La nanotechnologie est un domaine interdisciplinaire émergent qui s’est progressivement développé à la fin des années 1980 et au début des années 1990. En raison de son énorme potentiel de création de nouveaux processus de production, matériaux et produits, elle déclenchera une nouvelle révolution industrielle au cours du nouveau siècle. Le niveau de développement actuel des nanosciences et des nanotechnologies est similaire à celui de l’informatique et des technologies de l’information dans les années 1950. La plupart des scientifiques engagés dans ce domaine prévoient que le développement de la nanotechnologie aura un impact vaste et profond sur de nombreux aspects de la technologie. Les scientifiques pensent qu'il possède des propriétés étranges et uniques, ainsi que les principaux effets limitants qui conduisent aux propriétés étranges du nanoterre rareles matériaux incluent l'effet de surface spécifique, l'effet de petite taille, l'effet d'interface, l'effet de transparence, l'effet tunnel et l'effet quantique macroscopique. Ces effets rendent les propriétés physiques des nanosystèmes différentes de celles des matériaux conventionnels, tels que la lumière, l'électricité, la chaleur et le magnétisme, ce qui entraîne de nombreuses fonctionnalités nouvelles. Il existe trois directions principales pour les futurs scientifiques en matière de recherche et de développement des nanotechnologies : la préparation et l'application de nanomatériaux à haute performance ; Concevoir et préparer divers nanodispositifs et équipements ; Détectez et analysez les propriétés des nanorégions. À l'heure actuelle, il existe principalement quelques domaines d'application pour les nanoterre rares, et les utilisations futures des nanoterres raresdoivent être développés davantage.
Oxyde de nano lanthane (La2O3)
Oxyde de nano lanthaneest appliqué aux matériaux piézoélectriques, aux matériaux électrothermiques, aux matériaux thermoélectriques, aux matériaux magnétorésistifs, aux matériaux luminescents (poudre bleue), aux matériaux de stockage d'hydrogène, au verre optique, aux matériaux laser, à divers matériaux d'alliage, aux catalyseurs pour la préparation de produits chimiques organiques et aux catalyseurs pour neutraliser les gaz d'échappement des automobiles. Les films agricoles de conversion de lumière sont également appliqués àoxyde de nano-lanthane.
Les principales utilisations denano-cériainclure: 1. En tant qu'additif pour le verre,nano-cériapeut absorber les rayons ultraviolets et infrarouges et a été appliqué au verre automobile. Non seulement il peut empêcher le rayonnement ultraviolet, mais il peut également réduire la température à l’intérieur de la voiture, économisant ainsi de l’électricité pour la climatisation. 2. L'application denanooxyde de cériumdans les catalyseurs de purification des gaz d'échappement des automobiles, ils peuvent empêcher efficacement qu'une grande quantité de gaz d'échappement des véhicules automobiles ne soit rejetée dans l'air. 3.Nano oxyde de cériumpeut être appliqué sur des pigments pour colorer les plastiques et peut également être utilisé dans des industries telles que les revêtements, l'encre et le papier. 4. L'application denano-cériadans le polissage des matériaux est largement reconnu comme une exigence de haute précision pour le polissage des tranches de silicium et des substrats monocristallins en saphir. 5. De plus,nano-cériapeut également être appliqué aux matériaux de stockage d'hydrogène, aux matériaux thermoélectriques,nano-cériaélectrodes de tungstène, condensateurs céramiques, céramiques piézoélectriques,nano-céria carbure de siliciumabrasifs, matières premières pour piles à combustible, catalyseurs pour essence, certains matériaux à aimants permanents, divers aciers alliés et métaux non ferreux.
NanomètreOxyde de praséodyme (Pr6O11)
Les principales utilisations deoxyde de nano praséodymeinclure: 1. Il est largement utilisé dans la céramique de construction et la céramique quotidienne. Il peut être mélangé avec un vernis céramique pour créer un vernis coloré, ou peut être utilisé seul comme pigment sous vernis. Le pigment produit est jaune clair, avec une tonalité de couleur pure et élégante. 2. Utilisé pour fabriquer des aimants permanents, largement utilisés dans divers appareils électroniques et moteurs. 3. Utilisé pour le craquage catalytique du pétrole, il peut améliorer l’activité catalytique, la sélectivité et la stabilité. 4.Oxyde de nano praséodymepeut également être utilisé pour le polissage abrasif. De plus, l'utilisation deoxyde de nano praséodymedans le domaine des fibres optiques est également de plus en plus répandu.
