Nanometarski rijetki zemni materijali, nova snaga u industrijskoj revoluciji

Nanometarski rijetki zemni materijali, nova snaga u industrijskoj revoluciji

Nanotehnologija je nova interdisciplinarna oblast koja se postepeno razvijala kasnih 1980-ih i ranih 1990-ih. Budući da ima veliki potencijal za stvaranje novih proizvodnih procesa, novih materijala i novih proizvoda, pokrenut će novu industrijsku revoluciju u novom vijeku. Trenutni nivo razvoja nanonauke i nanotehnologije sličan je onom kompjuterske i informatičke tehnologije 1950-ih. Većina naučnika posvećenih ovoj oblasti predviđa da će razvoj nanotehnologije imati širok i dalekosežan uticaj na mnoge aspekte tehnologije. Naučnici vjeruju da ima čudna svojstva i jedinstvene performanse. Glavni efekti zatvaranja koji dovode do čudnih svojstava nano rijetkih zemnih materijala su specifični površinski efekat, efekat male veličine, efekat interfejsa, efekat transparentnosti, efekat tunela i makroskopski kvantni efekat. Ovi efekti čine fizička svojstva nano sistema drugačijim od onih konvencionalnih materijala u pogledu svjetlosti, elektriciteta, topline i magnetizma, i predstavljaju mnoge nove karakteristike. U budućnosti, postoje tri glavna smjera za naučnike da istražuju i razvijaju nanotehnologiju: priprema i primjena od nanomaterijala sa odličnim performansama; Dizajnirati i pripremiti različite nano uređaje i opremu; Detekcija i analiza svojstava nano-regija. Trenutno, nano rijetka zemlja uglavnom ima sljedeće smjerove primjene, a njenu primjenu treba dalje razvijati u budućnosti.

Nanometarski lantan oksid (La2O3)

Nanometarski lantanov oksid se primjenjuje na piezoelektrične materijale, elektrotermalne materijale, termoelektrične materijale, materijale magnetootpornosti, luminescentne materijale (plavi prah), materijale za skladištenje vodonika, optičko staklo, laserske materijale, razne legure, katalizatore za pripremu organskih kemijskih proizvoda i katalizatore za neutralizaciju automobilski auspuh i poljoprivredne folije za konverziju svjetlosti također se primjenjuju na nanometarski lantan oksid.

Nanometarski cerij oksid (CeO2)

Glavne primjene nano cerijevog oksida su sljedeće: 1. Kao aditiv staklu, nano cerij oksid može apsorbirati ultraljubičaste i infracrvene zrake, a primjenjuje se i na automobilsko staklo. Ne samo da može spriječiti ultraljubičaste zrake, već i smanjiti temperaturu u automobilu, čime se štedi električna energija za klimatizaciju. 2. Primena nano cerijum oksida u katalizatoru za pročišćavanje izduvnih gasova automobila može efikasno sprečiti da se velika količina automobilskih izduvnih gasova ispusti u vazduh.3. Nano-cerijum oksid se može koristiti u pigmentima za bojenje plastike, a takođe se može koristiti u industriji premaza, mastila i papira. 4. Primjena nano cerijum oksida u materijalima za poliranje je široko priznata kao zahtjev visoke preciznosti za poliranje silikonskih pločica i safirnih monokristalnih supstrata.5. Osim toga, nano cerij oksid se također može primijeniti na materijale za pohranu vodika, termoelektrične materijale, volframove elektrode od nano cerijevog oksida, keramičke kondenzatore, piezoelektričnu keramiku, abrazive od nano cerijevog oksida silicijum karbida, sirovine za gorive ćelije, benzin, neke trajne magnetne materijale razni legirani čelici i obojeni metali itd.

Nanometarski prazeodimijum oksid (Pr6O11)

Glavne upotrebe nanometarskog prazeodijum oksida su sljedeće: 1. Široko se koristi u građevinskoj keramiki i keramici za svakodnevnu upotrebu. Može se miješati sa keramičkom glazurom za pravljenje obojene glazure, a može se koristiti i kao pigment za podglazuru. Pripremljeni pigment je svetlo žute boje sa čistim i elegantnim tonom. 2. Koristi se za proizvodnju trajnih magneta i široko se koristi u raznim elektronskim uređajima i motorima. 3. Koristi se za katalitičko krekiranje nafte. Može se poboljšati aktivnost, selektivnost i stabilnost katalize. 4. Nano-prazeodijum oksid se takođe može koristiti za abrazivno poliranje. Osim toga, primjena nanometarskog prazeodijum oksida u području optičkih vlakana sve je obimnija.

