Sjældne jordnanomaterialer Sjældne jordelementer har unik 4F -underlags elektronisk struktur, stort atommagnetisk øjeblik, stærk spin -kredsløbskobling og andre egenskaber, hvilket resulterer i meget rige optiske, elektriske, magnetiske og andre egenskaber. De er uundværlige strategiske materialer for lande over hele verden til at omdanne traditionelle industrier og udvikle højteknologiske og er kendt som "Treasure House of New Materials".
Ud over dens anvendelser inden for traditionelle felter såsom metallurgiske maskiner, petrokemikalier, glaskeramik og lette tekstiler,Sjældne jordarterer også nøgleunderstøttende materialer i nye felter såsom ren energi, store køretøjer, nye energikøretøjer, halvlederbelysning og nye skærme, tæt knyttet til menneskeliv.
Efter årtiers udvikling er fokuset for sjælden jordrelateret forskning tilsvarende skiftet fra smeltering og adskillelse af enkelthøjrulhed sjældne jordarter til de højteknologiske anvendelser af sjældne jordarter i magnetisme, optik, elektricitet, energilagring, katalyse, biomedicin og andre felter. På den ene side er der en større tendens mod sjældne jordkompositmaterialer i materialesystemet; På den anden side er det mere fokuseret på lavdimensionelle funktionelle krystalmaterialer med hensyn til morfologi. Især med udviklingen af moderne nanovidenskab, der kombinerer de små størrelseseffekter, kvanteeffekter, overfladeeffekter og grænsefladeeffekter af nanomaterialer med den unikke elektroniske lagstrukturegenskaber for sjældne jordelementer, sjældne jordnanomaterialer udviser mange nye egenskaber, der er forskellige fra traditionelle materialer, maksimerer den fremragende ydelse af sjældne jordmaterialer og udvides yderligere dens anvendelse i felterne i traditionelle materialer og nye højt-tech-fremstilling.
På nuværende tidspunkt er der hovedsageligt følgende meget lovende sjældne jordnanomaterialer, nemlig sjældne jordnano -selvlysende materialer, sjældne jordnano -katalytiske materialer, sjældne jordnano -magnetiske materialer,Nano ceriumoxidUltraviolette afskærmningsmaterialer og andre nano -funktionelle materialer.
Nr. 1Sjælden jord Nano Luminescent Materials
01. Sjælden Earth Organic-Inorganic Hybrid Luminescent Nanomaterials
Kompositmaterialer kombinerer forskellige funktionelle enheder på molekylært niveau for at opnå komplementære og optimerede funktioner. Organisk uorganisk hybridmateriale har funktionerne af organiske og uorganiske komponenter, der viser god mekanisk stabilitet, fleksibilitet, termisk stabilitet og fremragende processabilitet.
Sjælden jordKomplekser har mange fordele, såsom højfarvningsrenhed, lang levetid for ophidset tilstand, højt kvanteudbytte og rige emissionsspektrumlinjer. De er vidt brugt inden for mange felter, såsom display, optisk bølgelederforstærkning, lasere i fast tilstand, biomarkør og anti-counterfeiting. Imidlertid hindrer den lave fototermiske stabilitet og den dårlige processabilitet af sjældne jordkomplekser alvorligt deres anvendelse og forfremmelse. At kombinere sjældne jordkomplekser med uorganiske matrixer med gode mekaniske egenskaber og stabilitet er en effektiv måde at forbedre de selvlysende egenskaber ved sjældne jordkomplekser.
Siden udviklingen af sjældne jordiske organisk uorganisk hybridmateriale viser deres udviklingstendenser følgende egenskaber:
① Hybridmaterialet opnået ved kemisk dopingmetode har stabile aktive komponenter, høj dopingmængde og ensartet fordeling af komponenter;
② Transformering fra enkeltfunktionelle materialer til multifunktionelle materialer og udvikling af multifunktionelle materialer for at gøre deres anvendelser mere omfattende;
③ Matrixen er forskelligartet, fra primært silica til forskellige underlag, såsom titandioxid, organiske polymerer, ler og ioniske væsker.
02. White LED Sjælden jord selvlysende materiale
Sammenlignet med eksisterende belysningsteknologier har halvlederbelysningsprodukter såsom lysemitterende dioder (LED'er) fordele såsom lang levetid, lavt energiforbrug, høj lysende effektivitet, kviksølvfri, UV-fri og stabil drift. De betragtes som den "fjerde generations lyskilde" efter glødelamper, fluorescerende lamper og højstyrke gasafladningslamper (HIDS).
