Magic Rare Earth Element: "King of Permanent Magnet"-Νεοδύμιο

μπαστνασίτης

Το νεοδύμιο, ατομικού αριθμού 60, ατομικού βάρους 144,24, με περιεκτικότητα 0,00239% στον φλοιό, υπάρχει κυρίως στον μοναζίτη και στον μπαστοναϊσίτη. Υπάρχουν επτά ισότοπα νεοδυμίου στη φύση: νεοδύμιο 142, 143, 144, 145, 146, 148 και 150, μεταξύ των οποίων το νεοδύμιο 142 έχει την υψηλότερη περιεκτικότητα. Με τη γέννηση του πρασεοδύμιου, το νεοδύμιο δημιουργήθηκε. Η άφιξη του νεοδυμίου ενεργοποίησε το πεδίο των σπάνιων γαιών και έπαιξε σημαντικό ρόλο σε αυτό. Και επηρεάζει την αγορά των σπάνιων γαιών.

Ανακάλυψη νεοδυμίου

Karl Orvon Welsbach (1858-1929), ο ανακαλυπτής του νεοδυμίου

Το 1885, ο Αυστριακός χημικός Carl Orvon Welsbach Carl Auer von Welsbach ανακάλυψε το νεοδύμιο στη Βιέννη. Διαχώρισε το νεοδύμιο και το πρασεοδύμιο από συμμετρικά υλικά νεοδυμίου διαχωρίζοντας και κρυσταλλώνοντας το τετραένυδρο νιτρικό αμμώνιο από το νιτρικό οξύ, και ταυτόχρονα το διαχώρισε με φασματική ανάλυση, αλλά δεν διαχωρίστηκε σε σχετικά καθαρή μορφή μέχρι το 1925.

Από τη δεκαετία του 1950, το νεοδύμιο υψηλής καθαρότητας (πάνω από 99%) λαμβανόταν κυρίως με τη διαδικασία ανταλλαγής ιόντων του μοναζίτη. Το ίδιο το μέταλλο λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση του άλατος αλογονιδίου του. Προς το παρόν, το μεγαλύτερο μέρος του νεοδύμιου εκχυλίζεται από (Ce,La,Nd,Pr)CO3F σε ναθανίτη basta και καθαρίζεται με εκχύλιση με διαλύτη. Ο καθαρισμός ανταλλαγής ιόντων διατηρεί την υψηλότερη καθαρότητα (συνήθως > 99,99%) για προετοιμασία. Επειδή είναι δύσκολο να αφαιρεθεί το τελευταίο ίχνος πρασεοδυμίου στην εποχή που η κατασκευή εξαρτάται από την τεχνολογία κρυστάλλωσης σταδίου, το πρώιμο γυαλί νεοδυμίου που κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1930 έχει πιο καθαρό μωβ χρώμα και πιο κόκκινο ή πορτοκαλί χρωματικό τόνο από τη μοντέρνα έκδοση.

Μεταλλικό νεοδύμιο

Το μεταλλικό νεοδύμιο έχει λαμπερή ασημί μεταλλική λάμψη, σημείο τήξης 1024°C, πυκνότητα 7.004 g/cm και παραμαγνητισμό. Το νεοδύμιο είναι ένα από τα πιο ενεργά μέταλλα σπάνιων γαιών, το οποίο οξειδώνεται γρήγορα και σκουραίνει στον αέρα, στη συνέχεια σχηματίζει ένα στρώμα οξειδίου και στη συνέχεια αποκολλάται, εκθέτοντας το μέταλλο σε περαιτέρω οξείδωση. Επομένως, το δείγμα νεοδυμίου με μέγεθος ενός εκατοστού οξειδώνεται πλήρως μέσα σε ένα χρόνο. Αντιδρά αργά στο κρύο νερό και γρήγορα στο ζεστό νερό.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση νεοδυμίου

Ηλεκτρονική διαμόρφωση:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

Η απόδοση λέιζερ του νεοδυμίου προκαλείται από τη μετάβαση των τροχιακών ηλεκτρονίων 4f μεταξύ διαφορετικών ενεργειακών επιπέδων. Αυτό το υλικό λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως στην επικοινωνία, την αποθήκευση πληροφοριών, την ιατρική περίθαλψη, τη μηχανική κατεργασία κ.λπ. Μεταξύ αυτών, ο γρανάτης αλουμινίου υττρίου Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) χρησιμοποιείται ευρέως με εξαιρετική απόδοση και ο γρανάτης γαδολίνιου σκανδίου γαλλίου με πρόσμειξη Nd με υψηλότερη αποδοτικότητα.