Nanometar neodimijum oksid (Nd2O3)

Nanometarski neodimijum oksid je već dugi niz godina postao vruća tačka na tržištu zbog svoje jedinstvene pozicije u polju rijetkih zemalja. Nano-neodimijum oksid se takođe primenjuje na obojene materijale. Dodavanje 1,5%~2,5% nano neodimijum oksida u magnezijum ili leguru aluminijuma može poboljšati performanse na visokim temperaturama, nepropusnost i otpornost na koroziju legure, i široko se koristi kao vazduhoplovstvo materijal za avijaciju. Osim toga, nanoitrijum aluminijski granat dopiran nano neodimijum oksidom proizvodi kratkovalni laserski snop, koji se široko koristi za zavarivanje i rezanje tankih materijala debljine ispod 10 mm u industriji. Sa medicinske strane, Nano-YAG laser dopiran nano-Nd _ 2O _ 3 koristi se za uklanjanje hirurških rana ili dezinfekciju rana umesto hirurških noževa. Nanometarski neodimijum oksid se takođe koristi za bojenje staklenih i keramičkih materijala, gumenih proizvoda i aditiva.

Nanočestice samarijevog oksida (Sm2O3)

Glavna upotreba nano-veličine samarijevog oksida je: nano-veličina samarijevog oksida je svijetložuta, koja se primjenjuje na keramičke kondenzatore i katalizatore. Osim toga, samarijev oksid nano veličine ima nuklearna svojstva i može se koristiti kao strukturni materijal, zaštitni materijal i kontrolni materijal reaktora atomske energije, tako da se ogromna energija proizvedena nuklearnom fisijom može bezbedno koristiti. U fosforima se najviše koriste nanočestice evropijum oksida (Eu2O3). Eu3+ se koristi kao aktivator crvenog fosfora, a Eu2+ se koristi kao plavi fosfor. Y0O3:Eu3+ je najbolji fosfor u svjetlosnoj efikasnosti, stabilnosti premaza, troškovima oporavka, itd., i široko se koristi zbog poboljšanja svjetlosne efikasnosti i kontrasta. Nedavno se nanoeuropijum oksid koristi i kao fosfor stimulisane emisije za novi sistem rendgenske medicinske dijagnostike. Nanoevropijum oksid se takođe može koristiti za proizvodnju obojenih sočiva i optičkih filtera, za uređaje za skladištenje magnetnih mehurića, a takođe može da pokaže svoje talente u kontrolni materijali, materijali za zaštitu i konstrukcijski materijali atomskih reaktora. Fine čestice gadolinijum europijum oksida (Y2O3:Eu3+) crvenog fosfora pripremljene su upotrebom nano itrijum oksida (Y2O3) i nano europijum oksida (Eu2O3) kao sirovina. Kada se koristi za pripremu trobojnog fosfora retkih zemalja, ustanovljeno je da: (a) može biti dobro i jednolično pomešano sa zelenim prahom i plavim prahom; (b) Dobre performanse premaza; (c) Budući da je veličina čestica crvenog praha mala, specifična površina se povećava i broj luminiscentnih čestica povećava, količina crvenog praha u trobojnim fosforima rijetkih zemalja može se smanjiti, što rezultira nižim troškovima.

Nanočestice gadolinijum oksida (Gd2O3)

Njegove glavne upotrebe su sledeće: 1. Njegov paramagnetski kompleks rastvorljiv u vodi može poboljšati signal NMR snimanja ljudskog tela u medicinskom lečenju. 2. Bazni sumpor oksid se može koristiti kao matrična mreža osciloskopske cijevi i rendgenskog ekrana sa posebnom svjetlinom. 3. Nano-gadolinijum oksid u nano-gadolinijum galijum granatu je idealan pojedinačni supstrat za memoriju magnetnih mehurića. 4. Kada nema ograničenja Camot ciklusa, može se koristiti kao čvrsti magnetni medij za hlađenje. 5. Koristi se kao inhibitor za kontrolu nivoa lančane reakcije nuklearnih elektrana kako bi se osigurala sigurnost nuklearnih reakcija. Osim toga, upotreba nano-gadolinij oksida i nano-lantan oksida pomaže u promjeni područja vitrifikacije i poboljšanju toplinske stabilnosti stakla. Nano gadolinijev oksid se također može koristiti za proizvodnju kondenzatora i ekrana za intenziviranje rendgenskih zraka. Trenutno, svijet ulaže velike napore da razvije primjenu nano-gadolinijevog oksida i njegovih legura u magnetnom hlađenju, i napravio je veliki napredak

