Elementi di terra rarasò indispensèvule per u sviluppu di l'alta tecnulugia cum'è a nova energia è i materiali, è anu una larga applicazione in campi cum'è aerospaziale, difesa naziunale è industria militare. I risultati di a guerra muderna indicanu chì l'armi di a terra rara dominanu u campu di battaglia, i vantaghji tecnologichi di a terra rara rapprisentanu vantaghji tecnologichi militari, è avè risorse hè garantitu. Per quessa, e terre rare sò ancu diventate risorse strategiche per e grandi ecunumie in u mondu cumpetenu, è e strategie chjave di materia prima, cum'è e terre rare, spessu suscitanu strategie naziunali. L'Europa, u Giappone, i Stati Uniti è altri paesi è regioni prestanu più attenzione à i materiali chjave cum'è a terra rara. In u 2008, i materiali di terra rara sò stati listati cum'è "strategia di materiali chjave" da u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti; À u principiu di u 2010, l'Unione Europea annuncia u stabilimentu di una riserva strategica di terre rare; In u 2007, u Ministeru di l'Educazione, a Cultura, a Scienza è a Tecnulugia Giapponese, è ancu u Ministeru di l'Ecunumia, l'Industria è a Tecnulugia, avianu digià prupostu u "Planu di Strategia Elementu" è u pianu "Materiali Alternativi Metalli Rari". Anu pigliatu misure è pulitiche cuntinue in riserve di risorse, prugressu tecnologicu, acquistu di risorse, è a ricerca di materiali alternativi. Partendu da questu articulu, l'editore introduverà in dettaglio l'impurtanti è ancu indispensabili missioni di sviluppu storicu è roli di sti elementi di terra rara.
Terbiu appartene à a categuria di terre rari pisanti, cù una bassa abbundanza in a crosta terrestre à solu 1,1 ppm.ossidu di terbiucuntene menu di 0,01% di e terre rare totali. Ancu in u tipu di ioni d'ittriu altu pisanti minerale di terra rara cù u più altu cuntenutu di terbiu, u cuntenutu di terbiu solu conta per 1,1-1,2% di a terra rara tutale, chì indica chì appartene à a categuria "noble" di elementi di terra rara. Terbium hè un metallu grisgiu d'argentu cù duttilità è una struttura relativamente suave, chì pò esse cutatu cù un cuteddu; Puntu di fusione 1360 ℃, puntu di ebollizione 3123 ℃, densità 8229 4kg/m3. Per più di 100 anni da a scuperta di u terbiu in u 1843, a so scarsità è u valore anu impeditu a so applicazione pratica per un bellu pezzu. Hè solu in l'ultimi 30 anni chì u terbiu hà dimustratu u so talentu unicu.
A scuperta di Terbium
Duranti u listessu periodu quandulantanuhè statu scupertu, Karl G. Mosander di Svezia analizò u scupertu inizialmenteittriuè hà publicatu un rapportu in u 1842, chjarificà chì a terra d'ittriu scuperta inizialmente ùn era micca un solu oxidu elementale, ma un oxidu di trè elementi. In u 1843, Mossander hà scupertu l'elementu terbiu attraversu a so ricerca nantu à a terra ittriu. Hà ancu chjamatu unu di elli terra d'ittriu è unu di elliossidu di erbiu. Ùn hè micca finu à u 1877 chì hè statu ufficialmente chjamatu terbium, cù l'elementu simbulu Tb. U so nomu vene da a listessa fonte cum'è ittriu, urigginatu da u paese di Ytterby vicinu à Stoccolma, in Svezia, induve u minerale di ittriu hè statu scupertu prima. A scuperta di terbiu è dui altri elementi, lantanu è erbiu, hà apertu a seconda porta à a scuperta di l'elementi di a terra rara, chì marca a seconda tappa di a so scuperta. Hè stata purificata prima da G. Urban in u 1905.
