عنصر خاکی کمیاب جادویی: "پادشاه آهنربای دائمی" - نئودیمیم

باستنازیت

نئودیمیم، عدد اتمی 60، وزن اتمی 144.24، با محتوای 0.00239% در پوسته، عمدتاً در مونازیت و باستنزیت وجود دارد. هفت ایزوتوپ نئودیمیم در طبیعت وجود دارد: نئودیمیم 142، 143، 144، 145، 146، 148 و 150 که در این میان نئودیمیم 142 بیشترین مقدار را دارد. با تولد پرازئودیمیم، نئودیمیم به وجود آمد. ورود نئودیمیم میدان خاکی کمیاب را فعال کرد و نقش مهمی در آن ایفا کرد و بر بازار خاکی کمیاب تأثیر گذاشت.

کشف نئودیمیم

کارل اوروون ولسباخ (1858-1929)، کاشف نئودیمیم

در سال 1885 شیمیدان اتریشی کارل اوروون ولسباخ کارل اوئر فون ولسباخ نئودیمیم را در وین کشف کرد. او نئودیمیم و پرازئودیمیم را از مواد متقارن نئودیمیم با جداسازی و تبلور آمونیوم نیترات تتراهیدرات از اسید نیتریک جدا کرد و در عین حال با تجزیه و تحلیل طیفی جدا شد، اما تا سال 1925 به شکل نسبتاً خالص جدا نشد.

از دهه 1950، نئودیمیم با خلوص بالا (بیش از 99٪) عمدتاً از طریق فرآیند تبادل یونی مونازیت به دست آمد. خود فلز از الکترولیز نمک هالید آن بدست می آید. در حال حاضر، بیشتر نئودیمیم از (Ce,La,Nd,Pr)CO3F در باستا ناتانیت استخراج می شود و با استخراج با حلال خالص می شود. خالص سازی تبادل یونی دارای بالاترین خلوص (معمولاً > 99.99٪) برای آماده سازی است. از آنجایی که حذف آخرین اثر پرازئودیمیم در دورانی که تولید به فناوری بلورسازی مرحله ای بستگی دارد دشوار است، شیشه نئودیمیم اولیه تولید شده در دهه 1930 رنگ بنفش خالص تری دارد. و رنگ قرمز یا نارنجی بیشتری نسبت به نسخه مدرن دارد.

فلز نئودیمیم

نئودیمیم فلزی دارای درخشش فلزی نقره ای درخشان، نقطه ذوب 1024 درجه سانتی گراد، چگالی 7.004 گرم بر سانتی متر و پارامغناطیس است. نئودیمیم یکی از فعال ترین فلزات خاکی کمیاب است که به سرعت در هوا اکسید شده و تیره می شود، سپس یک لایه اکسید تشکیل می دهد و سپس پوسته می شود و فلز را در معرض اکسیداسیون بیشتر قرار می دهد. بنابراین نمونه نئودیمیم با اندازه یک سانتی متر در عرض یک سال کاملا اکسید می شود. در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت واکنش نشان می دهد.

پیکربندی الکترونیکی نئودیمیم

پیکربندی الکترونیکی:

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

عملکرد لیزر نئودیمیم به دلیل انتقال الکترون های مداری 4f بین سطوح مختلف انرژی ایجاد می شود. این ماده لیزری به طور گسترده در ارتباطات، ذخیره سازی اطلاعات، درمان پزشکی، ماشینکاری و غیره استفاده می شود. از جمله آنها، گارنت آلومینیوم ایتریم Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) به طور گسترده با عملکرد عالی استفاده می شود، و گارنت گالیوم اسکاندیم گادولینیوم دوپ شده با Nd با عملکرد عالی استفاده می شود. بهره وری

کاربرد نئودیمیم

بزرگترین مصرف کننده نئودیمیم ماده آهنربای دائم NdFeB است. آهنربای NdFeB به دلیل محصول انرژی مغناطیسی بالا، "پادشاه آهنرباهای دائمی" نامیده می شود. به دلیل عملکرد عالی آن به طور گسترده در صنایع الکترونیک، ماشین آلات و سایر صنایع استفاده می شود. فرانسیس وال، استاد معدنکاری کاربردی در دانشکده معدن کامبرلند، دانشگاه اکستر، بریتانیا، گفت: "از نظر آهنربا، واقعاً چیزی وجود ندارد که بتواند با نئودیمیم رقابت کند. توسعه موفقیت آمیز طیف سنج مغناطیسی آلفا نشان می دهد که خواص مغناطیسی آهنرباهای NdFeB در چین وارد سطح جهانی شده اند.

آهنربای نئودیمیم روی هارد دیسک

از نئودیمیم می توان برای ساخت سرامیک، شیشه بنفش روشن، یاقوت مصنوعی در لیزر و شیشه مخصوص که می تواند پرتوهای مادون قرمز را فیلتر کند استفاده کرد. همراه با پرازئودیمیم برای ساخت عینک مخصوص دمنده شیشه استفاده می شود.

افزودن 1.5% ~ 2.5% نانو اکسید نئودیمیم به آلیاژ منیزیم یا آلومینیوم می تواند عملکرد دمای بالا، سفتی هوا و مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ را بهبود بخشد و به طور گسترده به عنوان مواد هوافضا برای هوانوردی استفاده می شود.

گارنت آلومینیوم نانو ایتریوم دوپ شده با اکسید نانو نئودیمیم پرتو لیزر موج کوتاه تولید می کند که به طور گسترده برای جوشکاری و برش مواد نازک با ضخامت کمتر از 10 میلی متر در صنعت استفاده می شود.

میله لیزر Nd:YAG

در درمان پزشکی، لیزر گارنت نانو ایتریم آلومینیوم دوپ شده با نانو اکسید نئودیمیم برای برداشتن زخم های جراحی یا ضدعفونی زخم ها به جای چاقوهای جراحی استفاده می شود.

شیشه نئودیمیم با افزودن اکسید نئودیمیم به مذاب شیشه ساخته می شود. اسطوخودوس معمولاً در شیشه نئودیمیم زیر نور خورشید یا لامپ رشته ای ظاهر می شود، اما آبی روشن در زیر نور لامپ فلورسنت ظاهر می شود. نئودیمیم را می توان برای رنگ آمیزی سایه های ظریف شیشه مانند بنفش خالص، قرمز شرابی و خاکستری گرم استفاده کرد.

شیشه نئودیمیم

با توسعه علم و فناوری و گسترش و گسترش علم و فناوری زمین های کمیاب، نئودیمیم فضای استفاده گسترده تری خواهد داشت.