Lur arraroen nanomaterialak Lur arraroen elementuek 4f azpi-geruzaren egitura elektroniko berezia dute, momentu magnetiko atomiko handia, bira-orbitaren akoplamendu sendoa eta beste ezaugarri batzuk dituzte, eta, ondorioz, propietate optiko, elektriko, magnetiko eta bestelako oso aberatsak dituzte. Mundu osoko herrialdeentzat ezinbesteko material estrategikoak dira industria tradizionalak eraldatzeko eta goi-teknologia garatzeko, eta "material berrien altxorra" bezala ezagutzen dira.
Metalgintzako makineria, petrokimika, beira zeramika eta ehun arinak bezalako esparru tradizionaletan dituen aplikazioez gain,lur arraroakgaratzen ari diren arloetan ere funtsezko euskarri-materialak dira, hala nola, energia garbia, ibilgailu handiak, energia berrien ibilgailuak, erdieroaleen argiztapena eta pantaila berriak, gizakiaren bizitzarekin estu lotuta.
Hamarkadetako garapenaren ondoren, lur arraroen inguruko ikerketaren ardatza garbitasun handiko lur arraro bakarren urtzetik eta bereiztetik lur arraroen goi-teknologiako aplikazioetara aldatu da magnetismoan, optikan, elektrizitatean, energia biltegiratzean, katalisian, biomedikuntzan, eta beste arlo batzuk. Alde batetik, material-sisteman lur arraroen material konposatuen aldeko joera handiagoa dago; Bestalde, morfologiari dagokionez dimentsio baxuko material kristaldun funtzionaletan zentratuago dago. Batez ere, nanozientzia modernoaren garapenarekin, nanomaterialen tamaina txikiko efektuak, efektu kuantikoak, gainazaleko efektuak eta interfaze-efektuak lur arraroen elementuen geruza elektronikoen egitura bereziekin konbinatuz, lur arraroen nanomaterialek material tradizionalen ezaugarri berri ugari erakusten dituzte, maximizatuz. lur arraroen materialen errendimendu bikaina eta bere aplikazioa are gehiago zabaldu material tradizionalen eta goi-teknologiako fabrikazio berrien alorretan.
Gaur egun, itxaropen handiko lur arraroen nanomaterial hauek daude batez ere, hots, lur arraroak nano luminiszenteak, lur arraroak nano material katalitikoak, lur arraroak nano material magnetikoak,nano cerio oxidoaultramoreak babesteko materialak eta beste material nano funtzional batzuk.
1. zenbakiaLur arraroak nano luminiszenteak materialak
01. Lur arraroak nanomaterial luminiszente hibrido organiko-inorganikoak
Material konposatuek unitate funtzional desberdinak konbinatzen dituzte maila molekularrean, funtzio osagarriak eta optimizatuak lortzeko. Material hibrido ez-organiko organikoek osagai organiko eta inorganikoen funtzioak dituzte, egonkortasun mekaniko ona, malgutasuna, egonkortasun termikoa eta prozesagarritasun bikaina erakutsiz.
Lur arraroakonplexuek abantaila asko dituzte, hala nola kolore-garbitasun handia, egoera kitzikatuaren bizitza luzea, etekin kuantiko handia eta emisio-espektro-lerro aberatsak. Alor askotan oso erabiliak dira, hala nola, pantailan, uhin-gida optikoen anplifikazioan, egoera solidoko laserrak, biomarkatzaileak eta faltsutzearen aurkakoak. Hala ere, lur arraroen konplexuen egonkortasun fototermiko baxuak eta prozesagarritasun eskasak larriki oztopatzen dute haien aplikazioa eta sustapena. Lur arraroen konplexuak propietate mekaniko onak eta egonkortasuna duten matrize inorganikoekin konbinatzea lur arraroen konplexuen propietate luminiszenteak hobetzeko modu eraginkorra da.