Mossander
Applicazione di terbium
L'applicazione diterbiua maiò parte di i campi high-tech, chì sò prughjetti d'avanguardia intensivi di tecnulugia è cunniscenze intensive, è ancu di prughjetti cù benefici ecunomichi significativi, cù prospettive di sviluppu attrattivi. I principali spazii di applicazione includenu: (1) esse usatu in forma di terre rare miste. Per esempiu, hè utilizatu com'è fertilizante compostu di terra rara è additivu per l'alimentazione per l'agricultura. (2) Attivatore per u polu verde in trè polveri fluorescenti primari. I materiali optoelettronici muderni necessitanu l'usu di trè culori basi di fosfori, à dì rossu, verde è blu, chì ponu esse usatu per sintetizà parechji culori. È u terbiu hè un cumpunente indispensabile in parechji polveri fluoriscenti verdi d'alta qualità. (3) Adupratu cum'è materiale di almacenamentu otticu magneto. I filmi sottili in lega di metalli di transizione di terbiu di metallu amorfu sò stati usati per fabricà dischi ottici magneto d'altu rendiment. (4) Fabricazione di vetru otticu magnetu. U vetru rotativu di Faraday chì cuntene terbiu hè un materiale chjave per a fabricazione di rotatori, isolanti è circulatori in tecnulugia laser. (5) U sviluppu è u sviluppu di l'alia ferromagnetostrictive terbium dysprosium (TerFenol) hà apertu novi applicazioni per terbium.
Per l'agricultura è a zootecnia
Terbiu di terra rarapò migliurà a qualità di i culturi è aumentà a rata di fotosintesi in un certu intervallu di cuncentrazione. I cumplessi di terbiu anu una alta attività biologica, è i cumplessi ternari di terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, anu boni effetti antibacterial è bactericidali nantu à Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis è Escherichia coli, cù un largu spettru antibacterial. pruprietà. U studiu di sti cumplessi furnisce una nova direzzione di ricerca per i moderni droghe bactericidali.
Adupratu in u campu di luminiscenza
I materiali optoelettronici muderni necessitanu l'usu di trè culori basi di fosfori, à dì rossu, verde è blu, chì ponu esse usatu per sintetizà parechji culori. È u terbiu hè un cumpunente indispensabile in parechji polveri fluoriscenti verdi d'alta qualità. Se a nascita di u polu fluoriscente rossu di u culore di terra rara TV hà stimulatu a dumanda di ittriu è europiu, allura l'applicazione è u sviluppu di u terbiu sò stati promossi da a terra rara di trè culori primari di u polu fluoriscente verde per lampade. À l'iniziu di l'anni 1980, Philips hà inventatu a prima lampada fluorescente compacta à risparmiu d'energia in u mondu è hà prumuvutu rapidamente in u mondu. Tb3 + ioni ponu emette luce verde cù una lunghezza d'onda di 545nm, è quasi tutti i polveri fluoriscenti verdi di terra rara utilizanu terbiu cum'è attivatore.
U polveru fluoriscente verde utilizatu per i tubi di raghji catodici di TV in culore (CRT) hè sempre basatu principalmente in sulfuru di zincu economicu è efficiente, ma u polveru di terbiu hè sempre statu usatu cum'è polveru verde di proiezzione TV, cum'è Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, è LaOBr: Tb3+. Cù u sviluppu di a televisione d'alta definizione di grande schermu (HDTV), i polveri fluorescenti verdi d'altu rendiment per i CRT sò ancu sviluppati. Per esempiu, un polveru fluoriscente verde hibridu hè statu sviluppatu à l'esteru, custituitu da Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3 +, LaOCl: Tb3 +, è Y2SiO5: Tb3 +, chì anu un'eccellente efficienza di luminescenza à alta densità di corrente.
U polu fluorescente tradiziunale di raghji X hè tungstate di calcium. In l'anni 1970 è 1980, sò stati sviluppati polveri fluorescenti di terra rara per i schermi di sensibilizazione, cum'è l'ossidu di sulfuru di lantanu attivatu di terbiu, l'ossidu di bromuro di lanthanu attivatu di terbiu (per schermi verdi), è l'ossidu di sulfuru di ittriu attivatu di terbiu. In cunfrontu cù u tungstate di calciu, a polvera fluorescente di terra rara pò riduce u tempu di irradiazione di raghji X per i pazienti da 80%, migliurà a risoluzione di i filmi di raghji X, allargà a vita di i tubi di raghji X è riduce u cunsumu d'energia. Terbium hè ancu usatu cum'è attivatore di polvere fluorescente per schermi di rinforzamentu di raghji X medichi, chì ponu migliurà assai a sensibilità di a cunversione di raghji X in immagini ottiche, migliurà a chiarità di i filmi di raghji X, è riduce assai a dosa di esposizione di X- raghji à u corpu umanu (per più di 50%).
