Harvinaisten maametallien nanomateriaalien harvinaisten maametallien elementeillä on ainutlaatuinen 4F -alakerroksen elektroninen rakenne, suuri atomimagneettinen momentti, voimakas spin -kiertoradan kytkentä ja muut ominaisuudet, mikä johtaa erittäin rikkaisiin optisiin, sähkö-, magneettisiin ja muihin ominaisuuksiin. Ne ovat välttämättömiä strategisia materiaaleja ympäri maailmaa muuttamaan perinteistä teollisuutta ja kehittääkseen korkean teknologian, ja niitä kutsutaan "uusien materiaalien aarrealoon".
Perinteisten alojen, kuten metallurgisten koneiden, petrokemikaalien, lasikeramiikan ja kevyiden tekstiilien, sovellusten lisäksiharvinaiset maametallitovat myös tärkeimpiä tukevia materiaaleja nousevilla aloilla, kuten puhdas energia, suuret ajoneuvot, uudet energiaajoneuvot, puolijohdevalaistus ja uudet näytöt, jotka liittyvät läheisesti ihmisen elämään.
Vuosikymmenien kehityksen jälkeen harvinaisten maapallon tutkimuksen painopiste on vastaavasti siirtynyt yhdensuuntaisten harvinaisten maametallien sulattamisesta ja erottamisesta harvinaisten maametallien korkean teknologian sovelluksiin magneettisuudessa, optiikassa, sähkössä, energian varastoinnissa, katalyysissä, biolääketiede ja muut kentät. Toisaalta materiaalijärjestelmässä on suurempi suuntaus harvinaisia maametallikomposiittimateriaaleja; Toisaalta se on keskittynyt enemmän morfologian suhteen alhaisen ulottuvuuden funktionaalisiin kidemateriaaleihin. Erityisesti nykyaikaisen nanotieteen kehittyessä yhdistämällä nanomateriaalien pienikokoiset vaikutukset, kvanttivaikutukset, pintavaikutukset ja rajapintavaikutukset harvinaisten maa-alueiden ainutlaatuisten elektronisten kerroksen rakenteen ominaisuuksien kanssa harvinaisten maametallien nanomateriaaleilla on monia uusia ominaisuuksia, jotka eroavat perinteisistä materiaaleista, ja maksimoivat harvinaisten maapallon materiaalien erinomaisen suorituskyvyn ja edelleen laajentavat sovellustaan perinteisten materiaalien ja uuden korkean teotteiden valmistuksen erinomaisen suorituskyvyn.
Tällä hetkellä on pääasiassa seuraavia erittäin lupaavia harvinaisten maametallien nanomateriaaleja, nimittäin harvinaisia maamatnanan nano -luminesoivia materiaaleja, harvinaisia maamatnanan katalyyttisiä materiaaleja, harvinaisia maapallon nano -magneettimateriaaleja,nano ceriumoksidiUltravioletti -suojausmateriaalit ja muut nanofunktionaaliset materiaalit.
Nro 1Harvinainen maametallikierrosta
01. Harvinainen maameta
Komposiittimateriaalit yhdistävät erilaiset toiminnalliset yksiköt molekyylitasolla täydentävien ja optimoitujen toimintojen saavuttamiseksi. Orgaaniset epäorgaaniset hybridimateriaalit ovat orgaanisten ja epäorgaanisten komponenttien toiminnot, jotka osoittavat hyvän mekaanisen stabiilisuuden, joustavuuden, lämmön stabiilisuuden ja erinomaisen prosessoitavuuden.
Harvinainen maametalliKomplekseilla on monia etuja, kuten korkean värin puhtaus, viritetyn tilan pitkä käyttöikä, korkea kvanttisaanto ja rikkaat päästöspektrin linjat. Niitä käytetään laajasti monilla aloilla, kuten näyttö, optisen aaltojohdon monistuminen, kiinteiden tilan laserit, biomarkkeri ja vastauksen vastainen. Harvinaisten maametallikompleksien matala fototerminen stabiilisuus ja huono prosessoitavuus estävät kuitenkin vakavasti niiden käyttöä ja ylennystä. Harvinaisten maametallikompleksien yhdistäminen epäorgaanisiin matriisien kanssa, joilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja stabiilisuus, on tehokas tapa parantaa harvinaisten maametallikompleksien luminesoivia ominaisuuksia.