Lur arraroen material hibrido organiko ez-organikoa garatu zenetik, haien garapen-joerek ezaugarri hauek erakusten dituzte:
① Dopatze-metodo kimikoaren bidez lortutako material hibridoak osagai aktibo egonkorrak ditu, dopin kopuru handia eta osagaien banaketa uniformea;
② Material funtzional bakarretik funtzio anitzeko materialetara eraldatzea, funtzio anitzeko materialak garatuz haien aplikazioak zabalagoak izan daitezen;
③ Matrizea askotarikoa da, batez ere silizetik hasi eta hainbat substraturaino, hala nola titanio dioxidoa, polimero organikoak, buztinak eta likido ionikoak.
02. LED zuria lur arraroen material luminiszentea
Dauden argiztapen-teknologiekin alderatuta, erdieroaleen argiztapen-produktuek, hala nola, argi-igorle-diodoak (LED) abantailak dituzte, hala nola bizitza luzea, energia-kontsumo txikia, argi-eraginkortasun handia, merkuriorik gabekoa, UVrik gabekoa eta funtzionamendu egonkorra. "Laugarren belaunaldiko argi-iturri"tzat hartzen dira goritasun-lanparak, fluoreszenteak eta indar handiko gas-deskargako lanparak (HID) ondoren.
LED zuria txip, substratu, fosforo eta kontrolatzailez osatuta dago. Lur arraroen hauts fluoreszenteak funtzio erabakigarria du LED zuriaren errendimenduan. Azken urteotan, ikerketa lan ugari egin da LED fosforo zurietan eta aurrerapen bikainak eman dira:
① LED urdinak (460m) kitzikaturiko fosforo mota berri baten garapenak LED urdineko txipetan erabiltzen den YAO2Ce (YAG: Ce) dopatu eta aldatzeko ikerketak egin ditu argiaren eraginkortasuna eta koloreen errendimendua hobetzeko;
② Argi ultramoreak (400 m) edo argi ultramoreak (360 mm) eragin dituen hauts fluoreszente berrien garapenak sistematikoki aztertu ditu hauts fluoreszente gorri eta berde urdinen konposizioa, egitura eta ezaugarri espektralak, baita hiru hauts fluoreszenteen proportzio desberdinak ere. kolore-tenperatura ezberdineko LED zuria lortzeko;
③ Hauts fluoreszenteak prestatzeko prozesuan oinarrizko gai zientifikoei buruzko lan gehiago egin da, hala nola prestaketa prozesuak fluxuan duen eragina, hauts fluoreszentearen kalitatea eta egonkortasuna bermatzeko.
Horrez gain, LED argi zuriak hauts fluoreszente eta silikonazko ontziratze prozesu mistoa hartzen du batez ere. Hauts fluoreszentearen eroankortasun termiko eskasa dela eta, gailua berotu egingo da lan denbora luzea dela eta, silikona zahartzea eta gailuaren bizitza laburtzea eraginez. Arazo hau bereziki larria da potentzia handiko argi zuriko LEDetan. Urruneko ontziratzea arazo hau konpontzeko modu bat da hauts fluoreszentea substratuari erantsiz eta LED argi-iturri urdinetik bereiziz, eta horrela txipak sortzen duen beroaren eragina murrizten da hauts fluoreszentearen errendimendu luminiszentean. Lur arraroen zeramika fluoreszenteak eroankortasun termiko handiko, korrosioarekiko erresistentzia handiko, egonkortasun handiko eta irteera optikoko errendimendu bikainaren ezaugarriak baditu, hobeto bete ditzakete energia dentsitate handiko potentzia handiko LED zuriaren aplikazio baldintzak. Sinterizazio-jarduera handiko eta sakabanaketa handiko mikro nano-hautsak ezinbesteko baldintza bihurtu dira gardentasun handiko lur arraroen zeramika funtzional optikoak prestatzeko, irteera optikoko errendimendu handikoa.
