Elementoj de rara teroestas nemalhaveblaj por la disvolviĝo de altteknologio kiel nova energio kaj materialoj, kaj havas larĝan aplikan valoron en kampoj kiel aerospaco, nacia defendo kaj milita industrio. La rezultoj de moderna militado indikas ke rarateraj armiloj dominas la batalkampon, rarateraj teknologiaj avantaĝoj reprezentas armeajn teknologiajn avantaĝojn, kaj havi rimedojn estas garantiita. Tial maloftaj teroj ankaŭ fariĝis strategiaj rimedoj, pri kiuj konkuras ĉefaj ekonomioj ĉirkaŭ la mondo, kaj ŝlosilaj krudmaterialoj kiel ekzemple raraj teroj ofte altiĝas al naciaj strategioj. Eŭropo, Japanio, Usono kaj aliaj landoj kaj regionoj pli atentas ŝlosilajn materialojn kiel rara tero. En 2008, rarateraj materialoj estis listigitaj kiel "esenca materialstrategio" fare de la United States Department of Energy (Unuiĝinta Ŝtatoj-Sekcio de Energio); Komence de 2010, Eŭropa Unio anoncis la starigon de strategia rezervo de raraj teroj; En 2007, la japana Ministerio de Edukado, Kulturo, Scienco kaj Teknologio, same kiel la Ministerio de Ekonomio, Industrio kaj Teknologio, jam proponis la "Elementan Strategian Planon" kaj la "Maloftajn Metalajn Alternativajn Materialojn". Ili prenis kontinuajn mezurojn kaj politikojn en rimedoj rezervoj, teknologia progreso, rimedakiro, kaj la serĉo de alternativaj materialoj. Komencante de ĉi tiu artikolo, la redaktoro detale enkondukos la gravajn kaj eĉ nemalhaveblajn historiajn evolumisiojn kaj rolojn de ĉi tiuj maloftaj elementoj.
Terbio apartenas al la kategorio de pezaj raraj teroj, kun malalta abundo en la terkrusto je nur 1,1 ppm.Terbiumoksidorespondecas pri malpli ol 0,01% de la totalaj raraj teroj. Eĉ en la alta itrio-jon-tipo peza malofta erco kun la plej alta enhavo de terbio, la terbio-enhavo nur okupas 1,1-1,2% de la totala rara tero, indikante ke ĝi apartenas al la "nobla" kategorio de maloftaj elementoj. Terbio estas arĝenta griza metalo kun ductileco kaj relative mola teksturo, kiu povas esti tranĉita malfermita per tranĉilo; Fandpunkto 1360 ℃, bolpunkto 3123 ℃, denseco 8229 4kg/m3. Dum pli ol 100 jaroj ekde la malkovro de terbio en 1843, ĝia malabundeco kaj valoro malhelpis ĝian praktikan aplikon por longa tempo. Nur en la pasintaj 30 jaroj terbio montris sian unikan talenton.
La Malkovro de Terbio
Dum la sama periodo kiamlantanoestis malkovrita, Karl G. Mosander de Svedio analizis la komence malkovritanytriokaj publikigis raporton en 1842, klarigante ke la komence malkovrita itria tero ne estis ununura elementa oksido, sed oksido de tri elementoj. En 1843, Mossander malkovris la elementon terbio per sia esplorado pri itria tero. Li ankoraŭ nomis unu el ili itrio-tero kaj unu el ilierbia rusto. Daŭris ĝis 1877 ke ĝi estis oficiale nomita terbio, kun la elementsimbolo Tb. Ĝia nomado venas de la sama fonto kiel itrio, originante de la vilaĝo de Ytterby proksime de Stokholmo, Svedio, kie itrioerco unue estis malkovrita. La eltrovo de terbio kaj du aliaj elementoj, lantano kaj erbio, malfermis la duan pordon al la eltrovo de rarateraj elementoj, markante la duan etapon de ilia malkovro. Ĝi unue estis purigita fare de G. Urban en 1905.
