Os materiais de terras raras nanométricas, unha nova forza na revolución industrial

Os materiais de terras raras nanométricas, unha nova forza na revolución industrial

A nanotecnoloxía é un novo campo interdisciplinar desenvolvido paulatinamente a finais dos 80 e principios dos 90. Debido a que ten un gran potencial para crear novos procesos de produción, novos materiais e novos produtos, provocará unha nova revolución industrial no novo século. O nivel actual de desenvolvemento da nanociencia e da nanotecnoloxía é semellante ao da informática e da tecnoloxía da información nos anos 50. A maioría dos científicos comprometidos neste campo prevén que o desenvolvemento da nanotecnoloxía terá un impacto amplo e de gran alcance en moitos aspectos da tecnoloxía. Os científicos cren que ten propiedades estrañas e un rendemento único.Os principais efectos de confinamento que levan ás propiedades estrañas dos materiais de terras raras nano son o efecto superficial específico, o efecto de pequeno tamaño, o efecto de interface, o efecto de transparencia, o efecto túnel e o efecto cuántico macroscópico. Estes efectos fan que as propiedades físicas do nanosistema sexan diferentes ás dos materiais convencionais en luz, electricidade, calor e magnetismo, e presentan moitas características novas. No futuro, hai tres direccións principais para que os científicos investiguen e desenvolvan nanotecnoloxía: preparación e aplicación. de nanomateriais con excelente rendemento; Deseñar e preparar varios nanodispositivos e equipos; Detección e análise das propiedades das nanorrexións. Na actualidade, as nanoterras raras teñen principalmente as seguintes direccións de aplicación, e a súa aplicación debe desenvolverse aínda máis no futuro.

Nanómetro de óxido de lantano (La2O3)

O óxido de lantano nanómetro aplícase a materiais piezoeléctricos, materiais electrotérmicos, materiais termoeléctricos, materiais de magnetorresistencia, materiais luminiscentes (po azul), materiais de almacenamento de hidróxeno, vidro óptico, materiais láser, diversos materiais de aliaxe, catalizadores para preparar produtos químicos orgánicos e catalizadores para neutralizar. escape de automóbiles e películas agrícolas de conversión de luz tamén se aplican ao óxido de lantano nanómetro.

Nanómetro de óxido de cerio (CeO2)

Os principais usos do nano óxido de cerio son os seguintes: 1. Como aditivo de vidro, o nano óxido de cerio pode absorber raios ultravioleta e infravermellos, e aplicouse ao vidro do automóbil. Non só pode evitar os raios ultravioleta, senón que tamén reduce a temperatura dentro do coche, aforrando así electricidade para o aire acondicionado. 2. A aplicación de nanoóxido de cerio no catalizador de purificación de escape de automóbiles pode evitar eficazmente que se descargue ao aire unha gran cantidade de gases de escape de automóbiles. O óxido de nanocerio pódese usar en pigmentos para colorear plásticos, e tamén se pode usar nas industrias de revestimentos, tintas e papel. 4. A aplicación de nanoóxido de cerio en materiais de pulido foi amplamente recoñecida como un requisito de alta precisión para pulir obleas de silicio e substratos de cristal único de zafiro.5. Ademais, o óxido de cerio nano tamén se pode aplicar a materiais de almacenamento de hidróxeno, materiais termoeléctricos, electrodos de tungsteno de óxido de cerio nano, capacitores cerámicos, cerámica piezoeléctrica, abrasivos de carburo de silicio de óxido de cerio nano, materias primas para pilas de combustible, catalizadores de gasolina, algúns materiais magnéticos permanentes, diversos aceiros de aliaxe e metais non férreos, etc.

O nanómetro de óxido de praseodimio (Pr6O11)

Os principais usos do óxido de praseodimio nanómetro son os seguintes: 1. É moi utilizado na cerámica de construción e na cerámica de uso diario. Pódese mesturar con esmalte cerámico para facer esmalte de cores e tamén se pode usar só como pigmento de esmalte inferior. O pigmento preparado é amarelo claro cun ton puro e elegante. 2. Utilízase para fabricar imáns permanentes e úsase amplamente en varios dispositivos electrónicos e motores. 3. Utilízase para o craqueo catalítico do petróleo. Pódense mellorar a actividade, a selectividade e a estabilidade da catálise. 4. O óxido de nanopraseodimio tamén se pode usar para o pulido abrasivo. Ademais, a aplicación de nanómetros de óxido de praseodimio no campo da fibra óptica é cada vez máis extensa.

