Sjældne jordelementerer uundværlige for udviklingen af højteknologisk såsom ny energi og materialer, og har bred applikationsværdi inden for områder som rumfart, national forsvar og militær industri. Resultaterne af moderne krigføring indikerer, at sjældne jordvåben dominerer slagmarken, sjældne jordteknologiske fordele repræsenterer militære teknologiske fordele, og at have ressourcer er garanteret. Derfor er sjældne jordarter også blevet strategiske ressourcer, som større økonomier over hele verden konkurrerer om, og vigtige råmateriale -strategier som sjældne jordarter stiger ofte til nationale strategier. Europa, Japan, De Forenede Stater og andre lande og regioner er mere opmærksomme på nøglematerialer såsom sjælden jord. I 2008 blev sjældne jordmaterialer opført som "Key Materials Strategy" af det amerikanske energiministerium; I begyndelsen af 2010 annoncerede Den Europæiske Union oprettelsen af en strategisk reserve med sjældne jordarter; I 2007 havde det japanske ministerium for uddannelse, kultur, videnskab og teknologi samt ministeriet for økonomi, industri og teknologi allerede foreslået "elementstrategiplanen" og "sjældne metal alternative materialer" -planen. De har truffet kontinuerlige foranstaltninger og politikker inden for ressourcreserver, teknologisk fremgang, ressourceindsamling og søgen efter alternative materialer. Fra denne artikel vil redaktøren introducere de vigtige og endda uundværlige historiske udviklingsmissioner og roller for disse sjældne jordelementer.
Terbium Tilhører kategorien af tunge sjældne jordarter med en lav overflod i jordens skorpe ved kun 1,1 ppm.Terbiumoxidtegner sig for mindre end 0,01% af de samlede sjældne jordarter. Selv i den høje yttrium-ion-type tunge sjældne jordmalm med det højeste indhold af terbium, tegner terbiumindholdet kun 1,1-1,2% af den samlede sjældne jord, hvilket indikerer, at det hører til den "ædle" kategori af sjældne jordelementer. Terbium er et sølvgrå metal med duktilitet og relativt blød struktur, som kan klippes åben med en kniv; Smeltepunkt 1360 ℃, kogepunkt 3123 ℃, densitet 8229 4 kg/m3. I over 100 år siden opdagelsen af terbium i 1843 har dens knaphed og værdi forhindret dens praktiske anvendelse i lang tid. Det er kun i de sidste 30 år, at Terbium har vist sit unikke talent.
Opdagelsen af terbium
I samme periode, dalanthanumblev opdaget, Karl G. Mosander fra Sverige analyserede den oprindeligt opdagedeyttriumog offentliggjorde en rapport i 1842 og præciserede, at den oprindeligt opdagede Yttrium Earth ikke var et enkelt elementært oxid, men et oxid på tre elementer. I 1843 opdagede Mosander elementet Terbium gennem sin forskning på Yttrium Earth. Han navngav stadig en af dem Yttrium Earth og en af demErbiumoxid. Det var først i 1877, at det officielt blev navngivet Terbium, med elementsymbolet TB. Dens navngivning kommer fra den samme kilde som yttrium, der stammer fra landsbyen Ytterby nær Stockholm, Sverige, hvor yttriummalm først blev opdaget. Opdagelsen af terbium og to andre elementer, Lanthanum og Erbium, åbnede den anden dør til opdagelsen af sjældne jordelementer, der markerede den anden fase af deres opdagelse. Det blev først oprenset af G. Urban i 1905.
Mosander
Anvendelse af terbium
Anvendelsen afterbiumInddrager mest højteknologiske felter, som er teknologikrævende og videnintensive avancerede projekter, såvel som projekter med betydelige økonomiske fordele, med attraktive udviklingsmuligheder. De vigtigste anvendelsesområder inkluderer: (1) anvendes i form af blandede sjældne jordarter. For eksempel bruges det som en sjælden jordforbindelsesgødning og foderadditiv til landbrug. (2) Aktivator til grønt pulver i tre primære fluorescerende pulvere. Moderne optoelektroniske materialer kræver anvendelse af tre basale farver på fosfor, nemlig rød, grøn og blå, som kan bruges til at syntetisere forskellige farver. Og terbium er en uundværlig komponent i mange grønne fluorescerende pulvere af høj kvalitet. (3) brugt som et magneto optisk opbevaringsmateriale. Amorf metal terbiumovergang Metallegering tynde film er blevet brugt til at fremstille højtydende magneto-optiske diske. (4) Fremstilling af magneto optisk glas. Faraday Rotatory Glass indeholdende terbium er et nøglemateriale til fremstilling af rotatorer, isolatorer og cirkulatorer i laserteknologi. (5) Udvikling og udvikling af terbium dysprosium ferromagnetostrictive legering (Terfenol) har åbnet nye anvendelser til terbium.