Terbiuhè ancu usatu cum'è attivatore in u fosforu LED biancu eccitatu da a luce blu per un novu illuminazione semiconductor. Pò esse usatu per pruduce fosfori di cristalli ottici magneto terbium aluminium, usendu diodi emettitori di luce blu cum'è fonti di luce di eccitazione, è a fluoriscenza generata hè mischiata cù a luce di eccitazione per pruduce luce bianca pura.
I materiali elettroluminescenti fatti di terbiu includenu principalmente sulfuru di zincu in polvere fluorescente verde cù terbiu cum'è attivatore. Sutta l'irradiazione ultravioletta, i cumplessi organici di terbiu ponu emette una forte fluoriscenza verde è ponu esse aduprati cum'è materiali elettroluminescenti di film sottili. Ancu s'ellu hè statu fattu un prugressu significativu in u studiu di i filmi sottili elettroluminescenti cumplessi organici di a terra rara, ci hè sempre una certa lacuna da a praticità, è a ricerca nantu à i filmi magre è i dispusitivi elettroluminescenti di a terra rara organica hè sempre in prufundità.
E caratteristiche di fluoriscenza di u terbiu sò ancu aduprate cum'è sonde di fluoriscenza. L'interazzione trà u cumplessu ofloxacin terbium (Tb3 +) è l'acidu desossiribonucleicu (DNA) hè stata studiata cù spettri di fluorescenza è di assorbimentu, cum'è a sonda di fluorescenza di ofloxacin terbium (Tb3 +). I risultati anu dimustratu chì a sonda di ofloxacin Tb3 + pò furmà un groove ligame cù molécule di DNA, è l'acidu desossiribonucleicu pò rinfurzà significativamente a fluorescenza di u sistema ofloxacin Tb3 +. Basatu nantu à stu cambiamentu, l'acidu desoxyribonucleic pò esse determinatu.
Per materiali magneto-ottici
Materiali cù effettu Faraday, canusciutu macari comu materiali magneto-otticu, sò largamente usatu in lasers è altri dispusitivi otticu. Ci hè dui tipi cumuni di materiali ottichi magneto: cristalli ottichi magneto è vetru otticu magneto. Frà elli, i cristalli magneto-ottici (cum'è u granatu di ferru ittriu è u granatu di terbium gallium) anu i vantaghji di a freccia di u funziunamentu regulabile è a stabilità termale alta, ma sò caru è difficiuli di fabricà. In più, parechji cristalli magneto-otticu cù alti anguli di rotazione di Faraday anu un altu absorption in a gamma d'onda curta, chì limita u so usu. In cunfrontu cù i cristalli ottichi magneto, u vetru otticu magneto hà u vantaghju di una trasmittanza alta è hè faciule da esse fattu in grandi blocchi o fibre. Attualmente, i vetri magneto-ottici cù un altu effettu di Faraday sò principarmenti vetri dopati di ioni di terra rara.
Adupratu per i materiali di almacenamentu otticu magneto
Nta l'ultimi anni, cù u rapidu sviluppu di l'automatizazione multimediale è di l'uffiziu, a dumanda di novi dischi magnetichi d'alta capacità hè cresciuta. I filmi sottili in lega di metalli di transizione di terbiu di metallu amorfu sò stati usati per fabricà dischi ottici magneto d'altu rendiment. Trà elli, a film sottile in lega TbFeCo hà u megliu rendiment. I materiali magneto-ottici basati in Terbiu sò stati pruduciutu à grande scala, è i dischi magneto-ottici fatti da elli sò usati cum'è cumpunenti di almacenamento di l'urdinatore, cù a capacità di almacenamiento aumentata da 10-15 volte. Hanu i vantaghji di una grande capacità è una veloce d'accessu veloce, è ponu esse sguassati è rivestiti decine di millaie di volte quandu sò usati per dischi ottici d'alta densità. Sò materiali impurtanti in a tecnulugia di almacenamiento d'informazioni elettroniche. U materiale magneto-otticu più cumunimenti utilizatu in e bande visibili è infrared vicinu hè u cristallu unicu Terbium Gallium Garnet (TGG), chì hè u megliu materiale magneto-otticu per fà rotatori è isolanti Faraday.