Oxyde de néodyme nanométrique (Nd2O3)
Oxyde de néodyme nanométriqueL'élément est devenu un sujet brûlant d'attention du marché depuis de nombreuses années en raison de sa position unique dans leterre rarechamp.Oxyde de néodyme nanométriqueest également appliqué aux matériaux métalliques non ferreux. Ajouter 1,5% à 2,5%oxyde de nano-néodymeaux alliages de magnésium ou d'aluminium peuvent améliorer les performances à haute température, l'étanchéité à l'air et la résistance à la corrosion de l'alliage, et sont largement utilisés comme matériau aérospatial. De plus, le grenat nano-yttrium-aluminium dopé auoxyde de nano-néodymeIl génère des faisceaux laser à ondes courtes, largement utilisés dans l'industrie pour souder et découper des matériaux fins d'une épaisseur inférieure à 10 mm. Dans la pratique médicale, le nanoyttrium et aluminiumlasers à grenat dopés auoxyde de nano-néodymesont utilisés à la place des couteaux chirurgicaux pour retirer les plaies chirurgicales ou désinfecter.Oxyde de nano-néodymeest également utilisé pour colorer le verre et les matériaux céramiques, ainsi que pour les produits et additifs en caoutchouc.
Oxyde de nano-samarium (Sm2O3)
Les principales utilisations deoxyde de samarium à l'échelle nanométriqueincluent sa couleur jaune clair, qui est utilisée dans les condensateurs et catalyseurs en céramique. En outre,oxyde de nano-samariumpossède également des propriétés nucléaires et peut être utilisé comme matériau de structure, matériau de protection et matériau de contrôle pour les réacteurs atomiques, permettant l'utilisation en toute sécurité de l'énorme énergie générée par la fission nucléaire.
À l'échelle nanométriqueoxyde d'europium (Eu2O3)
Oxyde d'europium à l'échelle nanométriqueest principalement utilisé dans les poudres fluorescentes. Eu3+ est utilisé comme activateur pour les luminophores rouges et Eu2+ est utilisé pour les luminophores bleus. De nos jours, Y0O3 : Eu3+est le meilleur phosphore en termes d’efficacité de luminescence, de stabilité du revêtement et de recouvrement des coûts. De plus, grâce aux améliorations technologiques telles que l’amélioration de l’efficacité de la luminescence et du contraste, il est largement utilisé. Récemment,oxyde de nano-europiuma également été utilisé comme phosphore à émission stimulée dans les nouveaux systèmes de diagnostic médical à rayons X. Le nanooxyde d'europium peut également être utilisé pour fabriquer des lentilles colorées et des filtres optiques, pour des dispositifs de stockage à bulles magnétiques, ainsi que dans des matériaux de contrôle, des matériaux de blindage et des matériaux structurels de réacteurs atomiques. Une poudre fluorescente rouge d'oxyde de gadolinium europium (Y2O3Eu3+) à fines particules a été préparée en utilisantnanooxyde d'yttrium (Y2O3) etoxyde de nano-europium (Eu2O3) comme matières premières. Lors de la préparationterre rarepoudre fluorescente tricolore, il a été constaté que : (a) elle peut bien se mélanger avec la poudre verte et la poudre bleue ; (b) Bonnes performances de revêtement ; (c) En raison de la petite taille des particules de poudre rouge, la surface spécifique augmente et le nombre de particules luminescentes augmente, ce qui peut réduire la quantité de poudre rouge utilisée dansterre raredes luminophores tricolores, ce qui entraîne une diminution du coût.
Oxyde de nano-gadolinium (Gd2O3)
Ses principales utilisations comprennent : 1. Son complexe paramagnétique soluble dans l'eau peut améliorer le signal d'imagerie par résonance magnétique (RMN) du corps humain dans les applications médicales. 2. Les oxydes de soufre de base peuvent être utilisés comme grilles matricielles pour les tubes d'oscilloscope à luminosité spéciale et les écrans de fluorescence X. 3. Leoxyde de nano-gadolinium in oxyde de nano-gadoliniumLe grenat de gallium est un substrat unique idéal pour la mémoire à bulles magnétiques. 4. Lorsqu'il n'y a pas de limitation de cycle Camot, il peut être utilisé comme moyen de refroidissement magnétique à semi-conducteurs. 5. Utilisé comme inhibiteur pour contrôler le niveau de réaction en chaîne des centrales nucléaires afin de garantir la sécurité des réactions nucléaires. De plus, l'utilisation deoxyde de nano-gadoliniumet l'oxyde de nano lanthane contribuent ensemble à modifier la zone de transition vitreuse et à améliorer la stabilité thermique du verre.Oxyde de nano-gadoliniumpeut également être utilisé pour fabriquer des condensateurs et des écrans intensificateurs de rayons X. Des efforts sont actuellement déployés dans le monde entier pour développer l'application deoxyde de nano-gadoliniumet ses alliages dans le refroidissement magnétique, et des percées ont été réalisées.
