Nanomateriali di a terra rara L'elementi di a terra rara anu una struttura elettronica unica di 4f sub-layer, un grande momentu magneticu atomicu, un forte accoppiamentu di l'orbita di spin è altre caratteristiche, chì risultanu in assai ricche proprietà ottiche, elettriche, magnetiche è altre. Sò materiali strategichi indispensabili per i paesi in u mondu per trasfurmà l'industrii tradiziunali è sviluppà high-tech, è sò cunnisciuti cum'è a "casa di tesoru di novi materiali".
In più di e so applicazioni in i campi tradiziunali, cum'è a machina metallurgica, petrochimica, vetru ceramica è tessili ligeri,terre raresò ancu materiali di sustegnu chjave in campi emergenti cum'è l'energia pulita, i veiculi grandi, i veiculi d'energia nova, l'illuminazione semiconductora è i novi display, strettamente ligati à a vita umana.
Dopu à decennii di sviluppu, l'enfasi di a ricerca in e terre rare hè cambiatu in modu currispundente da a fusione è a separazione di terre rare uniche d'alta purezza à l'applicazioni high-tech di e terre rare in magnetismu, ottica, elettricità, almacenamiento d'energia, catalisi, biomedicina, è altri campi. Da una banda, ci hè una tendenza più grande versu i materiali composti di terra rara in u sistema di materiale; Per d 'altra banda, hè più focu annantu à i materiali cristalli funziunali di dimensioni bassu in termini di morfologia. In particulare cù u sviluppu di a nanoscienza muderna, cumminendu l'effetti di piccula dimensione, l'effetti quantum, l'effetti di a superficia è l'effetti di l'interfaccia di i nanomateriali cù e caratteristiche uniche di a struttura di strati elettronichi di elementi di terra rara, i nanomateriali di terra rara mostranu assai proprietà novi sfarente da i materiali tradiziunali, maximizendu. l'eccellente prestazione di materiali di terra rara, È ancu espansione a so applicazione in i campi di i materiali tradiziunali è a nova fabricazione high-tech.
Attualmente, ci sò principalmente i seguenti nanomateriali di terre rari assai promettenti, vale à dì materiali nanoluminescenti di terre rare, materiali nano catalitici di terre rare, materiali nanomagnetici di terre rare,nano ossidu di ceriummateriali scherma ultraviolet, è altri materiali nanu funziunali.
No.1Materiali nanoluminescenti di terra rara
01. Nanomateriali luminiscenti hibridi organici-inorganici di terra rara
I materiali compositi combinanu diverse unità funzionali à u livellu molekulari per ottene funzioni cumplementarii è ottimizzate. U materiale ibridu organicu inorganicu hà e funzioni di cumpunenti organici è inorganici, chì mostra una bona stabilità meccanica, flessibilità, stabilità termica è eccellente processabilità.
Terra raracumplessi hannu tanti vantaghji, cum'è purità di culore altu, longa vita di statu eccitati, altu rendiment quantum, è ricchi spettru emissioni linii. Sò largamente usati in parechji campi, cum'è a visualizazione, l'amplificazione di guida d'onda ottica, i laser à stati solidi, i biomarcatori è l'anti-falsificazione. Tuttavia, a bassa stabilità fototermale è a scarsa processabilità di i complexi di terra rara impediscenu seriamente a so applicazione è a prumuzione. Cumminendu cumplessi di terra rara cù matrici inorganiche cù boni proprietà meccaniche è stabilità hè un modu efficau per migliurà e proprietà luminiscenti di i complexi di terra rara.
Dapoi u sviluppu di materiale hibridu inorganicu organicu di terra rara, i so tendenzi di sviluppu mostranu e seguenti caratteristiche:
① U materiale hibridu ottenutu da u metudu di doping chimicu hà cumpunenti attivi stabili, quantità elevata di doping è distribuzione uniforme di cumpunenti;
② Trasfurmà da materiali funziunali unichi à materiali multifunziunali, sviluppendu materiali multifunzionali per rende e so applicazioni più estese;
③ A matrice hè diversa, da principalmente silice à diversi sustrati cum'è diossidu di titaniu, polimeri organici, argile è liquidi ionici.
02. Materiale luminiscente di terra rara LED bianca
In cunfrontu cù i tecnulugii di illuminazione esistenti, i prudutti di l'illuminazione semiconductor cum'è i diodi emettitori di luce (LED) anu vantaghji cum'è una longa vita di serviziu, un bassu cunsumu d'energia, una alta efficienza luminosa, senza mercuriu, senza UV è stabile. Sò cunsiderate a "fonte di luce di quarta generazione" dopu à lampade incandescenti, lampade fluorescenti è lampade à scarica di gas (HID) d'alta resistenza.
