Prvky vzácných zeminjsou nepostradatelné pro rozvoj high-tech, jako je nová energie a materiály, a mají širokou hodnotu aplikací v oborech, jako je letectví, národní obrana a vojenský průmysl. Výsledky moderní války naznačují, že na bojišti dominují zbraně vzácných zemin, technologické výhody vzácných zemin představují vojenské technologické výhody a jsou zaručeny zdroje. Proto se vzácné zeminy také staly strategickými zdroji, o které hlavní ekonomiky po celém světě soutěží, a klíčové strategie surovin, jako jsou vzácné zeminy, často rostou k národním strategiím. Evropa, Japonsko, Spojené státy a další země a regiony věnují větší pozornost klíčovým materiálům, jako je vzácná země. V roce 2008 byly materiály vzácných zemin uvedeny jako „strategie klíčových materiálů“ ministerstvem energetiky Spojených států; Začátkem roku 2010 Evropská unie oznámila zřízení strategické rezervy vzácných zemí; V roce 2007 již japonské ministerstvo školství, kultury, vědy a technologie, jakož i ministerstvo hospodářství, průmyslu a technologie, již navrhlo plán „strategického plánu“ a „vzácné kovové alternativní materiály“. Přijali nepřetržitá opatření a zásady v rezervách zdrojů, technologického pokroku, získávání zdrojů a hledání alternativních materiálů. Počínaje tímto článkem, editor podrobně představí důležité a dokonce nezbytné historické vývojové mise a role těchto prvků vzácných zemin.
Terbium Patří do kategorie těžkých vzácných zemí, s nízkou hojností v zemské kůře při pouhých 1,1 ppm.Oxid terbiumpředstavuje méně než 0,01% z celkových vzácných zemí. Dokonce i v těžké rudě vzácné zeminy s vysokým typem yttrium s nejvyšším obsahem terbia představuje obsah terbia pouze 1,1-1,2% celkové vzácné zeminy, což naznačuje, že patří do „ušlechtilé“ kategorie prvků vzácných zemin. Terbium je stříbrný šedý kov s tažností a relativně měkkou texturou, kterou lze vyříznout nožem; Bod tání 1360 ℃, bod varu 3123 ℃, hustota 8229 4 kg/m3. Již více než 100 let od objevu terbia v roce 1843, jeho nedostatek a hodnota zabránily jeho praktické aplikaci po dlouhou dobu. Teprve za posledních 30 let Terbium ukázal svůj jedinečný talent.
Objev terbia
Ve stejném období, kdyLanthanumbyl objeven, Karl G. Mosander analyzoval původně objevenýyttriuma zveřejnil zprávu v roce 1842, což objasnilo, že původně objevená Yttrium Earth nebyl jediný oxid elementární, ale oxid tří prvků. V roce 1843 Mossander objevil prvek terbium prostřednictvím svého výzkumu na Yttrium Earth. Stále jmenoval jednu z nich Yttrium Earth a jeden z nichoxid erbia. Teprve v roce 1877 to bylo oficiálně pojmenováno Terbium, se symbolem prvku TB. Jeho pojmenování pochází ze stejného zdroje jako Yttrium, pocházející z vesnice Ytterby poblíž Stockholmu ve Švédsku, kde byla poprvé objevena ruda Yttrium. Objev terbia a dva další prvky, Lanthanum a Erbium, otevřel druhé dveře k objevu prvků vzácných zemin a označil druhou fázi jejich objevu. Poprvé byl očištěn G. Urbanem v roce 1905.
Mossander
Aplikace terbia
AplikaceterbiumVětšinou zahrnují špičkové pole, která jsou intenzivní technologií a intenzivní projekty náročné na znalosti, jakož i projekty s významnými ekonomickými přínosy, s atraktivními vyhlídkami na rozvoj. Mezi hlavní oblasti aplikace patří: (1) používání ve formě smíšených vzácných zemí. Například se používá jako složené hnojivo a přísady pro zemědělství pro zemědělství. (2) Aktivátor zeleného prášku ve třech primárních fluorescenčních prášcích. Moderní optoelektronické materiály vyžadují použití tří základních barev fosforů, jmenovitě červené, zelené a modré, které lze použít k syntetizaci různých barev. A terbium je nepostradatelnou součástí mnoha vysoce kvalitních zelených fluorescenčních prášků. (3) Používá se jako optický skladovací materiál magneto. K výrobě vysoce výkonných magneto optických disků se používají tenké filmy amorfní kovové terbium přechodné kovové slitiny. (4) Výroba optického skla magneto. Faraday rotační sklo obsahující terbium je klíčovým materiálem pro výrobu rotátorů, izolátorů a cirkulátorů v laserové technologii. (5) Vývoj a vývoj Terbium dysprosium feromagnetostrictive slitiny (Terfenol) otevřel nové aplikace pro terbium.