Nanočestice terbijum oksida (Tb4O7)

Glavna područja primjene su sljedeća: 1. Fosfori se koriste kao aktivatori zelenog praha u trobojnim fosforima, kao što je fosfatni matriks aktiviran nano terbijum oksidom, silikatni matriks aktiviran nano terbijum oksidom i nanocerijum oksid magnezijum aluminat aktiviran natriks terbij oksidom oksida, koji svi emituju zeleno svetlost u pobuđenom stanju. 2. Magneto-optički materijali za skladištenje. Poslednjih godina istraženi su i razvijeni magnetno-optički materijali od nano-terbijum oksida. Magneto-optički disk od Tb-Fe amorfnog filma koristi se kao kompjuterski element za skladištenje, a kapacitet skladištenja može se povećati za 10~15 puta. 3. Magneto-optičko staklo, Faraday optički aktivno staklo koje sadrži nanometarski terbijum oksid, ključni je materijal za izradu rotatora, izolatora, anulatora i široko se koristi u laserskoj tehnologiji. koristi se u mnogim poljima, kao što su sistem za ubrizgavanje goriva, kontrola tečnog ventila, mikro pozicioniranje, mehanika aktuator, mehanizam i regulator krila svemirskog teleskopa aviona.

Nano disprozijum oksid Dy2O3

Glavne upotrebe Dy2O3 nano disprozijum oksida su: 1. Nano-disprozijum oksid se koristi kao aktivator fosfora, a trovalentni nano-disprozijum oksid je obećavajući aktivirajući jon trobojnih luminiscentnih materijala sa jednim luminiscentnim centrom. Uglavnom se sastoji od dvije emisione trake, jedna je emisija žute svjetlosti, druga je emisija plave svjetlosti, a luminiscentni materijali dopirani nano-disprozijum oksidom mogu se koristiti kao trobojni fosfor.2. Nanometarski disprozijum oksid je neophodna metalna sirovina za pripremu legure terfenola sa velikom magnetostriktivnom legurom nano-terbijum oksida i nano-disprozijum oksida, koja može da realizuje neke precizne aktivnosti mehaničkog kretanja. 3. Nanometarski disprozijum oksid metala može se koristiti kao magnetno-optički materijal za skladištenje sa velikom brzinom snimanja i osetljivošću čitanja. 4. Koristi se za pripremu nanometarske disprozijum oksidne lampe. Radna tvar koja se koristi u nano disprozijum oksidnoj lampi je nano disprozijum oksid, koji ima prednosti visoke svjetline, dobre boje, visoke temperature boje, male veličine i stabilnog luka, te je koristi se kao izvor svjetla za film i štampu. 5. Nanometarski disprozijum oksid se koristi za mjerenje energetskog spektra neutrona ili kao apsorber neutrona u industriji atomske energije zbog svoje velike površine poprečnog presjeka hvatanja neutrona.

Ho2O3 nanometar

Glavne upotrebe nano-holmijum oksida su sledeće: 1. Kao dodatak metalnoj halogenoj lampi, metalna halogena lampa je vrsta gasne lampe koja se razvija na bazi živine lampe visokog pritiska, a njena karakteristika je da je sijalica napunjena raznim halogenidima retkih zemalja. Trenutno se uglavnom koriste jodidi rijetkih zemalja, koji emituju različite spektralne linije pri pražnjenju plina. Radna tvar koja se koristi u nano-holmijum oksidnoj lampi je nano-holmijum oksid jodid, koji može postići veću koncentraciju atoma metala u zoni luka, tako da značajno poboljšava efikasnost zračenja. 2. Nanometarski holmijum oksid se može koristiti kao aditiv za itrijum gvožđe ili itrijum aluminijumski granat; 3. Nano-holmijum oksid se može koristiti kao itrijum gvožđe aluminijumski granat (Ho:YAG), koji može da emituje laser od 2 μm, a stopa apsorpcije ljudskog tkiva na laser od 2 μm je visoka. Skoro tri reda veličine je veća od Hd: YAG0. Stoga, kada koristite Ho:YAG laser za medicinske operacije, ne samo da može poboljšati efikasnost i preciznost rada, već i smanjiti područje termičkog oštećenja na manju veličinu. Slobodni snop generiran kristalom nano holmijum oksida može eliminirati masnoću bez stvaranja pretjerane topline, čime se smanjuje toplinsko oštećenje uzrokovano zdravim tkivima. Izvještava se da liječenje glaukoma nanometarskim holmijum oksidnim laserom u Sjedinjenim Državama može smanjiti bol operacija. 4. U magnetostriktivnoj leguri Terfenol-D može se dodati i mala količina holmijum oksida nano veličine kako bi se smanjilo vanjsko polje potrebno za magnetizaciju legure zasićenja.5. Osim toga, optička vlakna dopirana nano-holmijum oksidom mogu se koristiti za izradu optičkih komunikacionih uređaja kao što su laseri sa optičkim vlaknima, pojačivači optičkih vlakana, senzori optičkih vlakana, itd. Ono će igrati važniju ulogu u današnjoj brzoj komunikaciji putem optičkih vlakana.