Til landbrug og dyrehold
Sjælden jord Terbiumkan forbedre kvaliteten af afgrøder og øge fotosyntesenes hastighed inden for et bestemt koncentrationsområde. Komplekserne af terbium har høj biologisk aktivitet, og de ternære komplekser af terbium, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, har gode antibakterielle og bakteriedræbende virkninger på Staphyloccus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli, med bred-s-s-antibakterielle egenskaber. Undersøgelsen af disse komplekser tilvejebringer en ny forskningsretning for moderne bakteriedræbende medikamenter.
Bruges inden for luminescens
Moderne optoelektroniske materialer kræver anvendelse af tre basale farver på fosfor, nemlig rød, grøn og blå, som kan bruges til at syntetisere forskellige farver. Og terbium er en uundværlig komponent i mange grønne fluorescerende pulvere af høj kvalitet. Hvis fødslen af sjældne jordfarve -tv -rødt fluorescerende pulver har stimuleret efterspørgslen efter yttrium og europium, er anvendelsen og udviklingen af terbium fremmet af sjælden jord tre primær farve grøn fluorescerende pulver til lamper. I de tidlige 1980'ere opfandt Philips verdens første kompakte energibesparende fluorescerende lampe og fremmede hurtigt den globalt. TB3+-ioner kan udsende grønt lys med en bølgelængde på 545Nm, og næsten alle sjældne jordgrønne fluorescerende pulvere bruger terbium som aktivator.
Det grønne fluorescerende pulver anvendt til farve -tv -katodestrålerør (CRT'er) har altid hovedsageligt været baseret på billig og effektiv zinksulfid, men terbiumpulver har altid været brugt som projektionsfarve TV Green Powder, såsom Y2SiO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, og LAOBR: TB3+. Med udviklingen af højskærms-high-definition-tv (HDTV) udvikles også højtydende grønne fluorescerende pulvere til CRT'er. For eksempel er der udviklet et hybridgrønt fluorescerende pulver i udlandet, bestående af Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+og Y2SiO5: TB3+, som har fremragende luminescenseffektivitet ved høj strømtæthed.
Det traditionelle røntgenstråle-fluorescerende pulver er calciumtungstat. I 1970'erne og 1980'erne blev sjældne jordfluorescerende pulvere til sensibiliseringsskærme udviklet, såsom terbiumaktiverede lanthanumsulfidoxid, terbium -aktiveret lanthanum bromidoxid (til grønne skærme) og terbiumaktiveret yttriumsulfidoxid. Sammenlignet med calcium wolframstat kan sjældne jordfluorescerende pulver reducere tidspunktet for røntgenbestråling for patienter med 80%, forbedre opløsningen af røntgenfilm, udvide levetiden for røntgenrør og reducere energiforbruget. Terbium bruges også som en fluorescerende pulveraktivator til medicinsk røntgenforbedringsskærme, hvilket i høj grad kan forbedre følsomheden af røntgenomdannelse til optiske billeder, forbedre klarheden i røntgenfilm og reducere eksponeringsdosis af røntgenstråler til den menneskelige krop (med mere end 50%).
Terbiumbruges også som aktivator i den hvide LED -fosfor ophidset af blåt lys til ny halvlederbelysning. Det kan bruges til at producere terbium aluminiumsmagneto optiske krystalfosfor ved anvendelse af blå lysemitterende dioder som excitation lyskilder, og den genererede fluorescens blandes med excitationslyset for at producere rent hvidt lys.
De elektroluminescerende materialer fremstillet af terbium inkluderer hovedsageligt zinksulfidgrønt fluorescerende pulver med terbium som aktivator. Under ultraviolet bestråling kan organiske komplekser af terbium udsende stærk grøn fluorescens og kan bruges som tynde filmelektroluminescerende materialer. Selvom der er gjort betydelige fremskridt i studiet af sjældne jordiske organiske komplekse elektroluminescerende tynde film, er der stadig et vist hul fra praktisk, og forskning på sjældne jordiske organiske komplekse elektroluminescerende tynde film og enheder er stadig i dybden.
Fluorescensegenskaberne for terbium anvendes også som fluorescensprober. Interaktionen mellem Ofloxacin Terbium (TB3+) -kompleks og deoxyribonukleinsyre (DNA) blev undersøgt under anvendelse af fluorescens- og absorptionsspektre, såsom fluorescensproben af Ofloxacin Terbium (TB3+). Resultaterne viste, at Ofloxacin TB3+-proben kan danne en rillebinding med DNA -molekyler, og deoxyribonukleinsyre kan øge fluorescensen af Ofloxacin TB3+-systemet. Baseret på denne ændring kan deoxyribonucleinsyre bestemmes.
Til magneto optiske materialer
Materialer med Faraday-effekt, også kendt som magneto-optiske materialer, er vidt brugt i lasere og andre optiske enheder. Der er to almindelige typer magneto optiske materialer: magneto optiske krystaller og magneto optisk glas. Blandt dem har magneto-optiske krystaller (såsom Yttrium Iron Garnet og Terbium Gallium Garnet) fordelene ved justerbar driftsfrekvens og høj termisk stabilitet, men de er dyre og vanskelige at fremstille. Derudover har mange magneto-optiske krystaller med høje Faraday-rotationsvinkler høj absorption i kortbølgeområdet, hvilket begrænser deres anvendelse. Sammenlignet med Magneto -optiske krystaller har Magneto Optical Glass fordelen ved høj transmission og er let at fremstilles til store blokke eller fibre. På nuværende tidspunkt er magneto-optiske briller med høj Faraday-effekt hovedsageligt sjældne jord ion-dopede briller.