Harvinaisten maametallien orgaanisen epäorgaanisen hybridimateriaalin kehittymisen jälkeen niiden kehityssuuntaukset osoittavat seuraavat ominaisuudet:
① Kemiallisella dopingmenetelmällä saatu hybridimateriaali on stabiilit aktiiviset komponentit, korkea seotusmäärä ja komponenttien tasainen jakauma;
② Muutos yksittäisistä funktionaalisista materiaaleista monitoimisiksi materiaaleiksi, kehitettäessä monitoimista materiaaleja niiden sovellusten laajemmaksi;
③ Matriisi on monimuotoinen pääasiassa piidioksidista erilaisiin substraatteihin, kuten titaanidioksidiin, orgaanisiin polymeereihin, saviin ja ionisiin nesteisiin.
02. Valkoinen LED -harvinainen maapallon luminesoiva materiaali
Verrattuna olemassa oleviin valaistustekniikoihin puolijohdevalaistustuotteita, kuten valoa emittoivia diodeja (LED), on etuja, kuten pitkä käyttöikä, vähä energiankulutus, korkea valaistustehokkuus, elohopeavapaa, UV-vapaa ja vakaa toiminta. Niitä pidetään "neljännen sukupolven valonlähteenä" hehkulamppujen, loistevalaisimien ja korkean lujuuden kaasun purkauslamppujen (HID) jälkeen.
Valkoinen LED koostuu siruista, substraateista, fosforeista ja kuljettajista. Harvinaisella maametallilla on ratkaiseva rooli valkoisen LED: n suorituskyvyssä. Viime vuosina valkoisten LED -fosforien avulla on tehty suuri määrä tutkimustyötä ja erinomaista edistystä on tapahtunut:
① Sinisen LED: n (460 m) virittämisen uuden tyyppisen fosforin kehittäminen on suorittanut sinisissä LED -siruissa käytetyn YaO2CE: n (YAG: CE) doping- ja modifikaatiotutkimukset valon tehokkuuden ja värin renderoinnin parantamiseksi;
② Ultraviolettivalon (400 m) tai ultraviolettivalon (360 mm) herättävien uusien fluoresoivien jauheiden kehittäminen on systemaattisesti tutkinut punaisen ja vihreän sinisen fluoresoivien jauheiden koostumusta, rakennetta ja spektrin ominaisuuksia, samoin kuin kolmen fluoresoivan jauheiden saamiseksi erilaisten värien lämpötilojen saamiseksi;
③ Fluoresoivan jauheen valmistusprosessissa, kuten valmistusprosessin vaikutuksesta fluoresoivan jauheen laadun ja stabiilisuuden varmistamiseksi, on tehty lisätyötä fluoresoivan jauheen valmistusprosessissa.
Lisäksi valkoinen valo LED käyttää pääasiassa fluoresoivan jauheen ja silikonin sekoitettua pakkausprosessia. Fluoresoivan jauheen huonon lämmönjohtavuuden vuoksi laite kuumenee pitkäaikaisen työajan takia, mikä johtaa silikonin ikääntymiseen ja laitteen käyttöiän lyhentämiseen. Tämä ongelma on erityisen vakava suuritehoisissa valkoisen valon LEDissä. Etäpakkaus on yksi tapa ratkaista tämä ongelma kiinnittämällä fluoresoiva jauhe substraattiin ja erottamalla se sinisestä LED -valonlähteestä, vähentäen siten sirun tuottaman lämmön vaikutusta fluoresoivan jauheen luminesoivaan suorituskykyyn. Jos harvinaisten maametallien fluoresoivassa keramiikalla on korkea lämmönjohtavuus, korkea korroosionkestävyys, korkea stabiilisuus ja erinomainen optisen lähtösuorituskyky, ne voivat paremmin täyttää suuritehoisen valkoisen LED: n käyttövaatimukset suurella energiatiheydellä. Mikro -nano -jauheista, joilla on korkea sintrausaktiivisuus ja korkea dispersio, on tullut tärkeä edellytys korkean läpinäkyvyyden harvinaisten maametallien optisen funktionaalisen keramiikan valmistukselle, jolla on korkea optinen lähtösuorituskyky.
