Редки земни елементиса незаменими за развитието на високотехнологични, като нова енергия и материали и имат широка стойност на приложението в области като аерокосмическата, националната отбрана и военната индустрия. Резултатите от съвременната война показват, че рядкотоземните оръжия доминират на бойното поле, технологичните предимства на рядкотоземното отношение представляват военни технологични предимства и са гарантирани ресурси. Следователно, редките земи също се превръщат в стратегически ресурси, за които се конкурират основните икономики по света, а ключовите стратегии за суровини като редки земи често се издигат до национални стратегии. Европа, Япония, Съединените щати и други страни и региони обръщат повече внимание на ключови материали като рядка земя. През 2008 г. бяха посочени като „Основна стратегия за материали“ от Министерството на енергетиката на Съединените щати; В началото на 2010 г. Европейският съюз обяви създаването на стратегически резерв от редки земи; През 2007 г. Японското Министерство на образованието, културата, науката и технологиите, както и Министерството на икономиката, индустрията и технологиите, вече предложиха „план за стратегия на елементи“ и плана „Редки метални материали“. Те са предприели непрекъснати мерки и политики в резерватите на ресурси, технологичния прогрес, придобиването на ресурси и търсенето на алтернативни материали. Започвайки от тази статия, редакторът ще представи подробно важните и дори незаменими мисии за историческо развитие и роли на тези рядкоземни елементи.
Тербий принадлежи към категорията на тежки редки земи, с ниско изобилие в земната кора само с 1,1 ppm.Тербиев оксидпредставлява по -малко от 0,01% от общите редки земи. Дори при високия тип итриев йон тежка рядка земна руда с най-високо съдържание на тербий, съдържанието на тербий само представлява 1,1-1,2% от общата рядка земя, което показва, че принадлежи към категорията „благородна“ категория на редки земни елементи. Тербийът е сребърен сив метал с пластичност и сравнително мека текстура, която може да бъде отворена с нож; Точка на топене 1360 ℃, точка на кипене 3123 ℃, плътност 8229 4kg/m3. Повече от 100 години от откриването на тербий през 1843 г. неговият недостиг и стойност предотвратяват практическото му приложение от дълго време. Едва през последните 30 години Тербий показа своя уникален талант.
Откриването на тербий
През същия период, когатолантануме открит, Карл Г. Мосандър от Швеция анализира първоначално открититеИтриуми публикува доклад през 1842 г., като изяснява, че първоначално откритият Yttrium Earth не е един елементарен оксид, а оксид от три елемента. През 1843 г. Мосандер открива елемента тербий чрез своите изследвания на итриумната земя. Той все още нарече един от тях итриум Земя и един от тяхЕрбиев оксид. Едва през 1877 г. той официално е наречен Terbium, със символа на елемента TB. Именуването му идва от същия източник като итриум, произхождащ от село Итерби близо до Стокхолм, Швеция, където за първи път е открита руда итриум. Откриването на тербий и два други елемента, Lanthanum и Erbium, отвори втората врата за откриването на редки земни елементи, отбелязвайки втория етап от тяхното откритие. За първи път е пречистен от Г. Урбан през 1905 г.
Мосандър
Прилагане на тербий
Прилагането натербийНай-вече включва високотехнологични полета, които са технологични интензивни и интензивни авангардни проекти, както и проекти със значителни икономически ползи, с атрактивни перспективи за развитие. Основните области на приложението включват: (1) да се използват под формата на смесени редки земи. Например, той се използва като рядко земно съединение и добавка за подаване на селско стопанство. (2) Активатор за зелен прах в три първични флуоресцентни прахове. Съвременните оптоелектронни материали изискват използването на три основни цвята на фосфора, а именно червено, зелено и синьо, които могат да се използват за синтезиране на различни цветове. И тербийът е незаменим компонент в много висококачествени зелени флуоресцентни прахове. (3) Използва се като магнито оптичен материал за съхранение. Аморфни метални тербиеви преходни метални сплав са използвани за производство на високоефективни оптични дискове с магнито. (4) Производство на оптично стъкло Magneto. Ротационното стъкло на Faraday, съдържащо тербий, е ключов материал за производство на ротатори, изолатори и циркулатори в лазерната технология. (5) Разработването и развитието на тербиев диспро и сплав от тербиева диспрозия (Terfenol) отвори нови приложения за тербий.
За селско стопанство и животновъдство
Редния земен тербийможе да подобри качеството на културите и да увеличи скоростта на фотосинтезата в определен диапазон на концентрация. Комплексите на тербий имат висока биологична активност, а тройните комплекси на тербий, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3-3H2O, имат добри антибактериални и бактерицидни ефекти върху стафилококус ауреус, бацил субтилис и ешерихийски коли, с колички с широк спектър на антибактериални свойства. Проучването на тези комплекси предоставя нова изследователска посока за съвременните бактерицидни лекарства.