Nano erbijum(III) oksid

Glavne upotrebe su:

1. Emisija svjetlosti nanometarskog Erbium(III) oksida na 1550nm je od posebnog značaja, jer je ta talasna dužina upravo minimalni gubitak optičkog vlakna optičke komunikacije. Nakon što je pobuđen svjetlošću na 980 nm i 1480 nm, nanometarski jon erbija(III) oksida prelazi iz osnovnog stanja 4115/2 u stanje visoke energije 4113/2. Kada Er3+ u visokoenergetskom stanju pređe nazad u osnovno stanje, on emituje svetlost talasne dužine 1550nm. Kvarcno vlakno može prenositi svjetlost različitih valnih dužina, međutim, različite stope optičkog slabljenja variraju, pri čemu frekventni pojas od 1550 nm ima najnižu stopu optičkog slabljenja (0,15 decibela po kilometru) u prijenosu kvarcnih vlakana, što je skoro donja granica stope slabljenja. Stoga, kada se optička komunikacija koristi kao signalno svjetlo na 1550nm, gubitak svjetlosti je minimiziran. Na ovaj način, ako se odgovarajuća koncentracija nano erbijum(III) oksida dopira u odgovarajuću matricu, pojačalo može kompenzirati gubitak u komunikacijskom sistemu po principu lasera. Stoga je u telekomunikacijskoj mreži koja treba da pojača optički signal od 1550 nm, nano pojačivač vlakana dopiranog erbijem(III) oksidom nezaobilazan optički uređaj. Trenutno je komercijalizovano pojačalo nano Erbium(III) oksidom dopirano od silicijum dioksida. Izvještava se da je, kako bi se izbjegla beskorisna apsorpcija, količina dopinga nano Erbium(III) oksida u vlaknu desetine do stotine ppm. Brzi razvoj komunikacije optičkim vlaknima otvorit će novo polje primjene nano erbijum(III) oksida.

2. Laserski kristal dopiran nanometarskim erbijum(III) oksidom i njegov 1730nm laserski i 1550nm laserski izlaz su sigurni za ljudske oči, imaju dobre performanse atmosferskog prijenosa, imaju jaku sposobnost prodiranja dima na bojno polje, dobru povjerljivost, nije lako biti otkrivene od strane neprijatelja i imaju veliki kontrast pri osvjetljavanju vojnih ciljeva. Prijenosni laserski daljinomjer je napravljen za vojnu upotrebu, siguran za ljudske oči.

3. Nanometarski erbijum(III) oksid se može dodati u staklo kako bi se napravio laserski materijal od staklenog stakla retkih zemalja, koji je čvrsti laserski materijal sa najvećom izlaznom impulsnom energijom i najvećom izlaznom snagom trenutno.

4. Nanometarski erbijum(III) oksid se takođe može koristiti kao aktivacioni jon laserskih materijala za konverziju retke zemlje.

