Haruldaste muldmetallide nanomaterjalid
Haruldaste muldmetallide nanomaterjalide haruldaste muldmetallide elementidel on ainulaadne 4F alakihiline elektrooniline struktuur, suur aatommagnetiline hetk, tugeva spinni orbiidi sidumise ja muud omadused, mille tulemuseks on väga rikkalik optiline, elektriline, magnetiline ja muid omadusi. Need on hädavajalikud strateegilised materjalid kogu maailma riikide jaoks, et muuta traditsioonilisi tööstusi ja arendada kõrgtehnoloogiat ning neid tuntakse kui "uute materjalide aardemaja".
Lisaks rakendustele traditsioonilistes valdkondades nagu metallurgiamasinad, naftakeemia, klaas keraamika ja kerged tekstiilid,haruldased muldmetallidOn ka peamised tugimaterjalid sellistes arenevates valdkondades nagu puhas energia, suured sõidukid, uued energiasõidukid, pooljuhtide valgustus ja uued väljapanekud, mis on tihedalt seotud inimeluga.
Pärast aastakümneid kestnud arengut on haruldaste muldmetallidega seotud uuringute fookus nihkunud vastavalt haruldaste haruldaste ühekordsete haruldaste muldmetallide sulatamisest ja eraldamisest magnetismi, optika, elektri, energia salvestamise, katalüüsi, biomeditsiini ja muude põldude korral. Ühest küljest on materjalisüsteemis suurem suundumus haruldaste muldmetallide komposiitmaterjalide suhtes; Teisest küljest on see rohkem keskendunud madala mõõtmega funktsionaalsetele kristallmaterjalidele morfoloogia osas. Eriti moodsa nanoteaduse väljatöötamisel, ühendades nanomaterjalide väikeste suurusjärgus, kvantiefektid, pinnamõjud ja liidesefektid, on haruldaste muldmetallide elementide ainulaadsete elektrooniliste kihtide struktuuri omadustega, haruldaste muldmetallide nanomaterjalidel on palju uudseid omadusi, mis erinevad traditsioonilistest materjalidest, maksimeerides selle suurepärase materjali materjalide suurepärase tootluse ja laiendades selle rakendamist traditsiooniliste ja uute materjalides.
Praegu on peamiselt järgmisi väga paljutõotavaid haruldaste muldmetallide nanomaterjalid, nimelt haruldased nano luminestsentsmaterjalid, haruldased nano katalüütilised materjalid, haruldaste muldmetallide nano magnetilised materjalid,nano tseeriumoksiidultraviolettvarjutusmaterjalid ja muud nano funktsionaalsed materjalid.
Nr 1Haruldaste muldmetallide nano luminestsentsmaterjalid
01. haruldane muldmetalli orgaaniline-anorgaaniline hübriidne luminestsents nanomaterjal
Komposiitmaterjalid ühendavad molekulaarsel tasemel erinevad funktsionaalsed ühikud, et saavutada täiendavaid ja optimeeritud funktsioone. Orgaanilisel anorgaanilisel hübriidmaterjal on orgaaniliste ja anorgaaniliste komponentide funktsioonid, mis näitab head mehaanilist stabiilsust, paindlikkust, soojusstabiilsust ja suurepärast töötletavust.
Haruldane muldkehaKompleksidel on palju eeliseid, näiteks kõrge värvi puhtus, ergastatud oleku pikk eluiga, kõrge kvantsaak ja rikkalikud emissioonispektriliinid. Neid kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades, näiteks kuva, optilise lainejuhi võimendus, tahkislaserid, biomarker ja käsimüügivastane. Kuid haruldaste muldmetallide komplekside madal fototermiline stabiilsus ja halb töötletavus takistavad nende rakendust ja reklaami tõsiselt. Haruldaste muldmetallide komplekside kombineerimine anorgaaniliste maatriksitega heade mehaaniliste omaduste ja stabiilsusega on tõhus viis haruldaste muldmetallide komplekside luminestsentsomaduste parandamiseks.