Nanómetro de óxido de neodimio (Nd2O3)

O óxido de neodimio nanómetro converteuse nun punto quente no mercado durante moitos anos debido á súa posición única no campo das terras raras. O óxido de nano-neodimio tamén se aplica a materiais non férreos. Engadir 1,5% ~ 2,5% de óxido de nano-neodimio á aliaxe de magnesio ou aluminio pode mellorar o rendemento a altas temperaturas, a estanqueidade ao aire e a resistencia á corrosión da aliaxe, e é amplamente utilizado como aeroespacial. material para aviación. Ademais, o granate de aluminio nano-itrio dopado con nanoóxido de neodimio produce un raio láser de onda curta, que é amplamente utilizado para soldar e cortar materiais finos con espesores inferiores a 10 mm na industria. No lado médico, o láser Nano-YAG dopado con nano-Nd _ 2O _ 3 úsase para eliminar feridas cirúrxicas ou desinfectar feridas en lugar de coitelos cirúrxicos. O óxido de neodimio nanómetro tamén se usa para colorear vidro e materiais cerámicos, produtos de caucho e aditivos.

Nanopartículas de óxido de samario (Sm2O3)

Os principais usos do óxido de samario de tamaño nanométrico son: o óxido de samario de tamaño nanométrico é amarelo claro, que se aplica a capacitores e catalizadores cerámicos. Ademais, o óxido de samario de tamaño nanométrico ten propiedades nucleares e pódese usar como material estrutural, material de blindaxe e material de control do reactor de enerxía atómica, de xeito que a enorme enerxía xerada pola fisión nuclear se pode utilizar con seguridade. As nanopartículas de óxido de europio (Eu2O3) úsanse principalmente nos fósforos. Eu3+ úsase como activador do fósforo vermello e Eu2+ como fósforo azul. Y0O3: Eu3+ é o mellor fósforo en eficiencia luminosa, estabilidade do revestimento, custo de recuperación, etc., e está sendo amplamente utilizado debido á mellora da eficiencia luminosa e do contraste. Recentemente, o óxido de nanoeuropio tamén se usa como fósforo de emisión estimulada para o novo sistema de diagnóstico médico de raios X. O óxido de nanoeuropio tamén se pode usar para a fabricación de lentes de cores e filtros ópticos, para dispositivos de almacenamento de burbullas magnéticas e tamén pode mostrar o seu talento en materiais de control, materiais de blindaxe e materiais estruturais dos reactores atómicos. O fósforo vermello de partículas finas de gadolinio europio (Y2O3:Eu3+) preparouse usando nanoóxido de itrio (Y2O3) e nanoóxido de europio (Eu2O3) como materias primas. Cando se usa para preparar fósforo tricolor de terras raras, descubriuse que: (a) pódese mesturar ben e uniformemente con po verde e po azul; (b) Bo rendemento do revestimento; (c) Debido a que o tamaño das partículas do po vermello é pequeno, a superficie específica aumenta e o número de partículas luminiscentes, pódese reducir a cantidade de po vermello nos fósforos tricolores de terras raras, o que supón un menor custo.

Nanopartículas de óxido de gadolinio (Gd2O3)

Os seus principais usos son os seguintes: 1. O seu complexo paramagnético soluble en auga pode mellorar o sinal de imaxe RMN do corpo humano no tratamento médico. 2. O óxido de xofre base pódese usar como reixa matricial do tubo de osciloscopio e pantalla de raios X con brillo especial. 3. O óxido de nanogadolinio no granate de nanogadolinio galio é un substrato único ideal para a memoria de burbulla magnética. 4. Cando non hai límite de ciclo Camot, pódese usar como medio de refrixeración magnético sólido. 5. Utilízase como inhibidor para controlar o nivel de reacción en cadea das centrais nucleares para garantir a seguridade das reaccións nucleares. Ademais, o uso de óxido de nanogadolinio e óxido de nano-lantano é útil para cambiar a rexión de vitrificación e mellorar a estabilidade térmica do vidro. O óxido de nanogadolinio tamén se pode usar para fabricar capacitores e pantallas de intensificación de raios X. Na actualidade, o mundo está a facer grandes esforzos para desenvolver a aplicación do óxido de nanogadolinio e as súas aliaxes na refrixeración magnética, e logrou avances revolucionarios.