Hvid LED er sammensat af chips, substrater, fosfor og drivere. Sjælden jordfluorescerende pulver spiller en afgørende rolle i udførelsen af hvid LED. I de senere år er der blevet udført en stor mængde forskningsarbejde på hvide LED -fosfor, og der er gjort fremragende fremskridt:
① Udviklingen af en ny type fosfor, der er ophidset af blå LED (460 m), har udført doping- og modifikationsundersøgelse af YAO2CE (YAG: CE), der bruges i blå LED -chips til at forbedre lyseffektivitet og farvegengivelse;
② Udviklingen af nye fluorescerende pulvere, der er begejstret af ultraviolet lys (400 m) eller ultraviolet lys (360 mm), har systematisk undersøgt sammensætningen, strukturen og spektrale egenskaber for røde og grønne blå fluorescerende powfere, såvel som de forskellige forhold for de tre fluorescentpulver for at opnå hvid LED med forskellige farvemperaturer;
③ Yderligere arbejde er blevet udført på de grundlæggende videnskabelige problemer i fremstillingsprocessen med fluorescerende pulver, såsom påvirkning af forberedelsesprocessen på fluxen, for at sikre kvaliteten og stabiliteten af fluorescerende pulver.
Derudover vedtager hvidt lys hovedsageligt en blandet emballageproces med fluorescerende pulver og silikone. På grund af den dårlige termiske ledningsevne af fluorescerende pulver, opvarmes enheden på grund af langvarig arbejdstid, hvilket fører til silikone aldring og forkortelse af enhedens levetid. Dette problem er især alvorligt i højeffekten hvide lys-LED'er. Fjernemballage er en måde at løse dette problem ved at fastgøre fluorescerende pulver til substratet og adskille det fra den blå LED -lyskilde og derved reducere påvirkningen af varmen, der genereres af chippen på den selvlysende ydeevne af det fluorescerende pulver. Hvis sjældne jordfluorescerende keramik har egenskaberne ved høj termisk ledningsevne, høj korrosionsbestandighed, høj stabilitet og fremragende optisk outputydelse, kan de bedre opfylde anvendelseskravene til hvid LED med høj effekt med høj energitæthed. Mikro -nano -pulvere med høj sintringaktivitet og høj spredning er blevet en vigtig forudsætning for fremstilling af høj gennemsigtighed sjælden jordoptisk funktionel keramik med høj optisk outputydelse.
03.Rare Earth Upconversion Luminescent nanomaterialer
Upconversion-luminescens er en speciel type luminescensproces, der er kendetegnet ved absorption af flere lavenergifotoner af selvlysende materialer og genereringen af fotonemission med høj energi. Sammenlignet med traditionelle organiske farvestofmolekyler eller kvantepunkter har sjældne jordopkonversionsluminescerende nanomaterialer mange fordele, såsom store anti -stokes skift, smalt emissionsbånd, god stabilitet, lav toksicitet, højvævets penetrationsdybde og lave spontane fluorescensinterferens. De har brede applikationsudsigter inden for det biomedicinske felt.
I de senere år har sjældne jordopkonversionsluminescerende nanomaterialer gjort betydelige fremskridt inden for syntese, overflademodifikation, overfladefunktionalisering og biomedicinske anvendelser. Folk forbedrer materialers luminescensydelse ved at optimere deres sammensætning, fasetilstand, størrelse osv. Ved nanoskalaen og kombinere kerne/skalstrukturen for at reducere luminescens slukningscenter for at øge overgangssandsynligheden. Ved kemisk modifikation skal du etablere teknologier med god biokompatibilitet for at reducere toksicitet og udvikle billeddannelsesmetoder til opkonvertering -selvlysende levende celler og in vivo; Udvikle effektive og sikre biologiske koblingsmetoder baseret på behovene i forskellige anvendelser (immundetektionsceller, in vivo fluorescensafbildning, fotodynamisk terapi, fototermisk terapi, foto -kontrolleret frigørelsesmedicin osv.).
Denne undersøgelse har enormt anvendelsespotentiale og økonomiske fordele og har vigtig videnskabelig betydning for udviklingen af nanomedicin, fremme af menneskers sundhed og sociale fremskridt.
Nr. 2 Sjælden jord Nano Magnetiske materialer
Sjældne jord Permanente magnetmaterialer har gennemgået tre udviklingsstadier: SMCO5, SM2CO7 og ND2FE14B. Som et hurtigt slukket NDFEB -magnetisk pulver til bundne permanente magnetmaterialer varierer kornstørrelsen fra 20nm til 50 nm, hvilket gør det til en typisk nanokrystallinsk sjælden jord permanent magnetmateriale.
