Ritkaföldfémek elemeinélkülözhetetlenek a csúcstechnika, például az új energia és az anyagok fejlesztéséhez, és széles körű alkalmazási értéket képviselnek olyan területeken, mint a repülőgép, a nemzetvédelem és a katonai ipar. A modern hadviselés eredményei azt mutatják, hogy a ritkaföldföld fegyverek uralják a csatatéren, a ritkaföldfémi technológiai előnyök a katonai technológiai előnyöket képviselik, és garantált az erőforrások. Ezért a ritkaföldfémek stratégiai erőforrásokká is válnak, amelyekért a világ minden tájáról versenyeznek a fő gazdaságok, és a legfontosabb nyersanyag -stratégiák, például a ritkaföldfémek, gyakran a nemzeti stratégiákba emelkednek. Európa, Japán, az Egyesült Államok, valamint más országok és régiók nagyobb figyelmet fordítanak a kulcsfontosságú anyagokra, például a Rarék Földre. 2008 -ban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma a ritkaföldfémeket "kulcsfontosságú anyagstratégiának" sorolta; 2010 elején az Európai Unió bejelentette a ritkaföldfémek stratégiai tartalékának létrehozását; 2007 -ben a Japán Oktatási, Kulturális, Tudományos és Technológiai Minisztérium, valamint a Gazdasági, Ipari és Technológiai Minisztérium már javasolta a "elemstratégiai terv" és a "ritka fém alternatív anyagok" tervet. Folyamatos intézkedéseket és politikákat tettek az erőforrás -tartalékok, a technológiai haladás, az erőforrások megszerzésében és az alternatív anyagok keresésében. Ebből a cikkből kezdve a szerkesztő részletesen bemutatja ezen ritkaföldfémek elemeinek fontos és még nélkülözhetetlen történelmi fejlesztési misszióit és szerepeit.
Terbium A nehéz ritkaföldfémek kategóriájához tartozik, a földkéregben csak 1,1 ppm -nél alacsony.Terbium -oxidA teljes ritkaföldfémek kevesebb, mint 0,01% -át teszi ki. A terbium-tartalom még a legmagasabb terbiumtartalommal rendelkező, a legmagasabb tartalmú, a Terbium-tartalom csak a teljes ritkaföldfém 1,1,2% -át teszi ki, jelezve, hogy a ritkaföldfémek "nemes" kategóriájához tartozik a ritkaföldek elemeinek "nemes" kategóriájához. A terbium ezüst szürke fém, rugalmassággal és viszonylag puha textúrával, amelyet késsel lehet kinyitni; Olvadási pont 1360 ℃, forráspont 3123 ℃, sűrűség 8229 4kg/m3. A Terbium 1843 -as felfedezése óta több mint 100 éve, annak hiánya és értéke hosszú ideig megakadályozta gyakorlati alkalmazását. Csak az elmúlt 30 évben mutatta meg a Terbium egyedi tehetségét.
A terbium felfedezése
Ugyanebben az időszakban, amikorlantánFelfedezték, hogy a svéd Karl G. Mosader elemezte az eredetileg felfedezettittriumés 1842 -ben jelentést tett közzé, tisztázva, hogy az eredetileg felfedezett Yttrium Föld nem egyetlen elemi oxid, hanem három elem -oxid. 1843 -ban Mossander felfedezte a Terbium elemet a Yttrium Föld kutatása révén. Még mindig egyiket nevezte Yttrium Földnek és egyiküknekerbium -oxid- Csak 1877 -ben nevezték el hivatalosan terbiumnak, a TB elem szimbólummal. Az elnevezése ugyanabból a forrásból származik, mint a Yttrium, amely a svédországi Stockholm közelében, Ytterby faluból származik, ahol a Yttrium Ore -t először fedezték fel. A terbium és két másik elem, a Lanthanum és az Erbium felfedezése kinyitotta a második ajtót a ritkaföldfémek elemeinek felfedezéséhez, jelezve felfedezésük második szakaszát. Ezt először G. Urban tisztította 1905 -ben.