Nanomètreoxyde de terbium (Tb4O7)
Les principaux domaines d'application comprennent : 1. La poudre fluorescente est utilisée comme activateur pour la poudre verte dans trois poudres fluorescentes de couleur primaire, telles que la matrice de phosphate activée parnanooxyde de terbium, matrice silicatée activée parnanooxyde de terbium, et une matrice d'aluminate de magnésium et de cérium nano activée parnanooxyde de terbium, tous émettant une lumière verte à l’état excité. 2. Ces dernières années, des recherches et des développements ont été menés surnanooxyde de terbiummatériaux magnéto-optiques à base de stockage magnéto-optique. Un disque magnéto-optique développé en utilisant une couche mince amorphe de Tb-Fe comme élément de stockage informatique peut augmenter la capacité de stockage de 10 à 15 fois. 3. Verre magnéto-optique, verre rotatif Faraday contenantnanooxyde de terbium, est un matériau clé utilisé dans la fabrication de rotateurs, d'isolateurs et de sonneries largement utilisés dans la technologie laser.Oxyde de nano-terbiumet l'oxyde de fer nano dysprosium ont été principalement utilisés dans les sonars et ont été largement utilisés dans divers domaines, depuis les systèmes d'injection de carburant, le contrôle des vannes de liquide, le micro-positionnement jusqu'aux actionneurs mécaniques, mécanismes et régulateurs d'ailes pour les télescopes aéronautiques et spatiaux.
Oxyde de nano dysprosium (Dy2O3)
Les principales utilisations deoxyde de nano dysprosium (Dy2O3) oxyde de nano dysprosiumsont : 1.Oxyde de nano dysprosiumest utilisé comme activateur de poudre fluorescente et trivalentoxyde de nano dysprosiumest un ion d'activation prometteur pour un matériau luminescent à trois couleurs primaires à centre luminescent unique. Il est principalement composé de deux bandes d'émission, l'une est l'émission de lumière jaune et l'autre est l'émission de lumière bleue. Le matériau luminescent dopé auoxyde de nano dysprosiumpeut être utilisé comme poudre fluorescente à trois couleurs primaires. 2.Oxyde de nano dysprosiumest une matière première métallique nécessaire à la préparation d'un gros alliage magnétostrictifnanooxyde de terbiumAlliage d'oxyde de fer nano dysprosium (Terfenol), qui peut permettre d'obtenir des mouvements mécaniques précis. 3.Oxyde de nano dysprosiumle métal peut être utilisé comme matériau de stockage magnéto-optique avec une vitesse d'enregistrement et une sensibilité de lecture élevées. 4. Utilisé pour la préparation deoxyde de nano dysprosiumlampes, la substance active utilisée dansoxyde de nano dysprosiumles lampes sontoxyde de nano dysprosium. Ce type de lampe présente des avantages tels qu'une luminosité élevée, une bonne couleur, une température de couleur élevée, une petite taille et un arc stable. Il a été utilisé comme source d’éclairage pour les films, l’impression et d’autres applications d’éclairage. 5. En raison de la grande section transversale de capture de neutrons deoxyde de nano dysprosium, il est utilisé dans l'industrie de l'énergie atomique pour mesurer les spectres de neutrons ou comme absorbeur de neutrons.