5. Nanometarski erbijum(III) oksid se takođe može koristiti za dekolorizaciju i bojenje naočara i kristalnog stakla.

Nanometarski itrijum oksid (Y2O3)

Glavne upotrebe nanoitrijum oksida su sljedeće: 1. Aditivi za čelik i obojene legure. Legura FeCr obično sadrži 0,5%~4% nanoitrijum oksida, koji može poboljšati otpornost na oksidaciju i duktilnost ovih nehrđajućih čelika Nakon dodavanja odgovarajuće količine miješane rijetke zemlje bogate nanometarskim itrijum oksidom u leguru MB26, sveobuhvatna svojstva legure su očigledno bila poboljšan jučer, može zamijeniti neke srednje i jake legure aluminija za komponente aviona pod opterećenjem; Dodavanje male količine rijetke zemlje nanoitrijum oksida u Al-Zr leguru može poboljšati provodljivost legure; Legura je usvojena u većini fabrika žice u Kini. Nanoitrijum oksid je dodan u leguru bakra radi poboljšanja provodljivosti i mehaničke čvrstoće. 2. Keramički materijal od silicijum nitrida koji sadrži 6% nanoitijum oksida i 2% aluminijuma. Može se koristiti za razvoj delova motora. 3. Bušenje, rezanje, zavarivanje i druga mehanička obrada se izvode na komponentama velikih razmjera korištenjem laserskog snopa nano neodimijum oksid aluminij granat snage 400 vati. 4. Ekran elektronskog mikroskopa sastavljen od monokristala Y-Al granata ima visoku fluorescentnu svjetlinu, nisku apsorpciju raspršene svjetlosti i dobru otpornost na visoke temperature i mehaničku otpornost na habanje.5. Legura sa visokom strukturom nano itrijum oksida koja sadrži 90% nano gadolinijum oksida može se primeniti u vazduhoplovstvu i drugim prilikama koje zahtevaju nisku gustinu i visoku tačku topljenja. 6. Visokotemperaturni protonski provodljivi materijali koji sadrže 90% nanoitrijum oksida su od velikog značaja za proizvodnju gorivih ćelija, elektrolitičkih ćelija i senzora za gas koji zahtevaju visoku rastvorljivost vodonika. Osim toga, nanoitrijum oksid se također koristi kao materijal otporan na raspršivanje na visoke temperature, razrjeđivač atomskog reaktorskog goriva, aditiv materijala trajnog magneta i getter u elektronskoj industriji.

Pored navedenog, nano oksidi rijetkih zemalja mogu se koristiti i u odjevnim materijalima za zaštitu zdravlja ljudi i okoliša. Od sadašnjih istraživačkih jedinica, svi imaju određene smjerove: anti-ultraljubičasto zračenje; Zagađenje zraka i ultraljubičasto zračenje podložni su kožnim oboljenjima i raku kože; Prevencija zagađenja otežava zagađivačima da se zalijepe za odjeću; Proučava se i u smjeru očuvanja topline. Pošto je koža tvrda i lako stari, najsklona je buđi u kišnim danima. Koža se može omekšati izbjeljivanjem nano rijetkih zemnih cerij oksida, koji nije lako stariti i stvarati plijesan, a udoban je za nošenje. Posljednjih godina, materijali za nano-prevlake su također u fokusu istraživanja nanomaterijala, a glavna istraživanja su usmjerena na funkcionalne premaze. Y2O3 sa 80nm u Sjedinjenim Državama može se koristiti kao infracrveni zaštitni premaz. Efikasnost reflektiranja topline je vrlo visoka. CeO2 ima visok indeks loma i visoku stabilnost. Kada se premazu dodaju nano rijetke zemlje itrijum oksid, nano lantan oksid i prah nano cerijevog oksida, vanjski zid može odoljeti starenju, jer vanjski zidni premaz lako stari i pada jer je boja izložena sunčevoj svjetlosti i ultraljubičastim zracima. dugo vremena i može odoljeti ultraljubičastim zracima nakon dodavanja cerijevog oksida i itrijuma Štaviše, njegova veličina čestica je vrlo mala, a nano cerijev oksid se koristi kao apsorber ultraljubičastog zračenja, za koji se očekuje da će se koristiti za sprečavanje starenja plastičnih proizvoda usled ultraljubičastog zračenja, rezervoara, automobila, brodova, rezervoara za skladištenje nafte itd. ., koji može najbolje zaštititi vanjske velike bilborde i spriječiti plijesan, vlagu i zagađenje za unutrašnje zidne premaze. Zbog male veličine čestica, prašina se nije lako zalijepiti za zid. Može se istrljati vodom. Još uvijek postoje mnoge primjene nano oksida rijetkih zemalja koje treba dalje istraživati ​​i razvijati, a mi se iskreno nadamo da će imati sjajniju budućnost.