Mossander
Terbium alkalmazása
AterbiumLeginkább a csúcstechnológiájú mezőket foglalja magában, amelyek technológia intenzív és tudásintenzív élvonalbeli projektek, valamint jelentős gazdasági előnyökkel járó projektek, vonzó fejlesztési kilátásokkal. A fő alkalmazási területek a következők: (1) vegyes ritkaföldfémek formájában történő felhasználás. Például ritkaföldfém -összetett műtrágyaként és takarmány -adalékanyagként használják a mezőgazdaság számára. (2) A zöld por aktivátora három primer fluoreszcens porban. A modern optoelektronikus anyagok három alapvető foszfor, nevezetesen a piros, a zöld és a kék színt igényelnek, amelyek felhasználhatók a különféle színek szintetizálására. És a terbium elengedhetetlen komponens sok kiváló minőségű zöld fluoreszcens porban. (3) Magneto optikai tárolóanyagként használják. Amorf fém terbium átmeneti fémötvözet vékonyrétegeket használtak nagy teljesítményű magneto optikai lemezek előállítására. (4) Magneto optikai üveggyártás. A Terbiumot tartalmazó Faraday forgó üveg kulcsfontosságú anyag a rotátorok, izolátorok és keringők gyártásához a lézertechnikában. (5) A terbium dysprosium ferromagnetostrictive ötvözet (Terfenol) fejlesztése és fejlesztése új alkalmazásokat nyitott meg a terbium számára.
A mezőgazdaság és az állattenyésztéshez
Ritkaföldfém terbiumJavíthatja a növények minőségét és növelheti a fotoszintézis sebességét egy bizonyos koncentrációs tartományon belül. A terbium komplexei magas biológiai aktivitással rendelkeznek, és a terbium, TB (ALA) 3benim (CLO4) 3-3H2O hármas komplexei jó antibakteriális és baktericid hatást gyakorolnak a sztafilokokkusz aureusra, a bacillus subtilis-re és az Escherichia coli-ra, széles spektrum antibacterialis tulajdonságokkal. Ezeknek a komplexeknek a tanulmányozása új kutatási irányt nyújt a modern baktericid gyógyszerek számára.
A lumineszcencia területén használják
A modern optoelektronikus anyagok három alapvető foszfor, nevezetesen a piros, a zöld és a kék színt igényelnek, amelyek felhasználhatók a különféle színek szintetizálására. És a terbium elengedhetetlen komponens sok kiváló minőségű zöld fluoreszcens porban. Ha a ritkaföldfém színű TV vörös fluoreszcens por születése stimulálta a Yttrium és az Europium iránti igényt, akkor a Terbium alkalmazását és fejlesztését a ritkaföldfémek előmozdították a lámpák számára. Az 1980-as évek elején a Philips feltalálta a világ első kompakt energiatakarékos fényszóró lámpáját, és gyorsan előléptette azt világszerte. A TB3+ionok zöld fényt bocsáthatnak ki 545 nm hullámhosszúsággal, és szinte az összes ritkafém zöld fluoreszcens por a terbiumot használja aktivátorként.
A színes TV katódsugárcsövekhez használt zöld fluoreszcens por mindig elsősorban az olcsó és hatékony cink -szulfidon alapult, de a terbiumport mindig is vetített színes TV -zöld porként használták, például Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+és LAOBR: TB3+. A nagy képernyős nagyfelbontású televízió (HDTV) fejlesztésével a CRT-k nagy teljesítményű zöld fluoreszcens porokat is fejlesztenek. Például egy hibrid zöld fluoreszcens port fejlesztettek ki külföldön, amely Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+és Y2SIO5: TB3+-ból áll, amelyek kiváló lumineszcencia hatékonysággal rendelkeznek nagy áram sűrűségnél.
A hagyományos röntgen fluoreszcens por kalcium-tungstate. Az 1970 -es és 1980 -as években a ritkaföldfémi fluoreszcens porokat fejlesztették ki az érzékenyítő szűrőkhöz, például a terbiummal aktivált lanthanum -szulfid -oxid, a terbiummal aktivált lanthanum -bromid -oxid (zöld képernyőkhöz) és a terbiummal aktivált yttrium -szulfid -oxid. A kalcium-tungstate-hoz képest a ritkaföldfémi fluoreszcens por 80%-kal csökkentheti a röntgen besugárzás idejét, javíthatja a röntgenfilmek felbontását, meghosszabbíthatja a röntgengékek élettartamát és csökkentheti az energiafogyasztást. A terbiumot fluoreszcens por-aktivátorként is használják az orvosi röntgen-javító képernyőkhöz, amelyek jelentősen javíthatják az optikai képekké történő átalakulás érzékenységét, javíthatják a röntgenfilmek egyértelműségét, és jelentősen csökkenthetik az emberi testre irányuló röntgen dózisát (több mint 50%-kal).
