Nanometarski rijetki zemni materijali, nova snaga industrijske revolucije

Nanotehnologija je novo interdisciplinarno područje koje se postupno razvijalo kasnih 1980-ih i ranih 1990-ih. Budući da ima veliki potencijal za stvaranje novih proizvodnih procesa, novih materijala i novih proizvoda, pokrenut će novu industrijsku revoluciju u novom stoljeću. Sadašnja razina razvoja nanoznanosti i nanotehnologije slična je onoj računalne i informacijske tehnologije 1950-ih. Većina znanstvenika posvećenih ovom području predviđa da će razvoj nanotehnologije imati širok i dalekosežan utjecaj na mnoge aspekte tehnologije. Znanstvenici vjeruju da ima čudna svojstva i jedinstvene performanse. Glavni učinci zatvaranja koji dovode do čudnih svojstava nano materijala rijetkih zemalja su učinak specifične površine, učinak male veličine, učinak sučelja, učinak prozirnosti, učinak tunela i makroskopski kvantni učinak. Ovi učinci čine fizikalna svojstva nano sustava drugačijima od onih konvencionalnih materijala u svjetlu, elektricitetu, toplini i magnetizmu te predstavljaju mnoge nove značajke. U budućnosti postoje tri glavna smjera za znanstvenike u istraživanju i razvoju nanotehnologije: priprema i primjena nanomaterijala s izvrsnim performansama; Projektirati i pripremiti različite nano uređaje i opremu; Detekcija i analiza svojstava nanoregija. Trenutačno, nano rijetke zemlje uglavnom imaju sljedeće smjerove primjene, a njihovu primjenu treba dalje razvijati u budućnosti.

Nanometarski lantanov oksid (La2O3)

Nanometarski lantanov oksid primjenjuje se na piezoelektrične materijale, elektrotermalne materijale, termoelektrične materijale, materijale magnetskog otpora, luminescentne materijale (plavi prah), materijale za pohranu vodika, optičko staklo, laserske materijale, razne legure, katalizatore za pripremu organskih kemijskih proizvoda i katalizatore za neutralizaciju automobilski ispušni plinovi i poljoprivredni filmovi za pretvorbu svjetla također se primjenjuju na nanometarski lantanov oksid.

Nanometarski cerijev oksid (CeO2)

Glavne upotrebe nano cerijevog oksida su sljedeće: 1. Kao aditiv za staklo, nano cerijev oksid može apsorbirati ultraljubičaste i infracrvene zrake, a primijenjen je na automobilsko staklo. Ne samo da može spriječiti ultraljubičaste zrake, već i smanjiti temperaturu u automobilu, čime se štedi električna energija za klima uređaj. 2. Primjena nano cerijevog oksida u katalizatoru za pročišćavanje ispušnih plinova automobila može učinkovito spriječiti ispuštanje velike količine ispušnih plinova automobila u zrak.3. Nanocerijev oksid može se koristiti u pigmentu za bojanje plastike, a također se može koristiti u industriji premaza, tinte i papira. 4. Primjena nanocerijevog oksida u materijalima za poliranje široko je prepoznata kao zahtjev visoke preciznosti za poliranje silicijskih pločica i safirnih monokristalnih supstrata.5. Osim toga, nano cerijev oksid također se može primijeniti na materijale za skladištenje vodika, termoelektrične materijale, nano cerijeve oksidne volframove elektrode, keramičke kondenzatore, piezoelektričnu keramiku, nano cerijeve oksidne abrazive od silicij karbida, sirovine za gorive ćelije, benzinske katalizatore, neke trajne magnetske materijale, razni legirani čelici i obojeni metali, itd.

Nanometarski praseodimijev oksid (Pr6O11)

Glavne upotrebe nanometarskog praseodimijevog oksida su sljedeće: 1. Široko se koristi u građevinskoj keramici i keramici za svakodnevnu uporabu. Može se miješati s keramičkom glazurom kako bi se dobila obojena glazura, a može se koristiti i kao sam pigment za podglazuru. Pripremljeni pigment je svijetlo žut, čistog i elegantnog tona. 2. Koristi se za proizvodnju trajnih magneta i naširoko se koristi u raznim elektroničkim uređajima i motorima. 3. Koristi se za katalitičko krekiranje nafte. Aktivnost, selektivnost i stabilnost katalize mogu se poboljšati. 4. Nano-praseodimijev oksid također se može koristiti za abrazivno poliranje. Osim toga, primjena nanometarskog praseodimijevog oksida u području optičkih vlakana sve je opsežnija. Nanometarski neodimijev oksid (Nd2O3) Nanometarski neodimijev oksid postao je vruća točka na tržištu dugi niz godina zbog svog jedinstvenog položaja u području rijetkih zemalja. Nano-neodimijev oksid također se primjenjuje na obojene materijale. Dodavanje 1,5% ~ 2,5% nano neodimijevog oksida u leguru magnezija ili aluminija može poboljšati performanse pri visokim temperaturama, nepropusnost za zrak i otpornost na koroziju te legure, a naširoko se koristi u zrakoplovstvu materijal za zrakoplovstvo. Osim toga, nano itrij aluminijski granat dopiran nano neodimijevim oksidom proizvodi kratkovalnu lasersku zraku, koja se široko koristi za zavarivanje i rezanje tankih materijala debljine ispod 10 mm u industriji. S medicinske strane, Nano-YAG laser dopiran nano-Nd _ 2O _ 3 koristi se za uklanjanje kirurških rana ili dezinfekciju rana umjesto kirurških noževa. Nanometarski neodimijev oksid također se koristi za bojanje staklenih i keramičkih materijala, proizvoda od gume i aditiva.

