавка към метална халогенна лампа, металната халогенна лампа е вид газоразрядна лампа, която е разработена на базата на живачна лампа с високо налягане и нейната характеристика е че крушката е пълна с различни редкоземни халогениди. Понастоящем се използват главно редкоземни йодиди, които излъчват различни спектрални линии при газови разряди. Работното вещество, използвано в лампата с нано-холмиев оксид, е нано-холмиев оксид йодид, който може да получи по-висока концентрация на метален атом в зоната на дъгата, като по този начин значително подобряване на радиационната ефективност. 2. Нанометър холмиев оксид може да се използва като добавка към итриево желязо или итриев алуминиев гранат; 3. Нано-холмиевият оксид може да се използва като итриев железен алуминиев гранат (Ho:YAG), който може да излъчва 2μm лазер, а степента на абсорбция на човешка тъкан от 2μm лазер е висока. Това е почти три порядъка по-високо от Hd: YAG0. Следователно, когато използвате Ho:YAG лазер за медицинска операция, той може не само да подобри ефективността и точността на операцията, но също така да намали зоната на термично увреждане до по-малък размер. Свободният лъч, генериран от кристала на нано холмиев оксид, може да елиминира мазнините, без да генерира прекомерна топлина, като по този начин намалява термичните увреждания, причинени от здравите тъкани. Съобщава се, че лечението на глаукома с нанометров лазер с холмиев оксид в Съединените щати може да намали болката на операция. 4. В магнитострикционната сплав Terfenol-D може да се добави и малко количество холмиев оксид с нано размери, за да се намали външното поле, необходимо за намагнитване на насищане на сплавта.5. В допълнение, оптичното влакно, легирано с нано-холмиев оксид, може да се използва за производство на оптични комуникационни устройства като лазери с оптични влакна, усилватели с оптични влакна, сензори за оптични влакна и т.н. То ще играе по-важна роля в днешната бърза комуникация с оптични влакна.

Нанометър итриев оксид (Y2O3)

Основните употреби на нано итриев оксид са както следва: 1. Добавки за стомана и цветни сплави. FeCr сплавта обикновено съдържа 0,5% ~ 4% нано итриев оксид, който може да подобри устойчивостта на окисление и пластичността на тези неръждаеми стомани. След добавяне на подходящо количество смесени редкоземни елементи, богати на нанометров итриев оксид, в сплав MB26, изчерпателните свойства на сплавта очевидно бяха подобрено вчера, може да замени някои средни и здрави алуминиеви сплави за натоварените компоненти на самолети; Добавянето на малко количество нано итриев оксид редка земя в Al-Zr сплав може да подобри проводимостта на сплавта; Сплавта е приета от повечето фабрики за тел в Китай. Нано-итриевият оксид беше добавен към медната сплав за подобряване на проводимостта и механичната якост. 2. Керамичен материал от силициев нитрид, съдържащ 6% нано итриев оксид и 2% алуминий. Може да се използва за разработване на части на двигателя. 3. Пробиване, рязане, заваряване и друга механична обработка се извършват върху мащабни компоненти с помощта на лазерен лъч от нано неодимов оксид алуминиев гранат с мощност 400 вата. 4. Екранът на електронния микроскоп, съставен от монокристал Y-Al гранат, има висока яркост на флуоресценция, ниска абсорбция на разсеяна светлина и добра устойчивост на висока температура и устойчивост на механично износване.5. Сплав с висока структура на нано итриев оксид, съдържаща 90% нано гадолиниев оксид, може да се прилага в авиацията и други случаи, изискващи ниска плътност и висока точка на топене. 6. Високотемпературните протонно проводими материали, съдържащи 90% нано итриев оксид, са от голямо значение за производството на горивни клетки, електролитни клетки и газови сензори, изискващи висока разтворимост на водород. В допълнение, нано-итриевият оксид се използва и като материал, устойчив на пръскане при висока температура, разредител на гориво за атомни реактори, добавка към материал с постоянен магнит и геттер в електронната индустрия.

В допълнение към горното, нано редкоземните оксиди могат да се използват и в материали за облекло за грижа за човешкото здраве и опазване на околната среда. От настоящите изследователски звена всички те имат определени направления: анти-ултравиолетово лъчение; Замърсяването на въздуха и ултравиолетовото лъчение предразполагат към кожни заболявания и рак на кожата; Предотвратяването на замърсяването затруднява полепването на замърсителите по дрехите; Проучва се и в посока анти-топло запазване. Тъй като кожата е твърда и лесна за стареене, тя е най-податлива на плесен в дъждовни дни. Кожата може да бъде омекотена чрез избелване с нано редкоземен цериев оксид, който не е лесен за стареене и плесен и е удобен за носене. През последните години материалите за нанопокрития също са в центъра на изследванията на наноматериалите, като основните изследвания се фокусират върху функционалните покрития. Y2O3 с 80nm в Съединените щати може да се използва като инфрачервено екраниращо покритие. Ефективността на отразяване на топлината е много висока. CeO2 има висок индекс на пречупване и висока стабилност. Когато нано редкоземен итриев оксид, нано лантанов оксид и нано цериев оксид на прах се добавят към покритието, външната стена може да устои на стареене, тъй като покритието на външната стена лесно старее и пада, защото боята е изложена на слънчева светлина и ултравиолетови лъчи за дълго време и може да устои на ултравиолетовите лъчи след добавяне на цериев оксид и итрий оксид. Освен това размерът на частиците му е много малък и нано цериевият оксид се използва като ултравиолетов абсорбатор, който се очаква да се използва за предотвратяване на стареенето на пластмасови продукти поради ултравиолетово облъчване, резервоари, автомобили, кораби, резервоари за съхранение на петрол и др. ., който може най-добре да защити големи билбордове на открито и да предотврати плесен, влага и замърсяване за вътрешни стенни покрития. Поради малкия си размер на частиците прахът не се залепва лесно по стената. И може да се почисти с вода. Все още има много употреби на нано редкоземни оксиди, които трябва да бъдат допълнително проучени и разработени, и ние искрено се надяваме, че ще има по-блестящо бъдеще.