Sjældne jordnanomagnetiske materialer har egenskaberne ved lille størrelse, enkelt domænestruktur og høj tvang. Brugen af magnetiske optagelsesmaterialer kan forbedre signal-til-støjforholdet og billedkvaliteten. På grund af sin lille størrelse og høje pålidelighed er dens anvendelse i mikro -motorsystemer en vigtig retning for udviklingen af den nye generation af luftfart, rumfart og marine motorer. For magnetisk hukommelse, magnetisk væske, gigantiske magneto-resistensmaterialer kan ydelsen forbedres meget, hvilket får enheder til at blive højtydende og miniaturiserede.
Nr. 3Sjælden jord NanoKatalytiske materialer
Sjældne jordkatalytiske materialer involverer næsten alle katalytiske reaktioner. På grund af overfladeeffekter, volumeneffekter og kvantestørrelseseffekter har sjældne jordnanoteknologi i stigende grad tiltrukket opmærksomhed. I mange kemiske reaktioner anvendes sjældne jordkatalysatorer. Hvis der anvendes sjældne jordnanokatalysatorer, forbedres den katalytiske aktivitet og effektivitet meget.
Sjældne jordnanokatalysatorer bruges generelt i petroleumskatalytisk revner og oprensning af behandling af biludstødning. De mest almindeligt anvendte sjældne jordnanokatalytiske materialer erCEO2ogLA2O3, som kan bruges som katalysatorer og promotorer såvel som katalysatorbærere.
Nr. 4Nano ceriumoxidUltraviolet afskærmningsmateriale
Nano ceriumoxid er kendt som den tredje generation af ultraviolet isoleringsmiddel med god isoleringseffekt og høj transmission. I kosmetik skal nano ceria med lav katalytisk aktivitet anvendes som UV -isoleringsmiddel. Derfor er markedets opmærksomhed og anerkendelse af nano ceriumoxid ultraviolette afskærmningsmaterialer høje. Den kontinuerlige forbedring af integreret kredsløbsintegration kræver nye materialer til integrerede kredsløbschipfremstillingsprocesser. Nye materialer har højere krav til poleringsvæsker, og halvlederhøjde jordpoleringsvæsker skal opfylde dette krav med hurtigere poleringshastighed og mindre poleringsvolumen. Nano -sjældne jordpoleringsmaterialer har et bredt marked.
Den markante stigning i bilejerskab har forårsaget alvorlig luftforurening, og installationen af biludstødningsoprensningskatalysatorer er den mest effektive måde at kontrollere udstødningsforurening på. Nano cerium zirconiumkompositoxider spiller en vigtig rolle i forbedring af kvaliteten af halegasrensning.
Nr. 5 Andre nano -funktionelle materialer
01. Sjælden jord Nano keramiske materialer
Nano -keramisk pulver kan reducere sintringstemperaturen markant, hvilket er 200 ℃ ~ 300 ℃ lavere end for ikke -nano -keramisk pulver med den samme sammensætning. Tilføjelse af Nano CEO2 til keramik kan reducere sintringstemperatur, hæmme gittervækst og forbedre keramikens densitet. Tilføjelse af sjældne jordelementer som f.eks.Y2o3, CEO2, or LA2O3 to ZRO2kan forhindre transformation med høj temperaturfase og omfavnelse af ZRO2 og opnå ZRO2-fase-transformation hærdet keramiske strukturelle materialer.
Elektronisk keramik (elektroniske sensorer, PTC -materialer, mikrobølgematerialer, kondensatorer, termistorer osv.) Tilberedt ved hjælp af Ultrafine eller Nanoscale CEO2, Y2O3,ND2O3, SM2O3osv. har forbedret elektriske, termiske og stabilitetsegenskaber.
Tilsætning af sjælden jordaktiveret fotokatalytiske sammensatte materialer til glasurformlen kan fremstille sjældne jordantibakterielle keramik.
02. Rare Earth Nano tynde filmmaterialer
Med udviklingen af videnskab og teknologi bliver ydelseskravene til produkter stadig strengere, hvilket kræver ultra-fine, ultratynde, ultrahøj densitet og ultra-fyldning af produkter. I øjeblikket er der tre hovedkategorier af sjældne jordnano -film udviklet: sjældne jordkomplekse nano -film, sjældne jordoxid -nano -film og sjældne jordnano -legeringsfilm. Sjældne Earth Nano -film spiller også vigtige roller i informationsbranchen, katalyse, energi, transport og livsmedicin.
Konklusion
Kina er et stort land i sjældne jordressourcer. Udviklingen og anvendelsen af sjældne jordnanomaterialer er en ny måde at effektivt udnytte sjældne jordressourcer på. For at udvide anvendelsesomfanget af sjælden jord og fremme udviklingen af nye funktionelle materialer, skal der etableres et nyt teoretisk system i materialeteori for at imødekomme forskningsbehovet på nanoskalaen, gøre sjældne jordnanomaterialer har bedre ydelse og gør fremkomsten af nye egenskaber og funktioner, der er mulige.
Posttid: maj-29-2023