Per vetru otticu magneto
U vetru otticu magnetu di Faraday hà una bona trasparenza è isotropia in e regioni visibili è infrarossi, è ponu formate diverse forme cumplesse. Hè facilitu di pruduce prudutti di grande dimensione è ponu esse disegnati in fibre ottiche. Per quessa, hà ampie prospettive di applicazione in i dispositi ottichi magneto cum'è isolatori ottichi magneto, modulatori ottichi magneto, è sensori di corrente in fibra ottica. A causa di u so grande momentu magneticu è di u picculu coefficient d'assorbimentu in a gamma visibile è infrarossa, i ioni Tb3 + sò diventati cumunimenti usati ioni di terra rara in vetri ottici magneto.
Alliage ferromagnétostrictive terbium dysprosium
À a fine di u XXu seculu, cù l'approfondimentu cuntinuu di a rivoluzione tecnologica mundiale, emergenu rapidamente novi materiali d'applicazione di terre rare. In u 1984, l'Università Statale di l'Iowa, u Laboratoriu Ames di u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti, è u Centru di Ricerca di Armi di Superficie di a Marina di i Stati Uniti (da quale hè vinutu u persunale principale di a più tardi stabilita Edge Technology Corporation (ET REMA)) hà cullaburatu per sviluppà un novu raru. materiale intelligente di a terra, vale à dì materiale magnetostrictive ferromagneticu di terbium dysprosium. Stu novu materiale intelligente hà caratteristiche eccellenti di cunvertisce rapidamente l'energia elettrica in energia meccanica. I trasduttori sott'acqua è elettro-acustici fatti di stu materiale magnetostrictive gigante sò stati cunfigurati cù successu in l'equipaggiu navali, i parlanti di rilevazione di pozzi d'oliu, i sistemi di cuntrollu di u rumore è di vibrazione, è l'esplorazione oceanica è sistemi di cumunicazione sotterranea. Per quessa, quandu u materiale magnetostrictive giant di ferru di terbium dysprosium hè natu, hà ricevutu una grande attenzione da i paesi industrializzati in u mondu. Edge Technologies in i Stati Uniti d'America accuminciau a pruduzzione di materiali magnetostrictive giant di ferru di terbium dysprosium in 1989 è li chjamò Terfenol D. In seguitu, Svezia, Giappone, Russia, Regnu Unitu è Australia anu sviluppatu ancu materiali magnetostrictive di terbium dysprosium ferru giant.
Da a storia di u sviluppu di stu materiale in i Stati Uniti, sia l'invenzione di u materiale è i so primi applicazioni monopolistiche sò direttamente ligati à l'industria militare (cum'è a marina). Ancu s'è i dipartimenti militari è di difesa di a Cina rinfurzanu gradualmente a so cunniscenza di stu materiale. Tuttavia, cù l'aumentu significativu di a forza naziunale cumpleta di a Cina, a dumanda di ottene una strategia cumpetitiva militare di u XXI seculu è di migliurà i livelli di l'equipaggiu serà sicuramente assai urgente. Per quessa, l'usu generalizatu di terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials da i dipartimenti militari è di difesa naziunale serà una necessità storica.
In corta, e parechje proprietà eccellenti diterbiufacenu un membru indispensabile di parechji materiali funziunali è una pusizione insustituibile in certi campi d'applicazione. Tuttavia, per via di u prezzu altu di u terbiu, a ghjente hà studiatu cumu per evità è minimizzà l'usu di terbiu per riduce i costi di produzzione. Per esempiu, i materiali magneto-ottici di terra rara duveranu ancu usà u cobalt di ferru disprosium low-cost o gadolinium terbium cobalt quantu pussibule; Pruvate di riduce u cuntenutu di terbiu in u polu fluoriscente verde chì deve esse usatu. U prezzu hè diventatu un fattore impurtante chì restringe l'usu generalizatu di terbium. Ma parechji materiali funziunali ùn ponu micca fà senza, per quessa, avemu da aderisce à u principiu di "usà un bonu azzaru nantu à a lama" è pruvate à salvà l'usu di terbiu quantu pussibule.
Tempu di Postu: Aug-07-2023