Materials militars de terra rara - terbi de terres rares

Elements de la Terra Rarasón indispensables per al desenvolupament d’alta tecnologia com ara noves energia i materials, i tenen un ampli valor d’aplicació en camps com Aeroespace, Defensa Nacional i Indústria Militar. Els resultats de la guerra moderna indiquen que les armes de la Terra Rara dominen el camp de batalla, els avantatges tecnològics de la Terra Rara representen avantatges tecnològics militars i que té recursos està garantit. Per tant, les terres rares també s’han convertit en recursos estratègics que les principals economies de tot el món competeixen i les estratègies clau de matèries primeres com les terres rares sovint s’eleven a estratègies nacionals. Europa, Japó, Estats Units i altres països i regions presten més atenció als materials clau com la terra rara. El 2008, els materials de la Terra Rara van ser classificades com a "estratègia de materials clau" pel Departament d'Energia dels Estats Units; A principis de 2010, la Unió Europea va anunciar la creació d’una reserva estratègica de terres rares; El 2007, el Ministeri d’Educació, Cultura, Ciència, Ciència i Tecnologia japonesa, així com el Ministeri d’Economia, Indústria i Tecnologia, ja havien proposat el “Pla d’estratègia d’elements” i el pla “Rare Metal Materials Materials”. Han adoptat mesures i polítiques contínues en les reserves de recursos, el progrés tecnològic, l’adquisició de recursos i la cerca de materials alternatius. A partir d’aquest article, l’editor introduirà en detall les importants i fins i tot indispensables missions de desenvolupament històric i papers d’aquests elements de la Terra Rara.

Terbium pertany a la categoria de terres rares pesades, amb una baixa abundància a l'escorça terrestre a només 1,1 ppm.L’òxid de terbirepresenta menys del 0,01% del total de terres rares. Fins i tot en l’elevat mineral de terra rara de tipus yttrium amb el contingut més alt de Terbium, el contingut de Terbium només representa l’1,1-1,2% del total de terres rares, cosa que indica que pertany a la categoria “noble” d’elements de terres rares. Terbium és un metall gris de plata amb ductilitat i textura relativament suau, que es pot obrir amb un ganivet; Punt de fusió 1360 ℃, punt d’ebullició 3123 ℃, densitat 8229 4kg/m3. Durant més de 100 anys des del descobriment de Terbium el 1843, la seva escassetat i valor han impedit la seva aplicació pràctica durant molt de temps. Només en els darrers 30 anys que Terbium ha mostrat el seu talent únic.

El descobriment de Terbium

Durant el mateix període quanlanthanumes va descobrir, Karl G. Mosander de Suècia va analitzar el descobert inicialmentyttriumi va publicar un informe el 1842, aclarint que el Yttrium Earth va descobrir inicialment no era un únic òxid elemental, sinó un òxid de tres elements. El 1843, Mossander va descobrir l'element Terbium a través de la seva investigació sobre la terra de Yttrium. Encara va nomenar un d’ells yttrium i un d’ellsL’òxid d’erbium. No va ser fins al 1877 que es va anomenar oficialment Terbium, amb el símbol de l'element TB. La seva denominació prové de la mateixa font que Yttrium, originària del poble de Ytterby, a prop d'Estocolm, Suècia, on es va descobrir per primera vegada el mineral de Yttrium. El descobriment de Terbium i altres dos elements, Lanthanum i Erbium, van obrir la segona porta al descobriment d’elements de la Terra Rara, marcant la segona etapa del seu descobriment. Va ser purificat per G. Urban el 1905.