03.Lur arraroak gorako bihurketa nanomaterial luminiszenteak
Upconversion lumineszentzia lumineszentzia-prozesu mota berezi bat da, material luminiszenteek energia baxuko fotoi anitz xurgatzean eta energia handiko fotoi-igorpenaren sorreran. Tindagai organiko tradizionalaren molekula edo puntu kuantikoekin alderatuta, lur arraroen upconversion nanomaterial luminiszenteak abantaila ugari dituzte, hala nola Stokes-en aurkako desplazamendu handia, emisio-banda estua, egonkortasun ona, toxikotasun txikia, ehunen sartze sakonera handia eta fluoreszentzia espontaneoaren interferentzia baxua. Biomedikuntza arloan aplikazio aukera zabalak dituzte.
Azken urteotan, lur arraroen goranzko bihurketa nanomaterial luminiszenteak aurrerapen handia egin dute sintesian, gainazal aldaketetan, gainazaleko funtzionalizazioan eta aplikazio biomedikoan. Jendeak materialen lumineszentzia-errendimendua hobetzen du, haien konposizioa, fase-egoera, tamaina, etab. nanoeskalan optimizatuz eta nukleoa/shell egitura konbinatuz luminiszentzia itzaltzeko zentroa murrizteko, trantsizio probabilitatea handitzeko. Aldaketa kimikoaren bidez, biobateragarritasun ona duten teknologiak ezartzea toxikotasuna murrizteko, eta irudi-metodoak garatzea zelula bizidun luminiszenteak goranzko bihurtzeko eta in vivorako; Akoplamendu biologikoko metodo eraginkor eta seguruak garatzea, aplikazio ezberdinen beharretan oinarrituta (immune-detekzio-zelulak, in vivo fluoreszentzia-irudiak, terapia fotodinamikoa, terapia fototermikoa, argazki-kontrolatutako askapen sendagaiak, etab.).
Ikerketa honek aplikazio potentzial eta onura ekonomiko izugarriak ditu, eta garrantzi zientifiko garrantzitsua du nanomedikuntzaren garapenerako, giza osasunaren sustapenerako eta aurrerapen sozialerako.
2. zk. Lur arraroak nano material magnetikoak
Lur arraroen iman iraunkorreko materialek hiru garapen fase igaro dituzte: SmCo5, Sm2Co7 eta Nd2Fe14B. Lotutako iman iraunkorreko NdFeB hauts magnetiko azkar gisa, alearen tamaina 20nm-tik 50nm-ra bitartekoa da, lur arraroen iman iraunkor nanokristalinoaren material tipikoa bihurtuz.
Lur arraroen material nanomagnetikoak tamaina txikia, domeinu bakarreko egitura eta koertzibitate handiko ezaugarriak dituzte. Grabaketa magnetikoko materialak erabiltzeak seinale-zarata erlazioa eta irudiaren kalitatea hobetu ditzake. Tamaina txikia eta fidagarritasun handia dela eta, mikromotor sistemetan erabiltzea norabide garrantzitsua da abiazio, aeroespaziala eta itsas motorren belaunaldi berriaren garapenerako. Memoria magnetikorako, fluido magnetikorako, Magneto Erresistentzia erraldoirako materialetarako, errendimendua asko hobetu daiteke, gailuak errendimendu handiko eta miniaturizatu bihurtuz.
3. zenbakiaLur arraroen nanomaterial katalitikoak
Lur arraroen material katalitikoek ia erreakzio katalitiko guztiak hartzen dituzte parte. Gainazaleko efektuak, bolumen efektuak eta tamaina kuantikoko efektuak direla eta, lur arraroen nanoteknologiak gero eta arreta gehiago erakarri du. Erreakzio kimiko askotan, lur arraroen katalizatzaileak erabiltzen dira. Lur arraroen nanokatalizatzaileak erabiltzen badira, jarduera katalitikoa eta eraginkortasuna asko hobetuko dira.
Lur arraroen nanokatalizatzaileak petrolioaren pitzadura katalitikoan eta automobilen ihesen arazketa tratamenduan erabiltzen dira. Gehien erabiltzen diren lur arraroen material nanokatalitikoak diraCeO2etaLa2O3, katalizatzaile eta sustatzaile gisa erabil daitekeena, baita katalizatzaile-eramaile gisa ere.