Alates haruldaste muldmetallide orgaanilise anorgaanilise hübriidmaterjali väljatöötamisest näitavad nende arengusuundumused järgmisi omadusi:
① Keemilise dopingumeetodi abil saadud hübriidmaterjal on stabiilsed aktiivsed komponendid, kõrge dopingukogus ja komponentide ühtlane jaotus;
② muutmine üksikutelt funktsionaalsetest materjalidest multifunktsionaalseteks materjalideks, arendades multifunktsionaalseid materjale, et muuta nende rakendused ulatuslikumaks;
③ Maatriks on mitmekesine, peamiselt ränidioksiidist erinevate substraatideni nagu titaandioksiid, orgaanilised polümeerid, savi ja ioonvedelikud.
02. Valge juhitud haruldane muld muid luminestsentsmaterjal
Võrreldes olemasolevate valgustustehnoloogiatega, on pooljuhtide valgustustoodetel, näiteks valgust kiirgavatel dioodidel (LED) eeliseid, nagu pikk kasutusaega, väike energiatarbimine, kõrge helendav efektiivsus, elavhõbedavaba, UV-vaba ja stabiilne töö. Neid peetakse "neljanda põlvkonna valgusallikaks" pärast hõõglampe, fluorestsentslampe ja ülitugevaid gaasilampid (HIDS).
Valge LED koosneb kiipidest, substraatidest, fosforitest ja autojuhtidest. Haruldaste mure muretalliline fluorestsentspulber mängib valge LED -i jõudluses üliolulist rolli. Viimastel aastatel on valged LED -fosforites tehtud palju uurimistööd ja on tehtud suurepäraseid edusamme:
① Sinise LED (460M) ergastatud uut tüüpi fosfori väljatöötamine on teinud sinistes LED -kiipides kasutatava YAO2CE (YAG: CE) dopingu- ja modifitseerimise uuringuid valguse efektiivsuse ja värvide renderdamise parandamiseks;
② Ultraviolettvalguse (400m) või ultraviolettvalguse (360 mm) ergastatud uute fluorestsentspulbrite väljatöötamine on süstemaatiliselt uurinud punase ja rohelise sinise fluorestsentspulbri koostist, struktuuri ja spektraalseid omadusi, samuti kolme fluorestsentspulbri erinevaid suhteid, et saada valget liidet erinevate värvide temperatuuridega;
③ Fluorestsentspulbri ettevalmistamisprotsessis, näiteks ettevalmistamise protsessi ettevalmistamise protsessi põhiküsimustes on tehtud täiendavat tööd, näiteks fluorestsentspulbri kvaliteedi ja stabiilsuse tagamiseks.
Lisaks võtab valge tuli LED peamiselt läbi fluorestsentspulbri ja silikooni segapakendiprotsessi. Fluorestsentspulbri kehva soojusjuhtivuse tõttu kuumeneb seade pikaajalise tööaja tõttu, põhjustades silikooni vananemist ja lühendades seadme kasutusaja. See probleem on eriti tõsine suure võimsusega valgete valguse LED-de korral. Kaugpakend on üks viis selle probleemi lahendamiseks, kinnitades fluorestsentspulbri substraadile ja eraldades selle sinise LED -valgusallikast, vähendades seeläbi kiibi tekitatud soojuse mõju fluorestsentspulbri luminestsentsile. Kui haruldaste muldmetallide fluorestsents-keraamika omadused on kõrge soojusjuhtivuse, kõrge korrosioonikindluse, kõrge stabiilsuse ja suurepärase optilise väljundi jõudluse omadused, suudavad nad paremini täita suure energiatihedusega suure võimsusega valge LED-i rakendusnõudeid. Kõrge paagutamise ja kõrge hajumisega mikro nanopulbrid on muutunud oluliseks eelduseks suure läbipaistvusega haruldaste muldmetallide optiliste funktsionaalsete keraamikate valmistamiseks, millel on kõrge optiline väljund.