04
Yläkonversio luminesenssi on erityinen luminesenssiprosessi, jolle on ominaista monien matalan energian fotonien imeytyminen luminesenssien materiaaleilla ja korkean energian fotonipäästöjen muodostuminen. Verrattuna perinteisiin orgaanisiin väriainimolekyyleihin tai kvanttipisteisiin, harvinaisten maametallien yläkonversion luminesoiviin nanomateriaaleihin on monia etuja, kuten suuret anti -stokes -siirtymät, kapea emissiokaista, hyvä stabiilisuus, alhainen toksisuus, korkea kudoksen tunkeutumissyvyys ja matala spontaani fluoresenssihäiriöt. Heillä on laajat hakemusnäkymät biolääketieteellisellä kentällä.
Viime vuosina harvinaisten maametallien yläkonversion luminesoivat nanomateriaalit ovat edistyneet merkittävästi synteesissä, pinnan modifioinnissa, pinnan funktionalisoinnissa ja biolääketieteellisissä sovelluksissa. Ihmiset parantavat materiaalien luminesenssin suorituskykyä optimoimalla koostumuksensa, vaihetila, koon jne. Nanomittakaavassa ja yhdistämällä ytimen/kuoren rakenne vähentämään luminesenssin sammutuskeskusta siirtymätodennäköisyyden lisäämiseksi. Kemiallisella modifioinnilla määritä tekniikat, joilla on hyvä biologinen yhteensopivuus toksisuuden vähentämiseksi, ja kehitä kuvantamismenetelmiä luminesenssien elävien solujen ja in vivo; Kehitä tehokkaita ja turvallisia biologisia kytkentämenetelmiä, jotka perustuvat erilaisten sovellusten tarpeisiin (immuunitunnistussolut, in vivo -fluoresenssikuvaus, fotodynaaminen terapia, fototerminen terapia, valokuvien kontrolloidut vapautumislääkkeet jne.).
Tällä tutkimuksella on valtava soveltamispotentiaali ja taloudelliset hyödyt, ja sillä on tärkeä tieteellinen merkitys nanomediciinin kehitykselle, ihmisten terveyden edistämiselle ja sosiaaliselle kehitykselle.
Nro 2 Harvinaisten maametallien magneettiset materiaalit
Harvinaisten maametallien pysyvät magneettimateriaalit ovat käyneet läpi kolme kehitysvaihetta: SMCO5, SM2CO7 ja ND2FE14B. Nopeana sammutettuna NDFEB -magneettisen jauheena sitoutuneille pysyville magneettimateriaaleille viljan koko vaihtelee välillä 20 nm - 50 nm, mikä tekee siitä tyypillisen nanokiteisen harvinaisen maamaisen pysyvän magneettimateriaalin.
Harvinaisten maametallien nanomagneettisissa materiaaleissa on pienikokoiset, yhden domeenirakenteen ja korkean pakkollisuuden ominaisuudet. Magneettisten tallennusmateriaalien käyttö voi parantaa signaali-kohinasuhdetta ja kuvanlaatua. Pienen koon ja korkean luotettavuuden vuoksi sen käyttö mikromoottorijärjestelmissä on tärkeä suunta uuden sukupolven ilmailu-, ilmailu- ja merimoottorien kehittämiselle. Magneettisen muistin, magneettisen nesteen, jättiläisen magnetoresistenssien materiaalien kannalta suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti, mikä tekee laitteista korkean suorituskyvyn ja miniatyrisoituneiksi.
Nro 3Harvinainen maametallikuvakatalyyttiset materiaalit
Harvinaisten maametalyyttisten materiaalien mukaan melkein kaikki katalyyttiset reaktiot. Pintavaikutusten, tilavuusvaikutusten ja kvantikokovaikutusten vuoksi harvinaisten maametallien nanoteknologia on herättänyt yhä enemmän huomiota. Monissa kemiallisissa reaktioissa käytetään harvinaisia maametallikatalyyttejä. Jos käytetään harvinaisten maametallien nanokatalyyttejä, katalyyttinen aktiivisuus ja tehokkuus paranevat huomattavasti.
Harvinaisten maametallien nanokatalyyttejä käytetään yleensä öljykatalyyttisessä halkeamisessa ja autoteollisuuden pakokaasun puhdistamisessa. Yleisimmin käytetyt harvinaisten maametallien nanokatalyyttiset materiaalit ovatToimitusjohtaja2jaLA2O3, jota voidaan käyttää katalyytteinä ja promoottoreina, samoin kuin katalysaattorikantajina.