Les principales utilisations deoxyde de nanoholmiuminclure : 1. comme additif pour les lampes aux halogénures métalliques. Les lampes aux halogénures métalliques sont un type de lampe à décharge développée à base de lampes au mercure à haute pression, caractérisée par le remplissage de l'ampoule avec diversterre rarehalogénures. À l'heure actuelle, l'utilisation principale estterre rarel'iodure, qui émet différentes couleurs spectrales lors de la décharge gazeuse. La substance active utilisée dans leoxyde de nanoholmiumla lampe est iodéeoxyde de nanoholmium, qui peut atteindre une concentration élevée d'atomes métalliques dans la zone d'arc, améliorant considérablement l'efficacité du rayonnement. 2.Oxyde de nanoholmiumpeut être utilisé comme additif pour le fer yttrium ouyttrium et aluminiumgrenat; 3.Oxyde de nanoholmiumpeut être utilisé comme grenat d'yttrium, de fer et d'aluminium (Ho : YAG) pour émettre un laser de 2 μ M, des tissus humains sur 2 μ Le taux d'absorption du laser m est élevé, près de trois ordres de grandeur supérieur à celui de Hd : YAG0. Ainsi, lors de l'utilisation du laser Ho:YAG pour la chirurgie médicale, non seulement l'efficacité et la précision chirurgicales peuvent être améliorées, mais la zone de dommage thermique peut également être réduite à une taille plus petite. Le faisceau libre généré paroxyde de nanoholmiumles cristaux peuvent éliminer les graisses sans générer de chaleur excessive, réduisant ainsi les dommages thermiques aux tissus sains. Il est rapporté que l'utilisation deoxyde de nanoholmiumLes lasers utilisés aux États-Unis pour traiter le glaucome peuvent réduire la douleur des patients subissant une intervention chirurgicale. 4. Dans l'alliage magnétostrictif Terfenol D, une petite quantité deoxyde de nanoholmiumpeut également être ajouté pour réduire le champ externe requis pour la magnétisation à saturation de l'alliage. 5. De plus, des dispositifs de communication optique tels que des lasers à fibre, des amplificateurs à fibre et des capteurs à fibre peuvent être fabriqués à l'aide de fibres dopées auoxyde de nanoholmium, qui jouera aujourd'hui un rôle plus important dans le développement rapide de la communication par fibre optique.
Les principales utilisations deoxyde de nano-erbiuminclure : 1. L'émission lumineuse de Er3+ à 1 550 nm a une signification particulière, car cette longueur d'onde est précisément située à la perte la plus faible des fibres optiques dans la communication par fibre optique. Après avoir été excité par la lumière à une longueur d'onde de 980 nm1480 nm,oxyde de nano-erbiumLes ions (Er3+) passent de l'état fondamental 4115/2 à l'état de haute énergie 4113/2 et émettent une lumière de longueur d'onde de 1 550 nm lorsque Er3+ dans l'état de haute énergie revient à l'état fondamental, les fibres optiques de quartz peuvent transmettre différentes longueurs d'onde de lumière. , mais le taux d'atténuation optique varie. La bande de fréquence de lumière de 1 550 nm présente le taux d'atténuation optique le plus bas (0,15 décibels par kilomètre) dans la transmission des fibres optiques à quartz, ce qui correspond presque à la limite inférieure du taux d'atténuation. Par conséquent, lorsque la communication par fibre optique est utilisée comme signal lumineux à 1 550 nm, la perte de lumière est minimisée. De cette façon, si une concentration appropriée deoxyde de nano-erbiumest dopé dans une matrice appropriée, l'amplificateur peut compenser les pertes dans les systèmes de communication basés sur le principe du laser. Par conséquent, dans les réseaux de télécommunications nécessitant une amplification des signaux optiques de 1550 nm,oxyde de nano-erbiumles amplificateurs à fibre dopée sont des dispositifs optiques essentiels. Actuellement,oxyde de nano-erbiumdes amplificateurs à fibre de silice dopée ont été commercialisés. Selon les rapports, afin d'éviter une absorption inutile, la quantité dopante de nanooxyde d'erbium dans les fibres optiques varie de dizaines à centaines de ppm. Le développement rapide de la communication par fibre optique ouvrira de nouveaux domaines d'application deoxyde de nano-erbium. 2. De plus, les cristaux laser dopés auoxyde de nano-erbiumet leurs lasers de sortie 1730 nm et 1550 nm sont sans danger pour les yeux humains, avec de bonnes performances de transmission atmosphérique, une forte capacité de pénétration de la fumée du champ de bataille, une bonne confidentialité et ne sont pas facilement détectés par les ennemis. Le contraste de l'irradiation sur les cibles militaires est relativement important et un télémètre laser portable pour la sécurité des yeux humains a été développé pour un usage militaire. 3. Er3+peut être ajouté au verre pour obtenirterre rarematériaux laser en verre, qui est actuellement le matériau laser à semi-conducteurs avec l'énergie d'impulsion et la puissance de sortie les plus élevées. 4. Er3+ peut également être utilisé comme ion d'activation pour les matériaux laser à conversion ascendante de terres rares. 5. De plus,oxyde de nano-erbiumpeut également être utilisé pour la décoloration et la coloration des verres de lunettes et du verre cristallin.