03
UpVonversion Luminestsents on eriline luminestsentsiprotsess, mida iseloomustab mitme madala energiaga footoni imendumine luminestsentsmaterjalide ja suure energiatarbega footoni emissiooni tekke abil. Võrreldes traditsiooniliste orgaaniliste värvainemolekulidega või kvantpunktidega, on haruldaste muldmetallide ülesvõtmise luminestsentsi nanomaterjalidel palju eeliseid, näiteks suured antivastased nihked, kitsas emissiooniriba, hea stabiilsus, madal toksilisus, kõrge kudede tungimise sügavus ja madala spontaanse fluorestsentsi häired. Neil on biomeditsiini valdkonnas laialdased rakenduse väljavaated.
Viimastel aastatel on haruldaste muldmetallide ülesvõtmise luminestsents nanomaterjalid teinud märkimisväärseid edusamme sünteesi, pinna modifitseerimise, pinna funktsionaliseerimise ja biomeditsiiniliste rakenduste osas. Inimesed parandavad materjalide luminestsentsi jõudlust, optimeerides oma koostist, faasi olekut, suurust jms nanomõõtmetes ja ühendades südamiku/kesta struktuuri, et vähendada luminestsentsi kustutamiskeskust, et suurendada ülemineku tõenäosust. Keemilise modifikatsiooni abil looge hea biosobivusega tehnoloogiad toksilisuse vähendamiseks ja välja töötage kujundusmeetodid luminestseeruvate elavate rakkude ja in vivo muutmiseks; Töötage välja tõhusad ja ohutud bioloogilised sidumismeetodid, mis põhinevad erinevate rakenduste vajadustel (immuuntuvastusrakud, in vivo fluorestsents -kuvamine, fotodünaamiline ravi, fototermiline teraapia, fotokontrollitud ravimid jne).
Sellel uuringul on tohutu rakenduspotentsiaal ja majanduslikud eelised ning sellel on oluline teaduslik tähtsus nanomeditsiini arendamisel, inimeste tervise edendamisel ja sotsiaalsel arengul.
Nr 2 haruldaste muldmetallide nano magnetilised materjalid
Kärbakeelne püsimagnetimaterjalid on läbi elanud kolm arenguetappi: SMCO5, SM2CO7 ja ND2FE14B. Kiirelt kustutatud NDFEB -i magnetpulbrina ühendatud püsimagnetimaterjalide jaoks on tera suurus vahemikus 20 nm kuni 50 nm, muutes selle tüüpiliseks nanokristalliliseks haruldase muldmetalli püsimagnetimaterjaliks.
Haruldaste muldmetallide nanomagnetilistel materjalidel on omadused väikesed, ühe domeeni struktuuri ja kõrge sunniviisilisusega. Magnetiliste salvestusmaterjalide kasutamine võib parandada signaali-müra suhet ja pildikvaliteeti. Väikese suuruse ja kõrge töökindluse tõttu on selle kasutamine mikromootorisüsteemides oluline suund lennunduse, kosmose ja meremootorite uue põlvkonna arendamiseks. Magnetilise mälu, magnetilise vedeliku, hiiglaslike magnetotakiste materjalide jaoks saab jõudlust märkimisväärselt parandada, muutes seadmed suure jõudlusega ja miniatuurseks.
Nr 3Haruldane nanokatalüütilised materjalid
Haruldaste muldmetallide katalüütilised materjalid hõlmavad peaaegu kõiki katalüütilisi reaktsioone. Pinnamõjude, mahu ja kvantsuuruse efektide tõttu on haruldaste muldmetallide nanotehnoloogia üha enam tähelepanu pälvinud. Paljudes keemilistes reaktsioonides kasutatakse haruldaste muldmetallide katalüsaatoreid. Haruldaste muldmetallide nanokatalüsaatorite kasutamisel paranevad katalüütiline aktiivsus ja tõhusus oluliselt.
Haruldaste muldmetallide nanokatalüsaatoreid kasutatakse tavaliselt naftakatalüütilises pragunemises ja autotööstuse heitgaaside puhastamisel. Kõige sagedamini kasutatavad haruldased mure muid nanokatalüütilised materjalid onTegevjuht2jaLA2O3, mida saab kasutada katalüsaatorite ja promootoritena, samuti katalüsaatori kandjatena.