Εφαρμογή Νεοδυμίου

Ο μεγαλύτερος χρήστης νεοδυμίου είναι το υλικό μόνιμου μαγνήτη NdFeB. Ο μαγνήτης NdFeB ονομάζεται «ο βασιλιάς των μόνιμων μαγνητών» λόγω του προϊόντος υψηλής μαγνητικής ενέργειας του. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρονικά, μηχανήματα και άλλες βιομηχανίες για την εξαιρετική του απόδοση. Ο Francis Wall, καθηγητής εφαρμοσμένης εξόρυξης στο Cumberland School of Mining, University of Exeter, UK, δήλωσε: «Όσον αφορά τους μαγνήτες, δεν υπάρχει πραγματικά τίποτα που να μπορεί να ανταγωνιστεί το νεοδύμιο. Η επιτυχημένη ανάπτυξη του Alpha Magnetic Spectrometer δείχνει ότι οι μαγνητικές ιδιότητες των μαγνητών NdFeB στην Κίνα έχουν εισέλθει σε επίπεδο παγκόσμιας κλάσης.

Μαγνήτης νεοδυμίου σε σκληρό δίσκο

Το νεοδύμιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή κεραμικών, λαμπερό μοβ γυαλί, τεχνητό ρουμπίνι σε λέιζερ και ειδικό γυαλί που μπορεί να φιλτράρει τις υπέρυθρες ακτίνες. Χρησιμοποιείται μαζί με πρασεοδύμιο για την κατασκευή γυαλιών για φυσητήρες γυαλιού.

Η προσθήκη 1,5% ~ 2,5% νανοξειδίου του νεοδυμίου σε κράμα μαγνησίου ή αλουμινίου μπορεί να βελτιώσει την απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία, την αεροστεγανότητα και την αντίσταση στη διάβρωση του κράματος και χρησιμοποιείται ευρέως ως αεροδιαστημικό υλικό για την αεροπορία.

Ο γρανάτης αλουμινίου νανο-υττριίου με πρόσμιξη με οξείδιο νανο-νεοδυμίου παράγει δέσμη λέιζερ βραχέων κυμάτων, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για τη συγκόλληση και την κοπή λεπτών υλικών με πάχος κάτω από 10 mm στη βιομηχανία.

Ράβδος λέιζερ Nd:YAG

Στην ιατρική περίθαλψη, το λέιζερ γρανάτη αλουμινίου νανο υττρίου με νάνο οξείδιο νεοδυμίου χρησιμοποιείται για την αφαίρεση χειρουργικών πληγών ή την απολύμανση των πληγών αντί για χειρουργικά μαχαίρια.

Το γυαλί νεοδυμίου κατασκευάζεται με την προσθήκη οξειδίου του νεοδυμίου στο τήγμα γυαλιού. Η λεβάντα εμφανίζεται συνήθως σε γυαλί νεοδυμίου κάτω από το ηλιακό φως ή τη λάμπα πυρακτώσεως, αλλά το ανοιχτό μπλε εμφανίζεται κάτω από το φωτισμό της λάμπας φθορισμού. Το νεοδύμιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χρωματίσει ευαίσθητες αποχρώσεις γυαλιού όπως το καθαρό βιολετί, το κόκκινο του κρασιού και το ζεστό γκρι.

γυαλί νεοδυμίου

Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας και την επέκταση και επέκταση της επιστήμης και τεχνολογίας των σπάνιων γαιών, το νεοδύμιο θα έχει ευρύτερο χώρο χρήσης