Mossander
Apliko de terbio
La apliko deterbioplejparte implikas altteknologiajn kampojn, kiuj estas teknologiintensaj kaj sciintensaj avangardaj projektoj, same kiel projektoj kun signifaj ekonomiaj avantaĝoj, kun allogaj evoluperspektivoj. La ĉefaj aplikaj areoj inkluzivas: (1) esti uzata en la formo de miksitaj raraj teroj. Ekzemple, ĝi estas uzata kiel rara tero kunmetita sterko kaj nutraĵaldonaĵo por agrikulturo. (2) Aktiviganto por verda pulvoro en tri primaraj fluoreskaj pulvoroj. Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforoj, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kaj terbio estas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj. (3) Uzita kiel magnetooptika stokada materialo. Amorfa metalo terbio transira metalo alojo maldikaj filmoj estis uzataj por produkti alt-efikeca magneto-optikaj diskoj. (4) Fabrikado de magneto-optika vitro. Faraday rotacia vitro enhavanta terbion estas ŝlosila materialo por fabrikado de rotaciiloj, izoliloj kaj cirkuliloj en lasera teknologio. (5) La disvolviĝo kaj disvolviĝo de terbio-disprozio-feromagnetostrikta alojo (TerFenol) malfermis novajn aplikojn por terbio.
Por agrikulturo kaj bredado
Terbio de rara teropovas plibonigi la kvaliton de kultivaĵoj kaj pliigi la indicon de fotosintezo ene de certa koncentriĝintervalo. La kompleksoj de terbio havas altan biologian agadon, kaj la ternaraj kompleksoj de terbio, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, havas bonajn kontraŭbakteriajn kaj bakteriajn efikojn sur Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, kaj Escherichia coli, kun larĝa spektra kontraŭbakteria. propraĵoj. La studo de ĉi tiuj kompleksoj disponigas novan esplordirekton por modernaj baktericidaj medikamentoj.
Uzita en la kampo de luminesko
Modernaj optoelektronikaj materialoj postulas la uzon de tri bazaj koloroj de fosforoj, nome ruĝa, verda kaj blua, kiuj povas esti uzataj por sintezi diversajn kolorojn. Kaj terbio estas nemalhavebla komponanto en multaj altkvalitaj verdaj fluoreskaj pulvoroj. Se la naskiĝo de malofta tero kolora televido ruĝa fluoreska pulvoro stimulis la postulon de itrio kaj eŭropio, tiam la apliko kaj disvolviĝo de terbio estis antaŭenigitaj de rara tero tri primara verda fluoreska pulvoro por lampoj. En la fruaj 1980-aj jaroj, Philips inventis la unuan kompaktan energiŝparan fluoreskan lampon de la mondo kaj rapide reklamis ĝin tutmonde. Tb3+jonoj povas elsendi verdan lumon kun ondolongo de 545nm, kaj preskaŭ ĉiuj maloftaj verdaj fluoreskaj pulvoroj uzas terbion kiel aktiviganton.
La verda fluoreska pulvoro uzata por koloraj televidaj katodradaj tuboj (CRT) ĉiam estis ĉefe bazita sur malmultekosta kaj efika zinka sulfido, sed terbia pulvoro ĉiam estis uzata kiel projekcia kolora televida verda pulvoro, kiel Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, kaj LaOBr: Tb3+. Kun la evoluo de granda ekrana altdifina televido (HDTV), alt-efikecaj verdaj fluoreskaj pulvoroj por CRT-oj ankaŭ estas evoluigitaj. Ekzemple, hibrida verda fluoreska pulvoro estis evoluigita eksterlande, konsistante el Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, kaj Y2SiO5: Tb3+, kiuj havas bonegan lumineskan efikecon ĉe alta kurenta denseco.
La tradicia rentgena fluoreska pulvoro estas kalcia volframato. En la 1970-aj jaroj kaj 1980-aj jaroj, maloftaj teraj fluoreskaj pulvoroj por sentivigaj ekranoj estis evoluigitaj, kiel terbio aktivigita lantana sulfidoksido, terbio aktivigita lantana bromuroksido (por verdaj ekranoj), kaj terbio aktivigita yttria sulfidoksido. Kompare kun kalcia tungstato, rara tero fluoreska pulvoro povas redukti la tempon de rentgenradiado por pacientoj je 80%, plibonigi la rezolucion de rentgenaj filmoj, plilongigi la vivdaŭron de rentgenaj tuboj kaj redukti energikonsumon. Terbio ankaŭ estas uzata kiel fluoreska pulvora aktiviganto por medicinaj rentgenaj plibonigaj ekranoj, kio povas multe plibonigi la sentemon de rentgena konvertiĝo en optikaj bildoj, plibonigi la klarecon de rentgenaj filmoj kaj multe redukti la eksponan dozon de ikso-radio. radioj al la homa korpo (pli ol 50%).