TerbiumAktivátorként használják a fehér LED -foszforban is, amelyet a Blue Light izgatott az új félvezető világításhoz. Használható terbium alumínium mágneses optikai kristályfoszforok előállítására, kék fényt kibocsátó diódák felhasználásával gerjesztő fényforrásokként, és a generált fluoreszcenciát összekeverik a gerjesztő fénygel, hogy tiszta fehér fényt kapjanak.
A terbiumból készült elektrolumineszcens anyagok elsősorban a cink -szulfid zöld fluoreszcens porot tartalmazzák, a terbiummal, mint aktivátor. Az ultraibolya besugárzás alatt a terbium szerves komplexei erős zöld fluoreszcenciát bocsáthatnak ki, és vékony film -elektrolumineszcens anyagként is felhasználhatók. Noha jelentős előrelépés történt a ritkaföldfémek szerves komplex elektrolumineszcens vékonyrétegek vizsgálatában, a gyakorlati szempontból még mindig van bizonyos rés, és a ritkaföldfémek szerves komplex elektrolumineszcens vékonyrétegek és eszközök kutatása továbbra is mélyen mély.
A terbium fluoreszcencia jellemzőit szintén használják fluoreszcencia próbákként. Az ofloxacin terbium (TB3+) komplex és a dezoxiribonukleinsav (DNS) közötti kölcsönhatást fluoreszcencia és abszorpciós spektrumok, például az ofloxacin terbium (TB3+) fluoreszcencia szondájával vizsgáltuk. Az eredmények azt mutatták, hogy az ofloxacin TB3+szonda horonykötést képezhet DNS -molekulákkal, és a dezoxiribonukleinsav szignifikánsan javíthatja az ofloxacin TB3+rendszer fluoreszcenciáját. Ezen változás alapján meghatározható a dezoxiribonukleinsav.
Magneto optikai anyagokhoz
A Faraday effektusú anyagokat, más néven mágneses optikai anyagokat, széles körben használják lézerekben és más optikai eszközökben. Két általános típusú mágneses optikai anyag létezik: Magneto optikai kristályok és magneto optikai üveg. Közülük a mágneses-optikai kristályok (mint például a Yttrium Iron Garnet és a Terbium gallium gránát) az állítható működési frekvencia és a nagy hőstabilitás előnyei vannak, ám ezek drágák és nehezen gyárthatók. Ezenkívül számos magas Faraday forgási szöggel rendelkező mágneses-optikai kristály magas abszorpcióval rendelkezik a rövid hullámtartományban, ami korlátozza azok használatát. A Magneto optikai kristályokkal összehasonlítva a Magneto optikai üvegnek a nagy transzmittancia előnye, és könnyen elkészíthető nagy blokkokba vagy rostokká. Jelenleg a magas Faraday-effektusú mágneses-optikai szemüveg elsősorban a ritkaföldfém ion-doppelt szemüveg.
Magneto optikai tárolóanyagokhoz használják
Az utóbbi években, a multimédia és az irodai automatizálás gyors fejlődésével, az új, nagy kapacitású mágneses lemezek iránti igény növekszik. Amorf fém terbium átmeneti fémötvözet vékonyrétegeket használtak nagy teljesítményű magneto optikai lemezek előállítására. Közülük a TBFECO ötvözet vékony filmje a legjobb teljesítmény. A terbium alapú mágneses-optikai anyagokat nagy léptékben állítják elő, és a belőlük készített mágneses-optikai lemezeket számítógépes tároló alkatrészekként használják, a tárolókapacitás 10-15-szer növeli. A nagy kapacitás és a gyors hozzáférési sebesség előnyei vannak, és több tízezer alkalommal törölhetők és bevonhatók, ha nagy sűrűségű optikai lemezekhez használják. Fontos anyagok az elektronikus információtároló technológiában. A látható és közel infravörös sávokban a leggyakrabban használt mágneses-optikai anyag a Terbium Gallium Garnet (TGG) egykristály, amely a legjobb mágneses-optikai anyag a Faraday forgó és izolátorok előállításához.