Използва се в полето на луминесценцията
Съвременните оптоелектронни материали изискват използването на три основни цвята на фосфора, а именно червено, зелено и синьо, които могат да се използват за синтезиране на различни цветове. И тербийът е незаменим компонент в много висококачествени зелени флуоресцентни прахове. Ако раждането на рядкоземен цвят на червения прах е стимулирало търсенето на итриум и европий, тогава приложението и развитието на тербий са насърчавани от рядка земя три първичен цвят зелен флуоресцентни прах за лампи. В началото на 80-те години Philips изобретява първата в света компактна енергийно спестяваща флуоресцентна лампа и бързо я промотира в световен мащаб. TB3+йони могат да излъчват зелена светлина с дължина на вълната 545nm, а почти всички редки зелени прахове за зелената земя използват тербий като активатор.
Зеленият флуоресцентен прах, използван за цветни телевизионни катодни тръби (CRTS), винаги е бил базиран главно на евтин и ефективен цинков сулфид, но тербиевият прах винаги се е използвал като проекционен цвят телевизионен зелен прах, като Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+и LAOBR: TB3+. С развитието на телевизия с голям екран с висока разделителна способност (HDTV) се разработват и високоефективни зелени флуоресцентни прахове за CRTS. Например, хибриден зелен флуоресцентен прах е разработен в чужбина, състоящ се от Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+и Y2SIO5: TB3+, които имат отлична ефективност на луминесценцията при висока плътност на тока.
Традиционният рентгенов флуоресцентен прах е калциев волфстан. През 70 -те и 80 -те години на миналия век са разработени редки флуоресцентни прахове за екрани за сенсибилизация, като лантан сулфид, активиран от тербий, сулфид, тербий, активиран с лантан (за зелени екрани), и тербий, активиран иттриум сулфид оксид. В сравнение с калциевия волфстан, рядкоземният флуоресцентен прах може да намали времето на рентгеново облъчване на пациентите с 80%, да подобри разделителната способност на рентгенови филми, да удължи живота на рентгенови тръби и да намали консумацията на енергия. Тербийът се използва и като флуоресцентна прахов активатор за медицински рентгенови екрани за подобряване на рентгенови лъчи, които могат значително да подобрят чувствителността на рентгеновата конверсия в оптични изображения, да подобрят яснотата на рентгеновите филми и значително да намалят дозата на експозицията на рентгенови лъчи в човешкото тяло (с повече от 50%).
Тербийсе използва и като активатор в белия LED фосфор, възбуден от синя светлина за ново полупроводниково осветление. Може да се използва за получаване на тербиеви алуминиеви оптични кристални фосфори, като се използват диоди, излъчващи синя светлина като източници на възбуждаща светлина, а генерираната флуоресценция се смесва с възбуждащата светлина за получаване на чиста бяла светлина.
Електролуминесцентните материали, направени от тербий, включват главно цинков сулфид зелен флуоресцентен прах с тербий като активатор. При ултравиолетово облъчване органичните комплекси на тербий могат да излъчват силна зелена флуоресценция и могат да се използват като тънки филмови електролуминесцентни материали. Въпреки че е постигнат значителен напредък в изследването на редки биологични сложни тънки филми, все още има известна пропаст от практичността и изследванията за редки земни органични сложни електролуминесцентни тънки филми и устройства все още са в дълбочина.
Флуоресцентните характеристики на тербий се използват и като флуоресцентни сонди. Взаимодействието между облоксацин тербий (TB3+) комплекс и дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) се изследва с помощта на флуоресцентни и абсорбционни спектри, като флуоресцентната сонда на Ofloxacin terbium (TB3+). Резултатите показват, че сондата на Ofloxacin TB3+може да образува свързване на канала с ДНК молекули, а дезоксирибонуклеиновата киселина може значително да засили флуоресценцията на Ofloxacin TB3+системата. Въз основа на тази промяна може да се определи дезоксирибонуклеиновата киселина.
За оптични материали с магнито
Материалите с ефект на Faraday, известни още като магнито-оптични материали, се използват широко в лазери и други оптични устройства. Има два често срещани типа оптични материали с магнито: оптични кристали на магнито и оптично стъкло на магнито. Сред тях магнито-оптичните кристали (като Yttrium Iron Garnet и Terbium Gallium Garnet) имат предимствата на регулируемата работна честота и високата термична стабилност, но те са скъпи и трудни за производство. В допълнение, много магнито-оптични кристали с високи ъгли на въртене на Фарадей имат висока абсорбция в диапазона на късата вълна, което ограничава използването им. В сравнение с оптичните кристали Magneto, оптичното стъкло Magneto има предимството на високото предаване и е лесно да се направи в големи блокове или влакна. Понастоящем магнито-оптичните очила с висок ефект на Фарадей са главно редки очила с йонни йони.