Nanočestice samarijevog oksida (Sm2O3)

Glavne upotrebe samarijevog oksida nano veličine su: samarijev oksid nano veličine je svijetložut, koji se primjenjuje na keramičke kondenzatore i katalizatore. Osim toga, samarijev oksid nano veličine ima nuklearna svojstva i može se koristiti kao strukturni materijal, zaštitni materijal i kontrolni materijal reaktora atomske energije, tako da se ogromna energija proizvedena nuklearnom fisijom može sigurno koristiti. U fosforima se najviše koriste nanočestice europijeva oksida (Eu2O3). Eu3+ se koristi kao aktivator crvenog fosfora, a Eu2+ kao plavi fosfor. Y0O3:Eu3+ je najbolji fosfor u pogledu svjetlosne učinkovitosti, stabilnosti premaza, troškova oporavka itd., a naširoko se koristi zbog poboljšanja svjetlosne učinkovitosti i kontrasta. Nedavno se nano europijev oksid također koristi kao fosfor stimulirane emisije za novi medicinski dijagnostički sustav X-zraka. Nanoeuropijev oksid se također može koristiti za proizvodnju leća u boji i optičkih filtara, za uređaje za pohranu magnetskih mjehurića, a također može pokazati svoje talente u kontrolni materijali, zaštitni materijali i konstrukcijski materijali atomskih reaktora. Crveni fosfor finih čestica gadolinij europij oksida (Y2O3:Eu3+) pripremljen je korištenjem nano itrijevog oksida (Y2O3) i nano europijevog oksida (Eu2O3) kao sirovina. Kada se koristi za pripremu trobojnog fosfora rijetke zemlje, utvrđeno je da: (a) se može dobro i jednolično pomiješati sa zelenim prahom i plavim prahom; (b) Dobre performanse premaza; (c) Budući da je veličina čestica crvenog praha mala, povećava se specifična površina i povećava se broj luminiscentnih čestica, količina crvenog praha u trobojnim fosforima rijetke zemlje može se smanjiti, što rezultira nižim troškovima.

Nanočestice gadolinijevog oksida (Gd2O3)

Njegova glavna upotreba je sljedeća: 1. Njegov paramagnetski kompleks topiv u vodi može poboljšati NMR slikovni signal ljudskog tijela u medicinskom liječenju. 2. Osnovni sumporni oksid može se koristiti kao matrična mreža cijevi osciloskopa i rendgenskog zaslona s posebnom svjetlinom. 3. Nano-gadolinijev oksid u nano-gadolinijevom galijevom granatu idealan je pojedinačni supstrat za magnetsku memoriju mjehurića. 4. Kada nema ograničenja Camot ciklusa, može se koristiti kao čvrsti magnetski rashladni medij. 5. Koristi se kao inhibitor za kontrolu razine lančane reakcije nuklearnih elektrana kako bi se osigurala sigurnost nuklearnih reakcija. Osim toga, upotreba nano-gadolinijevog oksida i nano-lantanovog oksida pomaže u promjeni područja vitrifikacije i poboljšanju toplinske stabilnosti stakla. Nano gadolinijev oksid također se može koristiti za proizvodnju kondenzatora i ekrana za pojačavanje X-zraka. Trenutačno svijet ulaže velike napore u razvoj primjene nano-gadolinijevog oksida i njegovih legura u magnetskom hlađenju, te je napravio značajan napredak

Nanočestice terbijevog oksida (Tb4O7)