Oxyde d'yttrium nanométrique (Y2O3)
Les principales utilisations denanooxyde d'yttriumcomprennent : 1. les additifs pour l'acier et les alliages non ferreux. Les alliages FeCr contiennent généralement 0,5 % à 4 %nanooxyde d'yttrium, ce qui peut améliorer la résistance à l'oxydation et la ductilité de ces aciers inoxydables ; Après avoir ajouté une quantité appropriée de richenanooxyde d'yttriummixteterre rareà l'alliage MB26, les performances globales de l'alliage se sont considérablement améliorées et il peut remplacer certains alliages d'aluminium à résistance moyenne pour les composants porteurs des avions ; Ajout d'une petite quantité de nano yttriumoxyde de terre rarel'alliage Al Zr peut améliorer la conductivité de l'alliage ; Cet alliage a été adopté par la plupart des usines de fil nationales ; Ajoutnanooxyde d'yttriumaux alliages de cuivre améliore la conductivité et la résistance mécanique. 2. Contenant 6%nanooxyde d'yttriumet un matériau céramique en aluminium à 2 % de nitrure de silicium peut être utilisé pour développer des composants de moteur. 3. Utilisez un 400 wattsoxyde de nano-néodymefaisceau laser grenat d'aluminium pour effectuer des traitements mécaniques tels que le perçage, la découpe et le soudage sur de gros composants. 4. L'écran fluorescent du microscope électronique composé de plaquettes monocristallines de grenat Y-Al présente une luminosité de fluorescence élevée, une faible absorption de la lumière diffusée, une bonne résistance aux températures élevées et à l'usure mécanique. 5. élevénanooxyde d'yttriumalliages structurés contenant jusqu'à 90%oxyde de nano-gadoliniumpeut être utilisé dans l'aviation et dans d'autres applications nécessitant une faible densité et un point de fusion élevé. 6. Matériaux conducteurs de protons à haute température contenant jusqu'à 90 %nanooxyde d'yttriumsont d'une grande importance pour la production de piles à combustible, de cellules électrolytiques et de composants de détection de gaz qui nécessitent une solubilité élevée dans l'hydrogène. En outre,nanooxyde d'yttriumest également utilisé comme matériau de pulvérisation à haute température, comme diluant pour le combustible des réacteurs atomiques, comme additif pour les matériaux à aimants permanents et comme getter dans l'industrie électronique.
En plus de ce qui précède, nanooxydes de terres rarespeut également être utilisé dans des matériaux vestimentaires présentant des performances pour la santé humaine et l’environnement. Issus de l'unité de recherche actuelle, ils ont tous une certaine orientation : résistance aux rayonnements ultraviolets ; La pollution de l’air et les rayons ultraviolets sont sujets aux maladies de la peau et au cancer ; La prévention de la pollution rend difficile l’adhésion des polluants aux vêtements ; Des recherches sont également en cours dans le domaine de l'isolation thermique. En raison de la dureté et du vieillissement facile du cuir, il est plus sujet aux taches de moisissure les jours de pluie. Dérive avec nanooxyde de cérium de terres rarespeut rendre le cuir plus doux, moins sujet au vieillissement et à la moisissure, et également très confortable à porter. Les matériaux de nanorevêtement ont également été un sujet brûlant dans la recherche sur les nanomatériaux ces dernières années, l'accent étant principalement mis sur les revêtements fonctionnels. Les États-Unis utilisent le 80 nmY2O3comme revêtement de protection contre les infrarouges, qui a une grande efficacité pour réfléchir la chaleur.CeO2a un indice de réfraction élevé et une grande stabilité. Quandoxyde d'yttrium de terres rares nano, oxyde de nano lanthane etnanooxyde de cériumde la poudre sont ajoutées au revêtement, le mur extérieur peut résister au vieillissement. Étant donné que le revêtement des murs extérieurs est sujet au vieillissement et à la chute en raison de l'exposition de la peinture aux rayons ultraviolets du soleil et de l'exposition à long terme au vent et au soleil, l'ajout deoxyde de cériumetoxyde d'yttriumpeut résister au rayonnement ultraviolet et sa taille de particules est très petite.Nano oxyde de cériumest utilisé comme absorbeur d'ultraviolets. Il devrait être utilisé pour prévenir le vieillissement des produits en plastique dû au rayonnement ultraviolet, ainsi que le vieillissement UV des réservoirs, des voitures, des navires, des réservoirs de stockage de pétrole, etc., et pour jouer un rôle dans de grands panneaux d'affichage extérieurs
La meilleure protection consiste pour le revêtement des murs intérieurs à prévenir la moisissure, l'humidité et la pollution, car sa taille de particules est très petite, ce qui rend difficile l'adhésion de la poussière au mur et peut être essuyée avec de l'eau. Il existe encore de nombreuses utilisations du nanooxydes de terres raresqui nécessitent davantage de recherche et de développement, et nous espérons sincèrement qu’il aura un avenir plus brillant.
Heure de publication : 03 novembre 2023