Pro zemědělství a chov zvířat
Terbium vzácné zeminymůže zlepšit kvalitu plodin a zvýšit rychlost fotosyntézy v určitém rozsahu koncentrace. Komplexy terbia mají vysokou biologickou aktivitu a ternární komplexy terbia, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, mají dobré antibakteriální a baktericidní účinky na staphylococcus aureus, Bacillus subtilis a Escherichia coli, a baktericidní účinky. Studie těchto komplexů poskytuje nový směr výzkumu pro moderní baktericidní léky.
Používá se v oblasti luminiscence
Moderní optoelektronické materiály vyžadují použití tří základních barev fosforů, jmenovitě červené, zelené a modré, které lze použít k syntetizaci různých barev. A terbium je nepostradatelnou součástí mnoha vysoce kvalitních zelených fluorescenčních prášků. Pokud narození červeného zářivkové barvy vzácné Země stimulovalo poptávku po yttriu a europiu, pak byla aplikací a vývoj terbia podporována vzácným zemí tři primární zelená zářivková prášek pro lampy. Na začátku 80. let vynalezl Philips první kompaktní fluorescenční lampu s úsporou energie na světě a rychle ji propagoval po celém světě. Ionty TB3+mohou emitovat zelené světlo s vlnovou délkou 545nm a téměř všechny zářivky ze zelených živých zemin používají terbium jako aktivátor.
Zelený fluorescenční prášek používaný pro trubky barevných televizních katodových paprsků (CRT) byl vždy založen hlavně na levném a efektivním sulfidu zinku, ale terbium prášek se vždy používal jako projekční barevný televizní prášek, jako je Y2sio5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5o12: TB3+a TB3: TB3+. S vývojem televize s vysokou obrazovkou (HDTV) se také vyvíjí vysoce výkonné zelené fluorescenční prášky pro CRT. Například v zahraničí byl vyvinut hybridní zelený fluorescenční prášek, sestávající z Y3 (AL, GA) 5o12: TB3+, LAOCL: TB3+a Y2SIO5: TB3+, které mají vynikající účinnost luminiscence při vysoké proudové hustotě.
Tradičním rentgenovým fluorescenčním práškem je wolfstant vápník. V sedmdesátých a 80. letech byly vyvinuty fluorescenční prášky pro senzibilizaci vzácných zemin pro senzibilizační obrazovky, jako je oxid lanthanum sulbidu aktivovaný Terbium, a oxid bromid lanthanum (pro zelené obrazovky) a terbium aktivovaný oxid yttrium sulfid. Ve srovnání s wolfratem vápníkem může fluorescenční prášek vzácných zemin zkrátit dobu rentgenového ozáření u pacientů o 80%, zlepšit rozlišení rentgenových filmů, prodloužit životnost rentgenových trubek a snížit spotřebu energie. Terbium se také používá jako aktivátor fluorescenčního prášku pro lékařské rentgenové vylepšení obrazovky, které mohou výrazně zlepšit citlivost rentgenové přeměny na optické obrazy, zlepšit jasnost rentgenových filmů a výrazně snížit expoziční dávku rentgenového záření lidského těla (o více než 50%).
Terbiumse také používá jako aktivátor v bílém fosforu LED excitovaném modrým světlem pro nové polovodičové osvětlení. Může být použit k výrobě optických krystalických fosforů hliníku Terbium a využívá diody emitující modré světlo jako zdroje excitačního světla a generovaná fluorescence je smíchána s excitačním světlem za vzniku čistého bílého světla.
Elektroluminiscenční materiály vyrobené z terbia zahrnují hlavně zářivý zářivý zářivý zářivý sulbid s terbiem jako aktivátor. Při ultrafialovém ozáření mohou organické komplexy terbia emitovat silnou zelenou fluorescenci a lze je použít jako tenké filmové elektroluminiscenční materiály. Ačkoli došlo ke významnému pokroku ve studii organických komplexních elektroluminiscenčních tenkých filmů vzácných zemin, stále existuje určitá mezera z praktičnosti a výzkum elektroluminiscenčních tenkých filmů a zařízení o organickém komplexu vzácných zemin je stále hlouběji.
Jako fluorescenční sondy se také používají fluorescenční charakteristiky terbia. Interakce mezi komplexem loxacinu (TB3+) a kyselinou deoxyribonukleová (DNA) byla studována pomocí fluorescence a absorpčních spekter, jako je fluorescenční sonda ofloxacin terbium (TB3+). Výsledky ukázaly, že sonda Ofloxacin TB3+může tvořit vazbu drážky s molekulami DNA a deoxyribonukleová kyselina může významně zvýšit fluorescenci systému Ofloxacin TB3+. Na základě této změny může být stanovena kyselina deoxyribonukleová.
Pro optické materiály Magneto
Materiály s Faradayským efektem, známé také jako magnetooptické materiály, se široce používají v laserech a jiných optických zařízeních. Existují dva běžné typy magneto optických materiálů: magneto optické krystaly a magneto optické sklo. Mezi nimi mají magnetooptické krystaly (jako je granát železa a granátu Terbium Gallium) výhody nastavitelné provozní frekvence a vysoké tepelné stability, ale jsou drahé a obtížně vyrobeny. Kromě toho mnoho magnetooptických krystalů s úhly vysokého Faraday má vysokou absorpci v rozsahu krátké vlny, což omezuje jejich použití. Ve srovnání s optickými krystaly magneto má magneto optické sklo výhodu vysoké propustnosti a je snadné je vyrobit na velké bloky nebo vlákna. V současné době jsou magnetooptické brýle s vysokým faradayským efektem hlavně brýle dotované ionty vzácných zemin.