Nro 4Nano ceriumoksidiultravioletti suojausmateriaali
Nano -ceriumoksidia tunnetaan kolmannen sukupolven ultraviolettien eristysaineena, jolla on hyvä eristysvaikutus ja korkea läpäisy. Kosmetiikassa matala katalyyttinen aktiivisuus Nano -ceriaa on käytettävä UV -eristävänä aineena. Siksi Nano Cerium -oksidin ultraviolettien suojausmateriaalien markkinoiden huomio ja tunnistaminen ovat korkeat. Integroidun piirin integroinnin jatkuva parantaminen vaatii uusia materiaaleja integroiduille piirisirujen valmistusprosesseille. Uusilla materiaaleilla on korkeammat vaatimukset nesteiden kiillottamiselle, ja puolijohde harvinaisten maametallien kiillotusnesteiden on täytettävä tämä vaatimus nopeammalla kiillotusnopeudella ja vähemmän kiillotustilavuuden avulla. Nanon harvinaisten maametallien kiillotusmateriaalit ovat laajat markkinat.
Auton omistamisen merkittävä lisääntyminen on aiheuttanut vakavaa ilman pilaantumista, ja autojen pakokaasujen puhdistuskatalyyttien asentaminen on tehokkain tapa hallita pakokaasujen pilaantumista. Nano cerium zirkoniumkomposiitioksideilla on tärkeä rooli häntäkaasun puhdistuksen laadun parantamisessa.
Nro 5 muut nano -funktionaaliset materiaalit
01. Harvinainen maametallikeraamiset materiaalit
Nano -keraaminen jauhe voi vähentää merkittävästi sintrauslämpötilaa, joka on 200 ℃ ~ 300 ℃ alempi kuin ei -nano -keraaminen jauhe, jolla on sama koostumus. Nanon toimitusjohtajan lisääminen keramiikkaan voi vähentää sintrauslämpötilaa, estää hilan kasvua ja parantaa keramiikan tiheyttä. Harvinaisten maametallien elementtien, kutenY2O3, Toimitusjohtaja2, or LA2O3 to Zro2voi estää ZRO2: n korkean lämpötilan vaiheenmuutoksen ja hajonnan ja saada ZRO2-faasimuutoksen karkaistut keraamiset rakenteelliset materiaalit.
Elektroniset keramiikka (elektroniset anturit, PTC -materiaalit, mikroaaltomateriaalit, kondensaattorit, termistorit jne.)ND2O3, SM2O3jne. On parantunut sähkö-, lämpö- ja stabiilisuusominaisuudet.
Harvinaisten maametallien aktivoidun fotokatalyyttisen komposiittimateriaalin lisääminen lasitekaavaan voi valmistaa harvinaisia maametallia antibakteerisia keramiikkaa.
02.Rare Earth Nano -ohutkalvomateriaalit
Tieteen ja tekniikan kehityksen myötä tuotteiden suorituskykyvaatimukset ovat yhä tiukempia, mikä vaatii erittäin hienoja, erittäin ohut, erittäin korkeat tiheyden ja tuotteiden erittäin täyttämisen. Tällä hetkellä on olemassa kolme pääluokkaa harvinaisten maametallien nanoelokuvista: Harvinaisten maametallikompleksisten nanoelokuvien, harvinaisten maametallioksidien nanoelokuvien ja harvinaisten maametallien nano -seoselokuvien. Harvinaisten maametallien nanoelokuvilla on myös tärkeä rooli tietoteollisuudessa, katalyysissä, energiassa, kuljetuksessa ja elämälääketieteessä.
Johtopäätös
Kiina on tärkeä maa harvinaisten maametallien resursseissa. Harvinaisten maametallien nanomateriaalien kehittäminen ja soveltaminen on uusi tapa hyödyntää tehokkaasti harvinaisia maametalliresursseja. Harvinaisen maametallien sovellusalueen laajentamiseksi ja uusien funktionaalisten materiaalien kehittämisen edistämiseksi on määritettävä uusi teoreettinen järjestelmä, joka vastaa materiaaliteoriassa vastaamaan nanomittakaavan tutkimustarpeisiin, tehdä harvinaisten maametallien nanomateriaaleille parempaa suorituskykyä ja tehdä uusien ominaisuuksien ja toimintojen syntymisen mahdolliseksi.
Viestin aika: toukokuu-29-2023