4. zenbakiaNano cerio oxidoaultramoreak babesteko materiala
Nano cerio oxidoa hirugarren belaunaldiko ultramoreen isolamendu-agente gisa ezagutzen da, isolamendu-efektu ona eta transmisio handikoa. Kosmetikan, jarduera katalitiko baxuko nano ceria UV isolatzaile gisa erabili behar da. Hori dela eta, merkatuaren arreta eta nano zerio oxidoaren babes ultramoreen materialen errekonozimendua handia da. Zirkuitu integratuen integrazioaren etengabeko hobekuntzak material berriak behar ditu zirkuitu integratuko txipak fabrikatzeko prozesuetarako. Material berriek baldintza handiagoak dituzte fluidoak leuntzeko, eta erdieroale arraroen leuntzeko fluidoek baldintza hori bete behar dute, leuntzeko abiadura azkarragoarekin eta leuntzeko bolumen gutxiagorekin. Nano lur arraroak leuntzeko materialek merkatu zabala dute.
Autoen jabetza handitzeak airearen kutsadura larria eragin du, eta autoen ihesak arazteko katalizatzaileak instalatzea da ihes kutsadura kontrolatzeko modurik eraginkorrena. Nano cerio zirkonio oxido konposatuek zeregin garrantzitsua dute isats-gasaren arazketa kalitatea hobetzeko.
5. zk. Beste material nano funtzional batzuk
01. Lur arraroak nano zeramikazko materialak
Nano zeramikazko hautsak sinterizazio-tenperatura nabarmen murrizten du, hau da, 200 ℃ ~ 300 ℃ baxuagoa dena, konposizio bereko nano zeramikazko hautsarena baino. Zeramikari nano CeO2 gehitzeak sinterizazio tenperatura murriztu dezake, sarearen hazkundea galarazi eta zeramikaren dentsitatea hobetu dezake. Lur arraroak bezalako elementuak gehitzeaY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2tenperatura altuko fasearen eraldaketa eta ZrO2 hauskortasuna saihestu ditzake eta ZrO2 faseko eraldaketa zeramikazko egiturazko material gogortuak lor ditzakete.
Zeramika elektronikoak (sentsore elektronikoak, PTC materialak, mikrouhin-materialak, kondentsadoreak, termistoreak, etab.) CeO2, Y2O3, ultrafin edo nanoeskala erabiliz prestatutako zeramika elektronikoak.Nd2O3, Sm2O3, etab.ek propietate elektriko, termiko eta egonkortasun hobetu dituzte.
Glaze formulari lur arraroak aktibatuta dauden material konposatu fotokatalitikoak gehitzeak lur arraroen bakterioen aurkako zeramika presta ditzake.
02.Lur arraroen nano film meheko materialak
Zientzia eta teknologiaren garapenarekin, produktuen errendimendu-eskakizunak gero eta zorrotzagoak dira, produktuen ultra-finak, ultra-meheak, ultra-dentsitate handikoak eta ultra-betetzea eskatzen dutenak. Gaur egun, garatutako lur arraroen nanofilmen hiru kategoria nagusi daude: lur arraroen nanofilm konplexuak, lur arraroen oxidoen nanofilmak eta lur arraroen nanoaleazio filmak. Lur arraroen nanofilmek ere zeregin garrantzitsua dute informazioaren industrian, katalisian, energian, garraioan eta bizi-medikuntzan.
Ondorioa
Txina lur arraroen baliabideetan herrialde garrantzitsu bat da. Lur arraroen nanomaterialen garapena eta aplikazioa lur arraroen baliabideak eraginkortasunez erabiltzeko modu berri bat da. Lur arraroen aplikazio-esparrua zabaltzeko eta material funtzional berrien garapena sustatzeko, materialen teorian sistema teoriko berri bat ezarri behar da nanoeskalako ikerketa beharrak asetzeko, lur arraroen nanomaterialek errendimendu hobea izan dezaten eta agerpena egiteko. propietate eta funtzio berri posibleak.
Argitalpenaren ordua: 2023-05-29