Molsa

Aplicació de Terbium

L'aplicació deterbiumInclou sobretot camps d’alta tecnologia, que són projectes d’avantguarda intensius i intensius en tecnologia, així com projectes amb beneficis econòmics importants, amb perspectives de desenvolupament atractives. Les principals àrees d'aplicació inclouen: (1) que s'utilitzen en forma de terres rares mixtes. Per exemple, s’utilitza com a fertilitzant compost de terres rares i additiu d’alimentació per a l’agricultura. (2) Activador de pols verd en tres pols fluorescents primaris. Els materials optoelectrònics moderns requereixen l’ús de tres colors bàsics dels fòsfors, a saber, vermell, verd i blau, que es poden utilitzar per sintetitzar diversos colors. I Terbium és un component indispensable en molts pols fluorescents verds de gran qualitat. (3) S'utilitza com a material d'emmagatzematge òptic magneto. Les pel·lícules primes d’aliatge de metall de Terbium de metall amorf s’utilitzen per fabricar discos òptics magneto d’alt rendiment. (4) Fabricació de vidre òptic magneto. El vidre rotatatori de Faraday que conté terbium és un material clau per a la fabricació de rotadors, aïlladors i circuladors de la tecnologia làser. (5) El desenvolupament i el desenvolupament de Terbium disprosium ferromagnetostrictive (Terfenol) ha obert noves aplicacions per a Terbium.

 Per a l’agricultura i la cria d’animals

Terbi de terra raraPot millorar la qualitat dels cultius i augmentar la taxa de fotosíntesi dins d’un determinat rang de concentració. Els complexos de terbium tenen una alta activitat biològica, i els complexos ternaris de Terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, tenen bons efectes antibacterianos i bactericides sobre Staphylococcus aureus, Bacilus subtilis i Escherichia coli, amb propietats antibacterianes de ampli espectre. L’estudi d’aquests complexos proporciona una nova direcció de recerca per als medicaments bactericides moderns.

Utilitzat en el camp de la luminiscència

Els materials optoelectrònics moderns requereixen l’ús de tres colors bàsics dels fòsfors, a saber, vermell, verd i blau, que es poden utilitzar per sintetitzar diversos colors. I Terbium és un component indispensable en molts pols fluorescents verds de gran qualitat. Si el naixement de la TV Rare TV Red Fluorescent Powder ha estimulat la demanda de Yttrium i Europium, l’aplicació i el desenvolupament de Terbium han estat promogudes per terres rares tres en pols fluorescent verds de color primari per a làmpades. A principis de la dècada de 1980, Philips va inventar la primera làmpada fluorescent que es salva energètica del món i la va promoure ràpidament a nivell mundial. Els ions TB3+poden emetre llum verda amb una longitud d’ona de 545nm, i gairebé tots els pols fluorescents de color verd rara utilitzen terbi com a activador.

La pols fluorescent verda que s’utilitza per a tubs de raigs de càtodes de televisió en color (CRTS) sempre s’ha basat principalment en sulfur de zinc barat i eficient, però la pols de Terbium sempre s’ha utilitzat com a pols de projecció TV TV en pols verda, com ara Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+i LAOBR: TB3+. Amb el desenvolupament de televisió d’alta definició de gran pantalla (HDTV), també s’estan desenvolupant pols fluorescents verds d’alt rendiment per a CRTs. Per exemple, s’ha desenvolupat una pols fluorescent verda híbrida a l’estranger, formada per Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+i Y2SIO5: TB3+, que tenen una eficiència de luminescència excel·lent a alta densitat de corrent.

El tradicional pols fluorescent de raigs X és el tungstat de calci. Als anys setanta i vuitanta, es van desenvolupar pols fluorescents de la Terra Rare per a les pantalles de sensibilització, com ara l’òxid de bromur de Lanthanum activat per terbi, l’òxid de sulfur de Yttrium activat per terbium. En comparació amb el tungstat de calci, la pols fluorescent de la terra rara pot reduir el temps d’irradiació de rajos X per als pacients en un 80%, millorar la resolució de pel·lícules de rajos X, ampliar la vida útil dels tubs de raigs X i reduir el consum d’energia. Terbium també s’utilitza com a activador de pols fluorescent per a les pantalles de millora de raigs X mèdics, que pot millorar molt la sensibilitat de la conversió de raigs X en imatges òptiques, millorar la claredat de les pel·lícules de raigs X i reduir molt la dosi d’exposició de rajos X al cos humà (per més del 50%).