Nanopartículas de óxido de terbio (Tb4O7)

Os principais campos de aplicación son os seguintes: 1. Os fósforos utilízanse como activadores de po verde en fósforos tricolores, como matriz de fosfato activada por óxido de nanoterbio, matriz de silicato activada por óxido de nanoterbio e matriz de nano óxido de cerio aluminato de magnesio activada por nanoterbio. óxido, que todos emiten luz verde no estado excitado. 2. Materiais de almacenamento magneto-óptico, Nos últimos anos, investigáronse e desenvolvéronse materiais magneto-ópticos de óxido de nano-terbio. O disco magneto-óptico feito de película amorfa Tb-Fe úsase como elemento de almacenamento do ordenador e a capacidade de almacenamento pódese aumentar entre 10 e 15 veces. 3. O vidro magneto-óptico, o vidro de Faraday ópticamente activo que contén óxido de terbio nanométrico, é un material clave para facer rotadores, illantes, anuladores e moi utilizado na tecnoloxía láser. O óxido de disprosio nanómetro de óxido de terbio utilízase principalmente no sonar e foi amplamente utilizado. usado en moitos campos, como sistema de inxección de combustible, control de válvula de líquido, micro-posicionamento, actuador mecánico, mecanismo e regulador de á do telescopio espacial de avións.

Nano óxido de disprosio Dy2O3

Os principais usos do óxido de nanodisprosio Dy2O3 son:1. O óxido de nanodisprosio úsase como activador do fósforo, e o óxido de nanodisprosio trivalente é un ión activador prometedor de materiais luminiscentes tricolores cun único centro luminiscente. Consta principalmente de dúas bandas de emisión, unha é a emisión de luz amarela, a outra é a emisión de luz azul, e os materiais luminiscentes dopados con óxido de nanodisprosio pódense utilizar como fósforos tricolores.2. O óxido de disprosio nanométrico é unha materia prima metálica necesaria para preparar a aliaxe de terfenol con gran aliaxe magnetoestrictiva de óxido de nano-terbio e óxido de nano-disprosio, que pode realizar algunhas actividades precisas de movemento mecánico. 3. O metal de óxido de disprosio do nanómetro pódese usar como material de almacenamento magneto-óptico con alta velocidade de gravación e sensibilidade de lectura. 4. Usado para a preparación da lámpada de óxido de disprosio nanométrico. A substancia de traballo utilizada na lámpada de óxido de disprosio nano é o óxido de disprosio nano, que ten as vantaxes de alto brillo, boa cor, alta temperatura de cor, tamaño pequeno e arco estable, e foi utilizado como fonte de iluminación para películas e impresión. 5. O óxido de disprosio nanómetro úsase para medir o espectro de enerxía de neutróns ou como absorbente de neutróns na industria de enerxía atómica debido á súa gran área de sección transversal de captura de neutróns.