Terbioankaŭ estas uzata kiel aktivilo en la blanka LED-fosforo ekscitita de blua lumo por nova duonkondukta lumigado. Ĝi povas esti uzata por produkti terbiajn aluminiajn magneto-optikajn kristalajn fosforojn, uzante bluajn elsendajn diodojn kiel ekscitajn lumfontojn, kaj la generita fluoreskeco estas miksita kun la ekscita lumo por produkti puran blankan lumon.
La elektrolumineskaj materialoj faritaj el terbio ĉefe inkluzivas zinksulfidan verdan fluoreskan pulvoron kun terbio kiel aktiviganto. Sub ultraviola surradiado, organikaj kompleksoj de terbio povas elsendi fortan verdan fluoreskecon kaj povas esti uzataj kiel maldikfilmaj elektrolumineskaj materialoj. Kvankam signifa progreso estis farita en la studo de maloftaj organikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj, ankoraŭ estas certa breĉo de praktikeco, kaj esplorado pri maloftaj teraj organikaj kompleksaj elektrolumineskaj maldikaj filmoj kaj aparatoj ankoraŭ estas en profundo.
La fluoreskeckarakterizaĵoj de terbio ankaŭ estas utiligitaj kiel fluoreskecsondiloj. La interagado inter ofloxacin terbio (Tb3+) komplekso kaj deoksiribonukleika acido (DNA) estis studita uzante fluoreskecon kaj sorbadspektrojn, kiel ekzemple la fluoreskecsondilo de ofloxacin terbio (Tb3+). La rezultoj montris, ke la ofloxacin Tb3+-sondilo povas formi sulkan ligon kun DNA-molekuloj, kaj deoksiribonukleika acido povas signife plibonigi la fluoreskecon de la ofloxacin Tb3+-sistemo. Surbaze de tiu ŝanĝo, desoksirribonukleika acido povas esti determinita.
Por magnetooptikaj materialoj
Materialoj kun Faraday-efiko, ankaŭ konataj kiel magneto-optikaj materialoj, estas vaste uzataj en laseroj kaj aliaj optikaj aparatoj. Estas du oftaj specoj de magnetooptikaj materialoj: magnetooptikaj kristaloj kaj magnetooptika vitro. Inter ili, magneto-optikaj kristaloj (kiel yttria fera grenato kaj terbio-galia grenato) havas la avantaĝojn de alĝustigebla operacia frekvenco kaj alta termika stabileco, sed ili estas multekostaj kaj malfacile fabrikeblaj. Krome, multaj magneto-optikaj kristaloj kun altaj Faraday rotacianguloj havas altan sorbadon en la mallonga ondo-intervalo, kiu limigas ilian uzon. Kompare kun magnetooptikaj kristaloj, magnetooptika vitro havas la avantaĝon de alta transmitance kaj estas facile transformebla en grandajn blokojn aŭ fibrojn. Nuntempe, magneto-optikaj okulvitroj kun alta Faraday-efiko estas ĉefe raraj terjonaj dopitaj okulvitroj.
Uzita por magnetooptikaj stokaj materialoj
En la lastaj jaroj, kun la rapida disvolviĝo de plurmedia kaj oficeja aŭtomatigo, la postulo de novaj altkapacaj magnetaj diskoj pliiĝis. Amorfa metalo terbio transira metalo alojo maldikaj filmoj estis uzataj por produkti alt-efikeca magneto-optikaj diskoj. Inter ili, la maldika filmo de alojo TbFeCo havas la plej bonan rendimenton. Terbio-bazitaj magneto-optikaj materialoj estis produktitaj grandskale, kaj magneto-optikaj diskoj faritaj el ili estas utiligitaj kiel komputilaj stokadkomponentoj, kun stoka kapacito pliigita je 10-15 fojojn. Ili havas la avantaĝojn de granda kapacito kaj rapida alirrapideco, kaj povas esti viŝitaj kaj kovritaj dekmiloj da fojoj kiam uzataj por alt-densecaj optikaj diskoj. Ili estas gravaj materialoj en elektronika informa stokado teknologio. La plej ofte uzita magneto-optika materialo en la videblaj kaj preskaŭ-infraruĝaj grupoj estas Terbium Gallium Grenat (TGG) ununura kristalo, kio estas la plej bona magneto-optika materialo por farado de Faraday-rotaciiloj kaj izoliloj.