U LED biancu hè cumpostu di chips, sustrati, fosfori è drivers. U polu fluorescente di terra rara ghjoca un rolu cruciale in u rendiment di u LED biancu. Nta l'ultimi anni, una grande quantità di travagliu di ricerca hè stata realizata nantu à i fosfori LED bianchi è un prugressu eccellente hè statu fattu:
① U sviluppu di un novu tipu di fosforu eccitati da LED blu (460m) hà realizatu ricerche di doping è mudificazione nantu à YAO2Ce (YAG: Ce) utilizatu in chip LED blu per migliurà l'efficienza di a luce è a resa di u culore;
② U sviluppu di novi polveri fluorescenti eccitati da a luce ultravioletta (400 m) o a luce ultravioletta (360 mm) hà studiatu sistematicamente a cumpusizioni, a struttura è e caratteristiche spettrali di i polveri fluorescenti blu rossi è verdi, è ancu e diverse proporzioni di i trè polveri fluorescenti. per ottene LED biancu cù diverse temperature di culore;
③ Un altru travagliu hè statu realizatu nantu à i prublemi scientifichi basi in u prucessu di preparazione di u polu fluoriscente, cum'è l'influenza di u prucessu di preparazione nantu à u flussu, per assicurà a qualità è a stabilità di u polu fluoriscente.
Inoltre, a luce bianca LED adopta principalmente un prucessu di imballaggio mistu di polvere fluorescente è silicone. A causa di a cattiva conductività termale di a polvera fluorescente, u dispusitivu si riscalda per via di u tempu di travagliu prolongatu, purtendu à l'anziane di silicone è accurtà a vita di serviziu di u dispusitivu. Stu prublema hè particularmente seriu in LED di luce bianca d'alta putenza. L'imballazione remota hè una manera di risolve stu prublema attachendu u polu fluorescente à u sustrato è sepandulu da a fonte di luce LED blu, riducendu cusì l'impattu di u calore generatu da u chip nantu à a prestazione luminescente di u polu fluorescente. Se a ceramica fluorescente di terre rare anu e caratteristiche di alta conductività termale, alta resistenza à a corrosione, alta stabilità è eccellenti prestazioni di output otticu, ponu megliu risponde à i requisiti di l'applicazione di LED bianchi d'alta putenza cù alta densità di energia. Micro nano polveri cù alta attività di sinterizzazione è alta dispersione sò diventati un prerequisite impurtante per a preparazione di ceramiche funziunali ottiche di terra rara di alta trasparenza cù un altu rendimentu di output otticu.
03.Rare terra upconversion nanomaterials luminescent
A luminescenza upconversion hè un tipu speciale di prucessu di luminescenza carattarizatu da l'assorbimentu di parechji fotoni di bassa energia da i materiali luminiscenti è a generazione di emissioni di fotoni d'alta energia. In cunfrontu cù e molécule di tintura organica tradiziunale o punti quantistici, i nanomateriali luminescenti di conversione di terra rara anu parechji vantaghji, cum'è un grande spostamentu anti Stokes, una banda di emissione stretta, una bona stabilità, una bassa toxicità, una prufundità di penetrazione di tissuti alta è una bassa interferenza di fluorescenza spontanea. Hanu una larga prospettiva di applicazione in u campu biomedicu.
Nta l'ultimi anni, i nanomateriali luminescenti di cunversione di terre rare anu fattu un prugressu significativu in a sintesi, a mudificazione di a superficia, a funziunalità di a superficia è l'applicazioni biomediche. People migliurà u funziunamentu di luminiscenza di i materiali ottimisendu a so cumpusizioni, u statu di fase, a dimensione, etc. à a nanoscala, è cumminendu a struttura core / shell per riduce u centru di luminescenza, per aumentà a probabilità di transizione. Per mudificazione chimica, stabilisce tecnulugia cù una bona biocompatibilità per riduce a toxicità, è sviluppà metudi di imaging per upconversion cellule viventi luminescenti è in vivo; Sviluppà metudi di accoppiamentu biologicu efficaci è sicuri basati nantu à i bisogni di e diverse applicazioni (cellule di rilevazione immune, imaging di fluorescenza in vivo, terapia fotodinamica, terapia fototermica, droghe à liberazione fotocontrollata, etc.).
Stu studiu hà enormi putenziali di applicazione è benefici ecunomichi, è hà un significatu scientificu impurtante per u sviluppu di a nanomedicina, a prumuzione di a salute umana è u prugressu suciale.
No.2 Rare earth nano materiali magnetichi
I materiali di magneti permanenti di terra rara anu passatu trè fasi di sviluppu: SmCo5, Sm2Co7 è Nd2Fe14B. Cum'è una polvere magnetica NdFeB spenta veloce per i materiali di magneti permanenti legati, a dimensione di granu varieghja da 20nm à 50nm, facendu un materiale di magnete permanente nanocristallino tipicu di terra rara.
I materiali nanomagnetici di a terra rara anu e caratteristiche di piccula dimensione, struttura di duminiu unicu, è alta coercitività. L'usu di materiali di registrazione magnetica pò migliurà u rapportu signale-à-rumore è a qualità di l'imaghjini. A causa di a so piccula dimensione è alta affidabilità, u so usu in i sistemi di micro motori hè una direzzione impurtante per u sviluppu di a nova generazione di mutori aviazione, aerospaziale è marini. Per a memoria magnetica, u fluidu magneticu, i materiali Giant Magneto Resistance, u rendiment pò esse assai migliuratu, facendu chì i dispositi diventanu d'altu rendiment è miniaturizzati.