Magneto optikai üveghez
A Faraday Magneto optikai üvegnek jó átláthatósága és izotrópiája van a látható és infravörös régiókban, és különféle komplex formákat képezhet. Könnyű nagy méretű termékeket előállítani, és az optikai szálakba is be lehet vonni. Ezért széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik a Magneto optikai eszközökön, mint például a Magneto optikai izolátorok, a Magneto optikai modulátorok és a száloptikai áram érzékelők. A nagy mágneses momentum és a kis abszorpciós együtthatója miatt a látható és infravörös tartományban a TB3+ionok általánosan használt ritkaföldfém -ionokká váltak a mágneses optikai szemüvegekben.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive ötvözet
A 20. század végén, a világ technológiai forradalmának folyamatos elmélyítésével, az új ritkaföldfémek alkalmazási anyagok gyorsan megjelentek. 1984 -ben az Iowa Állami Egyetem, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Ames Laboratóriuma és az Egyesült Államok Haditengerészeti Fegyverek Kutatóközpontja (amelyből a későbbi megalapozott Edge Technology Corporation (ET Rema) fő személyzete együttműködött egy új ritkaföldfémek intelligens anyagának, nevezetesen a terbium dysprosium ferromágneses mágnesező anyag kidolgozásában. Ez az új intelligens anyag kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, hogy az elektromos energiát gyorsan mechanikus energiává alakítsák. Az ebből az óriási magnetosztriktív anyagból készült víz alatti és elektroakusztikus transzduktorok sikeresen konfiguráltak a haditengerészeti berendezésekbe, az olajkút-detektáló hangszórókba, a zaj- és rezgésvezérlő rendszerekben, valamint az óceánkutatási és földalatti kommunikációs rendszerekben. Ezért, amint a terbium dysprosium vas óriási magnetosztiktív anyag született, széles körben elterjedt a világon az iparosodott országoktól. Az Egyesült Államokban az Edge Technologies 1989 -ben kezdte meg a terbium dysprosium vas óriási mágneses mágneses anyagok előállítását, és később Svédország, Japán, Oroszország, az Egyesült Királyság és Ausztrália Terfenol Dysprosium vas óriási magnetostrictive anyagokat is kifejlesztettek.
Ennek az anyagnak az Egyesült Államokban történő fejlesztésének történetéből mind az anyag feltalálása, mind korai monopolisztikus alkalmazásai közvetlenül kapcsolódnak a katonai ágazathoz (például a haditengerészet). Noha Kína katonai és védelmi osztályai fokozatosan erősítik megértésüket ennek az anyagnak. Kína átfogó nemzeti erejének jelentős javításával azonban a 21. századi katonai versenystratégia elérése és a berendezések szintjének javítása iránti igény határozottan sürgős. Ezért a Terbium dysprosium vas óriási mágneses anyagok katonai és nemzetvédelmi osztályok általi széles körű használata történelmi szükségszerűség lesz.
Röviden: a sok kiváló tulajdonságterbiumTegye nélkülözhetetlen tagjává sok funkcionális anyagból és pótolhatatlan helyzetévé egyes alkalmazáspályákon. A Terbium magas ára miatt azonban az emberek azt vizsgálták, hogyan lehet elkerülni és minimalizálni a terbium használatát a termelési költségek csökkentése érdekében. Például a ritkaföldfém mágneses-optikai anyagoknak az olcsó diszprosium vas kobalt vagy a gadolinium terbium kobaltot is használniuk kell; Próbálja meg csökkenteni a terbium tartalmát a felhasználandó zöld fluoreszcens porban. Az ár fontos tényezővé vált, amely korlátozza a terbium széles körű használatát. De sok funkcionális anyag nem képes nélküle megtenni, ezért be kell tartanunk a "jó acél használata a pengén", és meg kell próbálnunk a terbium használatát a lehető legnagyobb mértékben megmenteni.
A postai idő: augusztus-07-2023