Terbiumtambé s'utilitza com a activador en el fòsfor LED blanc excitat per la llum blava per a la nova il·luminació de semiconductors. Es pot utilitzar per produir fòsfors de cristall òptic de Terbium alumini magneto, utilitzant díodes emissors de llum blava com a fonts de llum d’excitació, i la fluorescència generada es barreja amb la llum d’excitació per produir llum blanca pura.

Els materials electroluminescents elaborats a partir de terbi inclouen principalment pols fluorescent de sulfur de zinc amb terbium com a activador. Sota la irradiació ultraviolada, els complexos orgànics del terbi poden emetre una forta fluorescència verda i es poden utilitzar com a materials electroluminescents de pel·lícula fina. Tot i que s’han fet avenços significatius en l’estudi de pel·lícules primes electroluminescents complexes de complexes orgàniques de terres rares, encara hi ha una certa bretxa de la pràctica i la investigació sobre pel·lícules i dispositius electroluminescents complexos electroluminescents de terres rares encara són en profunditat.

Les característiques de fluorescència del terbi també s’utilitzen com a sondes de fluorescència. Es va estudiar la interacció entre el complex Ofloxacin Terbium (TB3+) i l’àcid desoxiribonucleic (ADN) mitjançant espectres de fluorescència i absorció, com la sonda de fluorescència de terbi de ofloxacina (TB3+). Els resultats van mostrar que la sonda TB3+de la ofloxacina pot formar una unió a les molècules d'ADN i l'àcid desoxiribonucleic pot millorar significativament la fluorescència del sistema Ofloxacin TB3+. A partir d’aquest canvi, es pot determinar l’àcid desoxiribonucleic.

Per a materials òptics magneto

Els materials amb efecte Faraday, també coneguts com a materials magneto-òptics, s’utilitzen àmpliament en làsers i altres dispositius òptics. Hi ha dos tipus comuns de materials òptics magneto: cristalls òptics magneto i vidre òptic magneto. Entre ells, els cristalls magneto-òptics (com el granat de ferro Yttrium i el granat de Terbium gali) tenen els avantatges de la freqüència de funcionament regulable i de l’alta estabilitat tèrmica, però són costosos i difícils de fabricar. A més, molts cristalls magneto-òptics amb angles de rotació alts de Faraday tenen una gran absorció en el rang d’ones curtes, cosa que limita el seu ús. En comparació amb els cristalls òptics de Magneto, el vidre òptic magneto té l’avantatge d’una alta transmitància i és fàcil de fer -ho en grans blocs o fibres. Actualment, les ulleres magneto-òptiques amb un efecte Farday elevat són principalment ulleres dopades per ions de terra rara.

S'utilitza per a materials d'emmagatzematge òptic magneto

En els darrers anys, amb el ràpid desenvolupament de multimèdia i automatització d’oficines, la demanda de nous discos magnètics d’alta capacitat ha augmentat. Les pel·lícules primes d’aliatge de metall de Terbium de metall amorf s’han utilitzat per fabricar discos òptics magneto d’alt rendiment. Entre ells, la pel·lícula fina de TBFECO ALLOY té la millor actuació. Els materials magneto-òptics basats en terbium s’han produït a gran escala, i els discos magneto-òptics elaborats a partir d’ells s’utilitzen com a components d’emmagatzematge de l’ordinador, amb la capacitat d’emmagatzematge augmentada entre 10 i 15 vegades. Tenen els avantatges de la gran capacitat i la velocitat d’accés ràpid i es poden esborrar i recobrir desenes de milers de vegades quan s’utilitzen per a discos òptics d’alta densitat. Són materials importants en la tecnologia d’emmagatzematge d’informació electrònica. El material magneto-òptic més utilitzat a les bandes visibles i a prop de les infrarojos és el granat de Terbium Gallium (TGG) un sol cristall, que és el millor material magneto-òptic per fer rotadors i aïlladors de Faraday.