Glavna područja primjene su sljedeća: 1. Fosfori se koriste kao aktivatori zelenog praha u trobojnim fosforima, kao što je fosfatna matrica aktivirana nano terbij oksidom, silikatna matrica aktivirana nano terbij oksidom i nano cerijev oksid, magnezij aluminatna matrica aktivirana nano terbijem oksida, koji svi emitiraju zelenu svjetlost u pobuđenom stanje. 2. Magneto-optički materijali za pohranjivanje, Posljednjih godina istraživani su i razvijani magneto-optički materijali nano-terbijev oksid. Magneto-optički disk izrađen od Tb-Fe amorfnog filma koristi se kao računalni element za pohranu, a kapacitet pohrane može se povećati za 10 ~ 15 puta. 3. Magnetno-optičko staklo, Faradayev optički aktivno staklo koje sadrži nanometarski terbijev oksid, ključni je materijal za izradu rotatora, izolatora, anulatora i naširoko se koristi u laserskoj tehnologiji. Nanometarski terbijev oksid, nanometarski disprozijev oksid uglavnom se koristi u sonaru i naširoko se koristi koristi se u mnogim područjima, kao što je sustav ubrizgavanja goriva, kontrola tekućinskih ventila, mikropozicioniranje, mehanički aktuator, mehanizam i regulator krila zrakoplovnog svemirskog teleskopa. Glavne upotrebe Dy2O3 nano disprozijevog oksida su:1. Nano-disprozijev oksid se koristi kao aktivator fosfora, a trovalentni nano-disprozijev oksid je obećavajući aktivacijski ion trobojnih luminiscentnih materijala s jednim luminiscentnim centrom. Uglavnom se sastoji od dvije trake emisije, jedna je emisija žute svjetlosti, druga je emisija plave svjetlosti, a luminescentni materijali dopirani nano-disprozijevim oksidom mogu se koristiti kao trobojni fosfori.2. Nanometarski disprozijev oksid neophodna je metalna sirovina za pripremu Terfenol legure s velikom magnetostriktivnom legurom nano-terbijev oksid i nano-disprozijev oksid, koji mogu ostvariti neke precizne aktivnosti mehaničkog kretanja. 3. Nanometarski metalni disprozijev oksid može se koristiti kao magneto-optički materijal za pohranu s velikom brzinom snimanja i osjetljivošću čitanja. 4. Koristi se za pripremu nanometarske svjetiljke s disprozijevim oksidom. Radna tvar koja se koristi u nano svjetiljci s disprozijevim oksidom je nano disprozijev oksid, koji ima prednosti visoke svjetline, dobre boje, visoke temperature boje, male veličine i stabilnog luka te je koristi se kao izvor svjetla za film i tisak. 5. Nanometarski disprozijev oksid koristi se za mjerenje energetskog spektra neutrona ili kao apsorber neutrona u industriji atomske energije zbog svoje velike površine poprečnog presjeka hvatanja neutrona.

Ho _ 2O _ 3 nanometra

Glavne upotrebe nano-holmijevog oksida su sljedeće: 1. Kao dodatak metalnoj halogenoj žarulji, metalna halogena žarulja je vrsta žarulje s izbojem u plinu, koja je razvijena na temelju visokotlačne živine žarulje, a njezina je karakteristika da je žarulja ispunjena raznim halogenidima rijetkih zemalja. Trenutačno se uglavnom koriste jodidi rijetkih zemalja, koji emitiraju različite spektralne linije pri ispuštanju plina. Radna tvar koja se koristi u nano-holmijevoj oksidnoj lampi je nano-holmijev oksid jodid, koji može postići veću koncentraciju atoma metala u zoni luka, stoga značajno poboljšavajući učinkovitost zračenja. 2. Nanometarski holmijev oksid može se koristiti kao aditiv itrijevog željeza ili itrijevog aluminijskog granata; 3. Nano-holmijev oksid može se koristiti kao itrij željezo aluminij granat (Ho:YAG), koji može emitirati 2 μm laser, a stopa apsorpcije ljudskog tkiva 2 μm lasera je visoka. Gotovo je tri reda veličine veća od Hd: YAG0. Stoga, kada se koristi Ho:YAG laser za medicinske operacije, ne samo da može poboljšati učinkovitost i točnost rada, već i smanjiti područje toplinskog oštećenja na manju veličinu. Slobodni snop koji generira kristal nano holmij oksida može ukloniti masnoću bez stvaranja prekomjerne topline, čime se smanjuje toplinska oštećenja uzrokovana zdravim tkivima. Zabilježeno je da liječenje glaukoma nanometarskim laserom holmij oksida u Sjedinjenim Državama može smanjiti bol kirurgija. 4. U magnetostriktivnu leguru Terfenol-D može se dodati i mala količina holmijeva oksida nano veličine kako bi se smanjilo vanjsko polje potrebno za magnetizaciju legure zasićenja.5. Osim toga, optičko vlakno dopirano nano-holmijevim oksidom može se koristiti za izradu optičkih komunikacijskih uređaja kao što su laseri s optičkim vlaknima, pojačala s optičkim vlaknima, senzori s optičkim vlaknima itd. Igrat će važniju ulogu u današnjoj brzoj komunikaciji putem optičkih vlakana.