Por magneta optika vitro
Faraday magnetooptika vitro havas bonan travideblecon kaj izotropion en la videblaj kaj infraruĝaj regionoj, kaj povas formi diversajn kompleksajn formojn. Estas facile produkti grandgrandajn produktojn kaj povas esti tirita en optikajn fibrojn. Tial, ĝi havas larĝajn aplikajn perspektivojn en magnetooptikaj aparatoj kiel magnetooptikaj izoliloj, magnetooptikaj moduliloj kaj fibro-optikaj kurentsensiloj. Pro ĝia granda magneta momento kaj malgranda sorba koeficiento en la videbla kaj infraruĝa gamo, Tb3+jonoj fariĝis ofte uzataj rarateraj jonoj en magnetoptikaj okulvitroj.
Terbio-disprozio-feromagnetostrikta alojo
Fine de la 20-a jarcento, kun la daŭra profundiĝo de la monda teknologia revolucio, novaj maloftaj teraj aplikaj materialoj rapide aperis. En 1984, Iowa State University, la Laboratorio Ames de la Usona Sekcio de Energio, kaj la Usona Mararmeo-Surfacaj Armiloj-Esplorcentro (de kiu venis la ĉefa personaro de la poste establita Edge Technology Corporation (ET REMA)) kunlaboris por evoluigi novan maloftan. tero inteligenta materialo, nome terbio disprozio feromagneta magnetostrikta materialo. Ĉi tiu nova inteligenta materialo havas bonegajn karakterizaĵojn por rapide konverti elektran energion en mekanikan energion. La subakvaj kaj elektro-akustikaj transduktiloj faritaj el ĉi tiu giganta magnetostrikta materialo estis sukcese agorditaj en maramea ekipaĵo, naftoputo-detektaj laŭtparoliloj, bruo kaj vibradokontrolsistemoj, kaj oceanesplorado kaj subteraj komunikadosistemoj. Tial, tuj kiam la terbia disprozio fera giganta magnetostrikta materialo naskiĝis, ĝi ricevis vastan atenton de industrilandoj ĉirkaŭ la mondo. Edge Technologies en Usono komencis produkti terbiajn disprozioferajn gigantajn magnetostriktajn materialojn en 1989 kaj nomis ilin Terfenol D. Poste, Svedio, Japanio, Rusio, Britio, kaj Aŭstralio ankaŭ evoluigis terbiumdisprozioferajn gigantajn magnetostriktajn materialojn.
De la historio de la evoluo de ĉi tiu materialo en Usono, kaj la invento de la materialo kaj ĝiaj fruaj monopolismaj aplikoj estas rekte rilataj al la militindustrio (kiel ekzemple la mararmeo). Kvankam la militistaj kaj defendaj departementoj de Ĉinio iom post iom plifortigas sian komprenon pri tiu ĉi materialo. Tamen, kun la signifa plifortigo de la ampleksa nacia forto de Ĉinio, la postulo por atingi militan konkurencivan strategion de la 21-a jarcento kaj plibonigi ekipaĵnivelojn certe estos tre urĝa. Tial, la ĝeneraligita uzo de terbiumdisprozio fera giganta magnetostrikta materialo fare de armeaj kaj nacidefendaj departementoj estos historia neceso.
Resume, la multaj bonegaj propraĵoj deterbiofaru ĝin nemalhavebla membro de multaj funkciaj materialoj kaj neanstataŭebla pozicio en iuj aplikaj kampoj. Tamen, pro la alta prezo de terbio, homoj studis kiel eviti kaj minimumigi la uzon de terbio por redukti produktokostojn. Ekzemple, maloftaj teraj magneto-optikaj materialoj ankaŭ devus uzi malaltkostan disprozia ferkobalton aŭ gadolinian terbiumkobalton kiel eble plej multe; Provu redukti la enhavon de terbio en la verda fluoreska pulvoro, kiu devas esti uzata. Prezo fariĝis grava faktoro limiganta la ĝeneraligitan uzon de terbio. Sed multaj funkciaj materialoj ne povas fari sen ĝi, do ni devas aliĝi al la principo "uzi bonan ŝtalon sur la klingo" kaj provi ŝpari la uzon de terbio kiel eble plej multe.
Afiŝtempo: Aŭg-07-2023