Nanómetro de Ho2O3

Os principais usos do óxido de nano-holmio son os seguintes: 1. Como aditivo da lámpada halóxena metálica, a lámpada halóxena metálica é un tipo de lámpada de descarga de gas, que se desenvolve a partir da lámpada de mercurio de alta presión e a súa característica é que o bulbo está cheo de varios halogenuros de terras raras. Na actualidade, utilízanse principalmente ioduros de terras raras, que emiten diferentes liñas espectrais cando se descargan gases. A substancia de traballo utilizada na lámpada de óxido de nano-holmio é ioduro de óxido de nano-holmio, que pode obter unha maior concentración de átomos metálicos na zona do arco, polo tanto mellorando moito a eficiencia da radiación. 2. O óxido de holmio nanómetro pódese usar como aditivo de ferro de itrio ou granate de itrio aluminio; 3. O óxido de nano-holmio pódese usar como granate de aluminio de ferro itrio (Ho:YAG), que pode emitir láser de 2 μm, e a taxa de absorción do tecido humano a láser de 2 μm é alta. É case tres ordes de magnitude superior á Hd: YAG0. Polo tanto, ao usar o láser Ho:YAG para operacións médicas, non só pode mellorar a eficiencia e precisión da operación, senón tamén reducir a área de dano térmico a un tamaño máis pequeno. O feixe libre xerado polo nanocristal de óxido de holmio pode eliminar a graxa sen xerar calor excesivo, reducindo así o dano térmico causado polos tecidos sans. cirurxía. 4. Na aliaxe magnetostrictiva Terfenol-D, tamén se pode engadir unha pequena cantidade de óxido de holmio de tamaño nanométrico para reducir o campo externo necesario para a magnetización por saturación da aliaxe.5. Ademais, a fibra óptica dopada con óxido de nano-holmio pode usarse para fabricar dispositivos de comunicación óptica como láseres de fibra óptica, amplificadores de fibra óptica, sensores de fibra óptica, etc. Terá un papel máis importante na comunicación rápida de fibra óptica actual.

Nano óxido de erbio (III).

Os principais usos son:

1. A emisión de luz do nanómetro de óxido de erbio (III) a 1550 nm é de especial importancia, porque esta lonxitude de onda é exactamente a perda mínima da fibra óptica da comunicación por fibra óptica. Despois de ser excitado pola luz a 980 nm e 1480 nm, o ión de óxido de Erbio (III) nanómetro pasa do estado fundamental 4115/2 ao estado de alta enerxía 4113/2. Cando o Er3+ no estado de alta enerxía volve ao estado fundamental, emite luz de 1550 nm de lonxitude de onda. A fibra de cuarzo pode transmitir luz de varias lonxitudes de onda, non obstante, as diferentes taxas de atenuación óptica varían, coa banda de frecuencia de 1550 nm que ten a taxa de atenuación óptica máis baixa (0,15 decibelios por quilómetro) na transmisión de fibra de cuarzo, que é case a taxa de atenuación límite inferior. Polo tanto, cando se usa a comunicación de fibra óptica como luz de sinal a 1550 nm, a perda de luz redúcese ao mínimo. Deste xeito, se se dopa a concentración adecuada de nano óxido de Erbio (III) na matriz adecuada, o amplificador pode compensar a perda no sistema de comunicación segundo o principio do láser. Polo tanto, na rede de telecomunicacións que precisa amplificar o sinal óptico de 1550 nm, o amplificador de fibra dopada con óxido de nano Erbio (III) é un dispositivo óptico indispensable. Na actualidade comercializouse un amplificador de fibra de sílice dopada con nano óxido de Erbio (III). Infórmase de que, para evitar unha absorción inútil, a cantidade de dopaxe de nano óxido de erbio (III) na fibra é de decenas a centos de ppm. O rápido desenvolvemento da comunicación por fibra óptica abrirá un novo campo de aplicación do óxido de nanoerbio (III).

2. O cristal do láser dopado con óxido de erbio (III) nanómetro e a súa saída láser de 1730 nm e 1550 nm son seguros para os ollos humanos, teñen un bo rendemento de transmisión atmosférica, teñen unha forte capacidade de penetración de fume no campo de batalla, boa confidencialidade, non son fáciles de ser detectados polo inimigo, e teñen un gran contraste ao iluminar obxectivos militares. Un telémetro láser portátil foi feito para uso militar, que é seguro para os ollos humanos.

3. O óxido de erbio (III) do nanómetro pódese engadir ao vidro para facer material láser de vidro de terras raras, que é o material láser sólido con maior enerxía de pulso de saída e maior potencia de saída na actualidade.

4. Nanómetro O óxido de erbio (III) tamén se pode usar como ión de activación de materiais láser de conversión de terras raras.