Използва се за оптични материали за съхранение на магнито
През последните години, с бързото развитие на мултимедийната и офис автоматизацията, търсенето на нови магнитни дискове с голям капацитет се увеличава. Аморфни метални тербиеви преходни метални сплав са използвани за производство на високоефективни оптични дискове с магнито. Сред тях TBFeco Alloy Thin Film има най -доброто представяне. Магнито-оптични материали на базата на тербий са произведени в голям мащаб, а магнито-оптичните дискове, направени от тях, се използват като компоненти за компютърно съхранение, като капацитетът за съхранение се увеличава с 10-15 пъти. Те имат предимствата на големия капацитет и скоростта на бързото достъп и могат да бъдат изтрити и покрити с десетки хиляди пъти, когато се използват за оптични дискове с висока плътност. Те са важни материали в електронната технология за съхранение на информация. Най-често използваният магнито-оптичен материал във видимите и близо инфрачервените ленти е единичен кристал Terbium Gallium (TGG), който е най-добрият магнито-оптичен материал за създаване на ротатори и изолатори на Faraday.
За оптично стъкло с магнито
Оптичното стъкло на Faraday Magneto има добра прозрачност и изотропия във видимите и инфрачервените региони и може да образува различни сложни форми. Лесно е да се произвеждат продукти с големи размери и могат да бъдат привлечени в оптични влакна. Следователно, той има широки перспективи за приложение в оптичните устройства на магнито като оптични изолатори на магнито, оптични модулатори на магнито и сензори за оптични влакна. Поради големия си магнитен момент и малкия коефициент на абсорбция във видимия и инфрачервен диапазон, TB3+йони често се използват редки земни йони в оптични очила с магнито.
Тербиева диспросийска феромагнитаторна сплав
В края на 20 -ти век, с непрекъснатото задълбочаване на Световната технологична революция бързо се появяват нови материали за прилагане на редки земни. През 1984 г. Държавният университет в Айова, лабораторията на Еймс на Министерството на енергетиката на САЩ и Центърът за изследване на повърхността на ВМС на САЩ (от който идва основният персонал на по -късно създадената технологична корпорация на Edge (ET REMA)) си сътрудничи, за да разработи нов рядък материал за интелигент на Земята, а именно тербиев диспросиев феромагнитния материал. Този нов интелигентен материал има отлични характеристики за бързо превръщането на електрическата енергия в механична енергия. Подводни и електроакустични преобразуватели, направени от този гигантски магнитостриктивен материал, са успешно конфигурирани във военноморското оборудване, високоговорителите за откриване на нефтени кладенци, системите за контрол на шума и вибрациите и изследване на океана и подземни комуникационни системи. Следователно, веднага щом се роди тербиевият диспросиев железен гигантски магнитостриктивен материал, той получи широко внимание от индустриализираните страни по света. Edge Technologies в Съединените щати започнаха да произвеждат тербиеви диспросиеви железни гигантски магнитостриктивни материали през 1989 г. и ги нарекоха Terfenol D. Впоследствие Швеция, Япония, Русия, Обединеното кралство и Австралия също разработи тербиево диспрозиево железни гигантски магнитостриктивни материали.
От историята на развитието на този материал в Съединените щати, изобретението на материала и нейните ранни монополистични приложения са пряко свързани с военната индустрия (като ВМС). Въпреки че военните и отбранителните отдели в Китай постепенно укрепват разбирането си за този материал. Въпреки това, със значителното подобряване на всеобхватната национална сила на Китай, търсенето за постигане на военна конкурентна стратегия на 21 век и подобряване на нивата на оборудване определено ще бъде много спешно. Следователно, широкото използване на тербиев диспросиев железен гигант магнитостриктивни материали от военни и национални отбранителни отдели ще бъде историческа необходимост.
Накратко, многото отлични свойства натербийНаправете го незаменим член на много функционални материали и незаменима позиция в някои полета за приложение. Поради високата цена на тербия, хората изучават как да избягват и свеждат до минимум използването на тербий, за да намалят производствените разходи. Например, рядкоземните магнито-оптични материали трябва да използват нискотарифни диспросиеви желязо кобалт или гадолиниев тербиев кобалт колкото е възможно повече; Опитайте се да намалите съдържанието на тербий в зеления флуоресцентен прах, който трябва да се използва. Цената се превърна в важен фактор, ограничаващ широкото използване на тербий. Но много функционални материали не могат да направят без него, така че трябва да се придържаме към принципа „Използване на добра стомана на острието“ и да се опитаме да запазим използването на тербий колкото е възможно повече.
Време за публикация: AUG-07-2023