استفاده از اکسیدهای کمیاب زمین برای ساخت شیشه های فلورسنت
استفاده از اکسیدهای کمیاب زمین برای ساخت شیشه های فلورسنت
استفاده از اکسیدهای کمیاب زمین برای ساخت شیشه های فلورسنت
منبع: AZoMکاربرد عناصر خاکی کمیابصنایع مستقر مانند کاتالیزورها، شیشه سازی، روشنایی و متالورژی برای مدت طولانی از عناصر کمیاب خاکی استفاده می کنند. چنین صنایعی در صورت ترکیب 59 درصد از کل مصرف جهانی را تشکیل می دهند. اکنون نواحی جدیدتر و با رشد بالا مانند آلیاژهای باتری، سرامیک و آهنرباهای دائمی نیز از عناصر خاکی کمیاب استفاده می کنند که 41 درصد دیگر را تشکیل می دهد.عناصر کمیاب خاکی در تولید شیشهدر زمینه تولید شیشه، اکسیدهای خاکی کمیاب از دیرباز مورد مطالعه قرار گرفته است. به طور دقیق تر، چگونگی تغییر خواص شیشه با افزودن این ترکیبات. یک دانشمند آلمانی به نام دروسباخ این کار را در دهه 1800 زمانی که ترکیبی از اکسیدهای خاکی کمیاب را برای رنگ‌زدایی شیشه به ثبت رساند و ساخت.اگرچه به شکل خام با سایر اکسیدهای خاکی کمیاب، این اولین استفاده تجاری از سریم بود. در سال 1912 توسط کروکس انگلستان نشان داده شد که سریم برای جذب اشعه ماوراء بنفش بدون رنگ دادن عالی است. این باعث می شود برای عینک های محافظ بسیار مفید باشد.اربیوم، ایتربیوم و نئودیمیم پرکاربردترین عناصر REE در شیشه هستند. ارتباطات نوری به طور گسترده از فیبر سیلیسی دوپ شده با اربیوم استفاده می کند. در پردازش مواد مهندسی از فیبر سیلیسی دوپ شده با ایتربیوم استفاده می شود و لیزرهای شیشه ای که برای همجوشی محصور کننده اینرسی استفاده می شوند، از نئودیمیم دوپ شده استفاده می کنند. قابلیت تغییر خواص فلورسنت شیشه یکی از مهمترین کاربردهای REO در شیشه است.خواص فلورسنت از اکسیدهای کمیاب زمینشیشه فلورسنت که می تواند در زیر نور مرئی معمولی به نظر برسد و هنگام برانگیختن طول موج های خاص رنگ های زنده ای از خود ساطع کند، منحصر به فرد است، کاربردهای زیادی از تصویربرداری پزشکی و تحقیقات زیست پزشکی گرفته تا تست رسانه ها، ردیابی و میناهای شیشه ای هنری دارد.فلورسانس می تواند با استفاده از REOهایی که مستقیماً در ماتریس شیشه ای در طول ذوب گنجانده شده اند، ادامه یابد. سایر مواد شیشه ای که فقط یک پوشش فلورسنت دارند اغلب از بین می روند.در طول ساخت، ورود یون های خاکی کمیاب در ساختار منجر به فلورسانس شیشه ای نوری می شود. هنگامی که یک منبع انرژی ورودی برای تحریک مستقیم این یون‌های فعال استفاده می‌شود، الکترون‌های REE به حالت برانگیخته می‌رسند. تابش نور با طول موج بیشتر و انرژی کمتر، حالت برانگیخته را به حالت پایه برمی گرداند.در فرآیندهای صنعتی، این امر به ویژه مفید است، زیرا اجازه می دهد تا میکروکره های شیشه ای معدنی در یک دسته قرار داده شود تا سازنده و تعداد محصول برای انواع مختلف محصول شناسایی شود.حمل و نقل محصول تحت تأثیر میکروسفرها قرار نمی گیرد، اما هنگامی که نور فرابنفش به دسته تابیده می شود، رنگ خاصی از نور تولید می شود که امکان تعیین منشاء دقیق مواد را فراهم می کند. این کار با انواع مواد از جمله پودر، پلاستیک، کاغذ و مایعات امکان پذیر است.تنوع بسیار زیادی در ریزکره ها با تغییر تعداد پارامترها، مانند نسبت دقیق REO های مختلف، اندازه ذرات، توزیع اندازه ذرات، ترکیب شیمیایی، خواص فلورسنت، رنگ، خواص مغناطیسی و رادیواکتیویته ارائه می شود.همچنین تولید میکروسفرهای فلورسنت از شیشه مفید است، زیرا می توان آنها را به درجات مختلفی با REO دوپ کرد، در برابر دماهای بالا، تنش های بالا مقاومت کرد و از نظر شیمیایی بی اثر هستند. در مقایسه با پلیمرها، در تمامی این زمینه ها برتری دارند که به آنها اجازه می دهد در غلظت های بسیار کمتری در محصولات استفاده شوند.حلالیت نسبتا کم REO در شیشه سیلیسی یکی از محدودیت های بالقوه است زیرا ممکن است منجر به تشکیل خوشه های خاکی کمیاب شود، به ویژه اگر غلظت دوپینگ بیشتر از حلالیت تعادلی باشد و نیاز به اقدام خاصی برای سرکوب تشکیل خوشه ها باشد.