Nanometarski itrijev oksid (Y2O3)

Glavne upotrebe nano itrijevog oksida su sljedeće: 1. Dodaci za čelik i legure obojenih metala. FeCr legura obično sadrži 0,5% ~ 4% nano itrijevog oksida, što može poboljšati otpornost na oksidaciju i duktilnost ovih nehrđajućih čelika. Nakon dodavanja odgovarajuće količine miješane rijetke zemlje bogate nanometarskim itrijevim oksidom u MB26 leguru, sveobuhvatna svojstva legure očito su bila poboljšano jučer, može zamijeniti neke srednje i jake aluminijske legure za napregnute komponente zrakoplova; Dodavanje male količine nano itrijevog oksida rijetke zemlje u Al-Zr leguru može poboljšati vodljivost legure; Legura je usvojena u većini tvornica žice u Kini. Nano-itrijev oksid dodan je u bakrenu slitinu kako bi se poboljšala vodljivost i mehanička čvrstoća. 2. Silicijev nitrid keramički materijal koji sadrži 6% nano itrijevog oksida i 2% aluminija. Može se koristiti za razvoj dijelova motora. 3. Bušenje, rezanje, zavarivanje i druge mehaničke obrade provode se na velikim komponentama pomoću laserske zrake nano neodimij oksida aluminij granata snage 400 vata. 4. Zaslon elektronskog mikroskopa sastavljen od monokristala Y-Al granata ima visoku svjetlinu fluorescencije, nisku apsorpciju raspršenog svjetla i dobru otpornost na visoke temperature i otpornost na mehaničko trošenje.5. Legura s visokom nano strukturom itrijevog oksida koja sadrži 90% nano gadolinijevog oksida može se primijeniti u zrakoplovstvu i drugim prilikama koje zahtijevaju nisku gustoću i visoko talište. 6. Visokotemperaturni protonski vodljivi materijali koji sadrže 90% nano itrijevog oksida od velike su važnosti za proizvodnju gorivih ćelija, elektrolitičkih ćelija i plinskih senzora koji zahtijevaju visoku topljivost vodika. Osim toga, nano-itrijev oksid se također koristi kao materijal otporan na prskanje na visokim temperaturama, razrjeđivač goriva za atomske reaktore, aditiv materijala s trajnim magnetima i geter u elektroničkoj industriji.

Osim navedenog, nano oksidi rijetkih zemalja mogu se koristiti iu odjevnim materijalima za zaštitu zdravlja ljudi i okoliša. Od sadašnjih istraživačkih jedinica, sve imaju određene smjerove: anti-ultraljubičasto zračenje; Onečišćenje zraka i ultraljubičasto zračenje podložni su kožnim bolestima i raku kože; Sprječavanje onečišćenja otežava lijepljenje zagađivača na odjeću; Također se proučava u smjeru čuvanja protiv topline. Budući da je koža tvrda i lako stari, najsklonija je plijesni u kišnim danima. Koža se može omekšati izbjeljivanjem nano cerijevim oksidom rijetke zemlje, koji nije lak za starenje i plijesan, a ugodan je za nošenje. Posljednjih godina nano-premazni materijali također su u fokusu istraživanja nanomaterijala, a glavna istraživanja usmjerena su na funkcionalne premaze. Y2O3 s 80 nm u Sjedinjenim Državama može se koristiti kao infracrveni zaštitni premaz. Učinkovitost reflektiranja topline je vrlo visoka. CeO2 ima visok indeks loma i visoku stabilnost. Kada se premazu dodaju nano rijetka zemlja itrijev oksid, nano lantanov oksid i nano cerijev oksid u prahu, vanjski zid može odoljeti starenju, jer vanjski zidni premaz lako stari i otpada jer je boja izložena sunčevoj svjetlosti i ultraljubičastim zrakama dugo vremena, a može se oduprijeti ultraljubičastim zrakama nakon dodavanja cerijevog oksida i itrija oksid. Štoviše, njegova veličina čestica je vrlo mala, a nano cerijev oksid se koristi kao apsorber ultraljubičastog zračenja, za koji se očekuje da će se koristiti za sprječavanje starenja plastičnih proizvoda uslijed ultraljubičastog zračenja, spremnika, automobila, brodova, spremnika za skladištenje nafte itd. ., koji može najbolje zaštititi vanjske velike reklamne ploče i spriječiti plijesan, vlagu i onečišćenje za unutarnje zidne premaze. Zbog male veličine čestica, prašina se ne može lako zalijepiti za zid. I može se oribati vodom. Još uvijek postoje mnoge upotrebe nano oksida rijetkih zemalja koje treba dalje istraživati i razvijati, a mi se iskreno nadamo da će imati briljantniju budućnost.