Per a vidre òptic magneto

El vidre òptic de Faraday Magneto té una bona transparència i isotropia a les regions visibles i infrarojos i pot formar diverses formes complexes. És fàcil produir productes de mida gran i es pot atraure en fibres òptiques. Per tant, té àmplies perspectives d’aplicació en dispositius òptics magneto com ara aïlladors òptics magneto, moduladors òptics magneto i sensors de corrent òptic de fibra. A causa del seu gran moment magnètic i el seu petit coeficient d’absorció en l’interval visible i d’infrarojos, els ions TB3+s’han utilitzat habitualment ions rares de terra en ulleres òptiques de magneto.

Terbium disprosium ferromagnetostrictive aliatge

A finals del segle XX, amb l’aprofundiment continu de la Revolució Tecnològica Mundial, es van produir nous materials d’aplicació de terres rares. El 1984, la Iowa State University, el laboratori d’AMES del Departament d’Energia dels Estats Units i el Centre de Recerca d’armes de Surface de la Marina dels Estats Units (del qual va venir el personal principal de la posterior establerta Technology Technology Corporation (ET REMA)) va col·laborar per desenvolupar un nou material intel·ligent de terres rares, és a dir, materials magnetostrictius de ferbium ferbium de terbi rares. Aquest nou material intel·ligent té excel·lents característiques de convertir ràpidament l’energia elèctrica en energia mecànica. Els transductors submarins i electroacústics fabricats amb aquest material magnetostrictiu gegant s’han configurat amb èxit en equips navals, parlants de detecció del pou de petroli, sistemes de control de soroll i vibracions i sistemes d’exploració oceànica i sistemes de comunicació subterrània. Per tant, tan aviat com va néixer el material magnetostrictiu gegant del ferro de Terbium Disprosium, va rebre una atenció generalitzada de països industrialitzats de tot el món. Les tecnologies de vora dels Estats Units van començar a produir materials magnetostrictius gegants del ferro de Terbium Disprosium el 1989 i els van nomenar Terfenol D. Posteriorment, Suècia, Japó, Rússia, Regne Unit i Austràlia també van desenvolupar materials magnetostrictius gegants de ferro de terbi.

De la història del desenvolupament d’aquest material als Estats Units, tant la invenció del material com les seves primeres aplicacions monopolistes estan directament relacionades amb la indústria militar (com la marina). Tot i que els departaments militars i de defensa de la Xina reforcen gradualment la comprensió d’aquest material. No obstant això, amb la important millora de la força nacional completa de la Xina, la demanda per assolir una estratègia competitiva militar del segle XXI i millorar els nivells d'equips serà definitivament molt urgent. Per tant, l’ús generalitzat de materials magnetostrictius gegants del ferro de Terbium disprosi per part dels departaments de defensa militar i nacional serà una necessitat històrica.

En definitiva, les moltes propietats excel·lents deterbiumFes -lo un membre indispensable de molts materials funcionals i una posició insubstituïble en alguns camps d’aplicació. Tot i això, a causa de l’elevat preu de Terbium, la gent ha estat estudiant com evitar i minimitzar l’ús de Terbium per tal de reduir els costos de producció. Per exemple, els materials magneto-òptics de terra rara també han d’utilitzar cobalt de ferro de baix cost de baix cost o cobalt de terbi de gadolinium al màxim possible; Proveu de reduir el contingut de Terbium en la pols fluorescent verda que s'ha d'utilitzar. El preu s’ha convertit en un factor important que restringeix l’ús generalitzat de Terbium. Però molts materials funcionals no poden prescindir -ne, per la qual cosa hem d’adherir -nos al principi de “utilitzar un bon acer a la fulla” i intentar estalviar l’ús del terbium el màxim possible.