No.3Nano di terra raramateriali catalitici
I materiali catalitici di terra rara implicanu quasi tutte e reazzioni catalitiche. A causa di l'effetti di a superficia, l'effetti di u voluminu è l'effetti di a dimensione quantum, a nanotecnologia di a terra rara hà sempre più attiratu l'attenzione. In parechje reazzioni chimichi, i catalizzatori di terra rara sò usati. Sè i nanocatalysts di terra rara sò usati, l'attività catalitica è l'efficienza seranu assai migliurate.
I nanocatalizzatori di terra rara sò generalmente usati in u trattamentu di cracking cataliticu di petroliu è di purificazione di u gasu di l'automobile. I materiali nanocatalitici di terra rara più cumunimenti usati sòCeO2èLa2O3, chì pò ièssiri usatu comu catalysts è prumutori, oltri catalisti trasportaturi.
No.4Nano ossidu di ceriummateriale di schermatura ultravioleta
L'ossidu di ceriu nano hè cunnisciutu cum'è l'agente di isolamentu ultravioletu di a terza generazione, cù un bonu effettu d'isolamentu è una alta trasmittanza. In cusmetichi, a nano ceria bassa attività catalitica deve esse usata cum'è agenti isolanti UV. Dunque, l'attenzione di u mercatu è u ricunniscenza di i materiali di schermatura ultravioletta di l'ossidu di cerium nano sò elevati. A migliione cuntinua di l'integrazione di u circuitu integratu richiede novi materiali per i prucessi di fabricazione di circuiti integrati. I novi materiali anu esigenze più elevate per i fluidi di lucidatura, è i fluidi di lucidatura di terra rara di semiconductor anu bisognu di risponde à questa esigenza, cù una velocità di lucidatura più veloce è un volume di lucidatura menu. Nano materiali di lucidatura di terra rara anu un vastu mercatu.
L'aumentu significativu di a pruprietà di l'auto hà causatu una seria contaminazione di l'aria, è l'installazione di catalizzatori di purificazione di l'escaurimentu di l'auto hè u modu più efficau per cuntrullà a contaminazione di l'exhaust. L'ossidi cumposti di nanu cerium zirconiu ghjucanu un rolu impurtante in a migliurà a qualità di purificazione di gas di cuda.
No.5 Altri materiali nanu funziunali
01. Rare terre nano materiali ceramica
Nano in polvere di ceramica pò riduce significativamente a temperatura di sinterizzazione, chì hè 200 ℃ ~ 300 ℃ più bassa di quella di polvere di ceramica non nano cù a stessa cumpusizioni. Aghjunghjendu nano CeO2 à a ceramica pò riduce a temperatura di sinterizzazione, impedisce a crescita di lattice, è migliurà a densità di ceramica. Aghjunghjendu elementi di terra rara cum'èY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2pò impediscenu a trasfurmazioni di fasi high-temperature è embrittlement di ZrO2, è ottene ZrO2 trasformazione di fasi duru materiali strutturali ceramica.
Ceramiche elettroniche (sensori elettronici, materiali PTC, materiali per microonde, condensatori, termistori, etc.) preparati cù CeO2, Y2O3 ultrafine o nanoscale,Nd2O3, Sm2O3, etc. anu migliuratu e proprietà elettriche, termiche è di stabilità.
L'aggiunta di materiali compositi fotocatalitici attivati in terre rare à a formula di smaltu pò preparà ceramiche antibatteriche di terre rare.
02.Terra rara nano materiali film sottili
Cù u sviluppu di a scienza è a tecnulugia, i requisiti di rendiment per i prudutti sò diventati sempre più stretti, chì necessitanu ultra-fine, ultra-sottile, ultra-alta densità, è ultra-riempimentu di i prudutti. Attualmente, ci sò trè categurie maiò di nano-filmi di terre rare sviluppati: nano-films cumplessi di terre rari, nano-filmi di ossidi di terra rara, è film di nano lega di terra rara. I filmi nano di terra rara ghjucanu ancu un rolu impurtante in l'industria di l'infurmazioni, a catalisi, l'energia, u trasportu è a medicina di vita.
Cunclusioni
Cina hè un paese maiò in risorse di terra rara. U sviluppu è l'applicazione di nanomateriali di terra rara hè un novu modu per utilizà in modu efficace e risorse di e terre rare. Per allargà u scopu di l'applicazione di a terra rara è prumove u sviluppu di novi materiali funziunali, un novu sistema teoricu deve esse stabilitu in a teoria di i materiali per risponde à i bisogni di ricerca à a nanometrica, fà chì i nanomateriali di a terra rara abbianu un rendimentu megliu, è facenu l'emergenza. di novi proprietà è funzioni pussibuli.
Tempu di Post: 29-May-2023