Nr 4Nano tseeriumoksiidultraviolettvarjutusmaterjal
Nano -tseeriumoksiidi tuntakse kolmanda põlvkonna ultraviolettkiirguse eraldamise ainena, millel on hea isolatsiooniefekt ja kõrge läbilaskvus. Kosmeetika puhul tuleb UV -isoleerimisainena kasutada madalat katalüütilist aktiivsust Nano Ceria. Seetõttu on Nano Ceriumoksiidi ultraviolettkilbimismaterjalide turu tähelepanu ja tunnustamine kõrge. Integreeritud vooluringi integreerimise pidev parandamine nõuab uusi materjale integreeritud vooluahela valmistamise protsesside jaoks. Uutel materjalidel on kõrgemad nõuded poleerimisvedelike jaoks ja pooljuhtide haruldaste muldmetallide poleerimisvedelikud peavad seda nõuet vastama, kiirema poleerimiskiiruse ja vähem poleerimismahuga. Nano haruldaste muldmetallide poleerimismaterjalidel on lai turg.
Autode omandiõiguse oluline suurenemine on põhjustanud tõsist õhusaastet ja auto heitgaaside puhastuskatalüsaatorite paigaldamine on kõige tõhusam viis heitgaasi reostuse kontrollimiseks. Nano tseeriumi tsirkooniumkomposiitoksiidid mängivad olulist rolli sabagaasi puhastamise kvaliteedi parandamisel.
Nr.5 Muud nano funktsionaalsed materjalid
01. haruldaste muldmetallide nano keraamilised materjalid
Nano keraamiline pulber võib märkimisväärselt vähendada paagutamise temperatuuri, mis on 200 ℃ ~ 300 ℃ madalam kui sama koostisega mitte nano keraamilise pulbri oma. Nano CeO2 lisamine keraamikale võib vähendada paagutamise temperatuuri, pärssida võre kasvu ja parandada keraamika tihedust. Lisades haruldaste muldmetallide elemente naguY2O3, Tegevjuht2, or LA2O3 to Zro2võib vältida ZRO2 kõrgtemperatuurilise faasi muundamise ja omaksvõtmise ning ZRO2 faasi muundamise karastatud keraamiliste konstruktsioonimaterjalide saamiseks.
Elektrooniline keraamika (elektroonilised andurid, PTC materjalid, mikrolainematerjalid, kondensaatorid, termistorid jne), mis on valmistatud ultrafine või nanomõõtmeline tegevjuht, Y2O3,ND2O3, Sm2o3jne on täiustanud elektri-, soojus- ja stabiilsusomadusi.
Haruldaste muldmetallide aktiveeritud fotokatalüütiliste komposiitmaterjalide lisamine glasuuri valemile võib valmistada haruldaste muldmetallide antibakteriaalset keraamikat.
02.Rare Maa nano õhukesed kilematerjalid
Teaduse ja tehnoloogia väljatöötamisega muutuvad toodete jõudlusnõuded üha rangemaks, nõudes ultrapeenraid, ülikergeid, ülikõrget tihedust ja toodete ülitäpset. Praegu on välja töötatud kolm peamist kategooriat haruldaste muldmetallide nanofilmidest: haruldaste muldmetallide kompleksi nanofilmid, haruldaste muldmehnide nanofilmid ja haruldaste muldmetallide nanosulamifilmid. Haruldaste muldmetallide nanofilmid mängivad olulist rolli ka infotööstuses, katalüüsi, energia, transpordi ja elumeditsiini alal.
Järeldus
Hiina on haruldaste muldmetallide ressursside peamine riik. Haruldaste muldmetallide nanomaterjalide väljatöötamine ja rakendamine on uus viis haruldaste muldmetallide ressursside tõhusaks kasutamiseks. Haruldaste muldmetallide rakenduse ulatuse laiendamiseks ja uute funktsionaalsete materjalide arengu edendamiseks tuleks materjalide teoorias luua uus teoreetiline süsteem, et rahuldada nanoskaala uurimisvajadusi, muuta haruldaste muldmetallide nanomaterjalid paremaks jõudluseks ning võimalikuks uute omaduste ja funktsioonide tekkimiseks.
Postiaeg: 29. mai 20123