Brugt til magneto optiske opbevaringsmaterialer
I de senere år, med den hurtige udvikling af multimedia og kontorautomatisering, er efterspørgslen efter nye magnetiske diske med høj kapacitet steget. Amorf metal terbiumovergang Metallegering tynde film er blevet brugt til at fremstille højtydende magneto-optiske diske. Blandt dem har tbfeco -legeringen tynd film den bedste ydelse. Terbiumbaserede magneto-optiske materialer er produceret i stor skala, og magneto-optiske diske fremstillet af dem bruges som computerlagringskomponenter, med opbevaringskapacitet steget med 10-15 gange. De har fordelene ved stor kapacitet og hurtig adgangshastighed og kan tørres og overtrukne titusinder af gange, når de bruges til optiske diske med høj densitet. De er vigtige materialer inden for elektronisk informationsopbevaringsteknologi. Det mest almindeligt anvendte magneto-optiske materiale i de synlige og næsten infrarøde bånd er terbium gallium granat (TGG) enkelt krystal, som er det bedste magneto-optiske materiale til fremstilling af Faraday-rotatorer og isolatorer.
Til magneto optisk glas
Faraday Magneto optisk glas har god gennemsigtighed og isotropi i de synlige og infrarøde regioner og kan danne forskellige komplekse former. Det er let at fremstille store produkter og kan trækkes ind i optiske fibre. Derfor har det brede applikationsudsigter i Magneto -optiske enheder, såsom Magneto Optical Isolators, Magneto Optical Modulators og Fiber Optic Current Sensors. På grund af det store magnetiske øjeblik og en lille absorptionskoefficient i det synlige og infrarøde område er TB3+-ioner blevet almindeligt anvendte sjældne jordioner i magneto -optiske briller.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive legering
I slutningen af det 20. århundrede, med den kontinuerlige uddybning af verdens teknologiske revolution, opstod nye sjældne jordansøgningsmaterialer hurtigt. I 1984 samarbejdede Iowa State University, AMES Laboratory ved det amerikanske energiministerium og den amerikanske Navy Surface Weapons Research Center (hvorfra hovedpersonalet i det senere etablerede Edge Technology Corporation (ET REMA) kom) for at udvikle et nyt sjældent jordinforment materiale, nemlig terbium dysprososium ferromagnetisk magnetostriktivt materiale. Dette nye intelligente materiale har fremragende egenskaber ved hurtigt at konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. De undervands- og elektroakustiske transducere lavet af dette gigantiske magnetostriktive materiale er blevet konfigureret med succes i flådeudstyr, oliebrøndsdetektionshøjttalere, støj- og vibrationskontrolsystemer og havudforskning og underjordiske kommunikationssystemer. Derfor, så snart Terbium Dyprosium Iron Giant Magnetostrictive Material blev født, fik det bred opmærksomhed fra industrialiserede lande over hele verden. Edge Technologies i USA begyndte at producere terbium dysprosium jerngigantmagnetostriktive materialer i 1989 og navngav dem Terfenol D. efterfølgende, Sverige, Japan, Rusland, Det Forenede Kongerige og Australien udviklede også terbium dysprosium jerngigantmagnetostriktive materialer.
Fra historien om udviklingen af dette materiale i USA er både opfindelsen af materialet og dets tidlige monopolistiske anvendelser direkte relateret til den militære industri (såsom marinen). Selvom Kinas militære og forsvarsafdelinger gradvist styrker deres forståelse af dette materiale. Med den betydelige forbedring af Kinas omfattende nationale styrke vil efterspørgslen efter at opnå en militær konkurrencestrategi fra det 21. århundrede imidlertid være meget presserende. Derfor vil den udbredte anvendelse af terbium dysprosium -jerngigantmagnetostriktive materialer fra militære og nationale forsvarsafdelinger være en historisk nødvendighed.
Kort sagt, de mange fremragende egenskaber vedterbiumGør det til et uundværligt medlem af mange funktionelle materialer og en uerstattelig position inden for nogle applikationsfelter. På grund af den høje pris på terbium har folk imidlertid studeret, hvordan man undgår og minimerer brugen af terbium for at reducere produktionsomkostningerne. For eksempel bør sjældne jordmagneto-optiske materialer også bruge lave omkostningsdysprosiumkobolt eller gadolinium-terbium-kobolt så meget som muligt; Forsøg at reducere indholdet af terbium i det grønne fluorescerende pulver, der skal bruges. Prisen er blevet en vigtig faktor, der begrænser den udbredte anvendelse af terbium. Men mange funktionelle materialer kan ikke undvære det, så vi er nødt til at klæbe til princippet om "at bruge godt stål på klingen" og forsøge at redde brugen af terbium så meget som muligt.
Posttid: Aug-07-2023