Používá se pro magneto optické skladovací materiály
V posledních letech se s rychlým vývojem multimédií a kancelářské automatizace zvyšuje poptávka po nových vysokokapacitních magnetických discích. K výrobě vysoce výkonných magneto optických disků se používají tenké filmy amorfní kovové terbium přechodné kovové slitiny. Mezi nimi má ten tenký film TBFECO slitiny nejlepší výkon. Ve velkém měřítku byly vyrobeny magnetooptické materiály na bázi terbia a magnetooptické disky z nich se používají jako komponenty pro skladování počítače, s úložnou kapacitou zvýšenou 10-15krát. Mají výhody velké kapacity a rychlé rychlosti přístupu a mohou být vymazány a potažené desítky tisíckrát, pokud jsou použity pro optické disky s vysokou hustotou. Jsou to důležité materiály v technologii elektronického skladování informací. Nejčastěji používaným magnetooptickým materiálem ve viditelných a blízkých infračervených pásech je monokrystal garnet Terbium Gallium (TGG), který je nejlepším magnetooptickým materiálem pro výrobu faraday rotátorů a izolátorů.
Pro magneto optické sklo
Faraday Magneto Optical Glass má dobrou průhlednost a izotropii ve viditelných a infračervených oblastech a může tvořit různé komplexní tvary. Je snadné vyrábět velké produkty a lze je vtáhnout do optických vláken. Proto má široké vyhlídky na aplikace v optických zařízeních magneto, jako jsou magneto optické izolátory, optické modulátory magneto a senzory optických vláken. Vzhledem ke svému velkému magnetickému okamžiku a malému absorpčnímu koeficientu ve viditelném a infračerveném rozsahu se ionty TB3+staly běžně používány ionty vzácných zemin v magneto optických brýlích.
Terbium dysprosium ferromagnetoStrictive slitiny
Na konci 20. století, s neustálým prohlubováním světové technologické revoluce, se rychle objevily nové materiály pro aplikaci vzácných zemin. V roce 1984, Iowa State University, Ames Laboratory amerického ministerstva energetiky a výzkumné středisko Surface Surface Weapons v USA (ze kterého hlavní personál pozdějšího zavedeného Edge Technology Corporation (ET RAMA)) přišla na vývoj nového inteligentního materiálu vzácných zemin, jmedily terbium dysprosium fromagnetický magnetostriktivní materiál. Tento nový inteligentní materiál má vynikající vlastnosti rychlé přeměny elektrické energie na mechanickou energii. V námořní vybavení, reproduktorech detekce oleje, reproduktorů detekce oleje, kontrolních systémů šumu a vibrací a podzemních komunikačních systémech byly úspěšně nakonfigurovány podmořské a elektroakustické převodníky vyrobené z tohoto obřího magnetostrikčního materiálu. Jakmile se proto zrodil magnetostriktivní materiál železa terbium dysprosium, získal rozsáhlou pozornost od průmyslových zemí po celém světě. Edge Technologies ve Spojených státech začaly v roce 1989 vyrábět magnetostrikční materiály Terbium Dysprosium Iron Giant Giant a pojmenovali je Terfenol D. Následně švédsko, Japonsko, Rusko, Spojené království a Austrálie také vyvinuly magnetostrikční materiály Terbium dysprosium.
Z historie vývoje tohoto materiálu ve Spojených státech se vynález materiálu i jeho raných monopolistických aplikací přímo vztahují k vojenskému průmyslu (jako je námořnictvo). Přestože čínská vojenská a obranná oddělení postupně posilují jejich porozumění tomuto materiálu. S významným posílením komplexní národní síly Číny však bude poptávka po dosažení vojenské konkurenční strategie 21. století a zlepšení úrovně vybavení určitě velmi naléhavé. Therefore, the widespread use of terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials by military and national defense departments will be a historical necessity.
Stručně řečeno, mnoho vynikajících vlastnostíterbiumučinit z něj nepostradatelný člen mnoha funkčních materiálů a nenahraditelnou polohu v některých aplikačních polích. Vzhledem k vysoké ceně terbia však lidé studovali, jak se vyhnout a minimalizovat používání terbia, aby se snížily výrobní náklady. Například magnetooptické materiály vzácných zemin by měly také co nejvíce používat nízkonákladový kobalt dysprosium nebo kobalt gadolinium terbium; Pokuste se snížit obsah terbia v zeleném fluorescenčním prášku, který musí být použit. Cena se stala důležitým faktorem omezujícím rozšířené používání terbia. Mnoho funkčních materiálů se však bez něj nemůže obejít, takže musíme dodržovat princip „používání dobré oceli na čepeli“ a pokusit se co nejvíce uložit použití terbia.
Čas příspěvku: srpen-07-2023