5. Nanómetro O óxido de erbio (III) tamén se pode usar na decoloración e cor de lentes e vidro cristalino.

Nanómetro de óxido de itrio (Y2O3)

Os principais usos do nanoóxido de itrio son os seguintes: 1. Aditivos para aceiro e aliaxes non ferrosas. A aliaxe FeCr adoita conter 0,5% ~ 4% de óxido de itrio nano, o que pode mellorar a resistencia á oxidación e a ductilidade destes aceiros inoxidables. Despois de engadir a cantidade adecuada de terras raras mesturadas ricas en óxido de itrio nanométrico na aliaxe MB26, as propiedades completas da aliaxe foron obviamente. mellorado onte, pode substituír algunhas aliaxes de aluminio medias e fortes para os compoñentes estresados ​​de avións; Engadir unha pequena cantidade de terra rara de nanoóxido de itrio á aliaxe Al-Zr pode mellorar a condutividade da aliaxe; A aliaxe foi adoptada pola maioría das fábricas de arame en China. Engadiuse óxido de nano-itrio á aliaxe de cobre para mellorar a condutividade e a resistencia mecánica. 2. Material cerámico de nitruro de silicio que contén un 6% de nanoóxido de itrio e un 2% de aluminio. Pódese usar para desenvolver pezas de motor. 3. A perforación, o corte, a soldadura e outros procesamentos mecánicos realízanse en compoñentes a gran escala mediante o uso de raio láser granate de aluminio de óxido de neodimio de nano con potencia de 400 vatios. 4. A pantalla do microscopio electrónico composta de cristal único granate Y-Al ten un alto brillo de fluorescencia, baixa absorción de luz dispersa e boa resistencia a altas temperaturas e resistencia ao desgaste mecánico. A aliaxe de estrutura de óxido de itrio de alta nano contén un 90% de óxido de nano gadolinio pódese aplicar á aviación e noutras ocasións que requiren baixa densidade e alto punto de fusión. 6. Os materiais condutores de protóns de alta temperatura que conteñen un 90% de nanoóxido de itrio son de gran importancia para a produción de pilas de combustible, celas electrolíticas e sensores de gas que requiren unha alta solubilidade de hidróxeno. Ademais, o óxido de nanoitrio tamén se usa como material resistente á pulverización a alta temperatura, diluyente do combustible do reactor atómico, aditivo de material de imán permanente e getter na industria electrónica.

Ademais do anterior, os nanoóxidos de terras raras tamén se poden usar en materiais de roupa para o coidado da saúde humana e a protección ambiental. Desde as actuais unidades de investigación, todas teñen certas direccións: radiación anti-ultravioleta; A contaminación do aire e a radiación ultravioleta son propensas a enfermidades da pel e cancros de pel; A prevención da contaminación dificulta que os contaminantes se peguen á roupa; Tamén se está a estudar na dirección do mantemento anti-quente. Debido a que o coiro é duro e fácil de envellecer, é máis propenso ao mofo nos días de choiva. O coiro pódese suavizar mediante o branqueamento con nano óxido de cerio de terras raras, que non é fácil de envellecer e mofo, e é cómodo de levar. Nos últimos anos, os materiais de nanorevestimento tamén son o foco da investigación de nanomateriais, e a principal investigación céntrase nos revestimentos funcionais. O Y2O3 con 80 nm nos Estados Unidos pódese usar como revestimento de blindaxe infravermella. A eficiencia de reflectir a calor é moi alta. O CeO2 ten un alto índice de refracción e unha alta estabilidade. Cando se engaden ao revestimento óxido de itrio de terras raras nano, óxido de nano lantano e po de óxido de cerio nano, a parede exterior pode resistir o envellecemento, porque o revestimento da parede exterior é fácil de envellecer e caer porque a pintura está exposta á luz solar e aos raios ultravioleta. durante moito tempo, e pode resistir os raios ultravioleta despois de engadir óxido de cerio e óxido de itrio. Ademais, o seu tamaño de partícula é moi pequeno e O nano óxido de cerio úsase como absorbente ultravioleta, que se espera que se use para evitar o envellecemento dos produtos plásticos debido á irradiación ultravioleta, tanques, automóbiles, barcos, tanques de almacenamento de petróleo, etc. , humidade e contaminación para revestimentos de paredes interiores. Debido ao seu pequeno tamaño de partículas, o po non é fácil de pegar á parede e pódese lavar con auga. Aínda quedan moitos usos dos nanoóxidos de terras raras por investigar e desenvolver, e esperamos sinceramente que teña un futuro máis brillante.