Bahan tanah jarang nanometer, kekuatan baru dalam revolusi industri

Bahan tanah jarang nanometer, kekuatan baru dalam revolusi industri

Nanoteknologi adalah bidang interdisipliner baru yang secara bertahap dikembangkan pada akhir tahun 1980an dan awal tahun 1990an. Karena memiliki potensi besar untuk menciptakan proses produksi baru, material baru, dan produk baru, hal ini akan memicu revolusi industri baru di abad baru. Tingkat perkembangan nanosains dan nanoteknologi saat ini serupa dengan tingkat perkembangan teknologi komputer dan informasi pada tahun 1950-an. Kebanyakan ilmuwan yang berkomitmen pada bidang ini memperkirakan bahwa perkembangan nanoteknologi akan mempunyai dampak luas dan luas pada banyak aspek teknologi. Para ilmuwan percaya bahwa ia memiliki sifat aneh dan kinerja unik,Efek pengurungan utama yang mengarah pada sifat aneh bahan tanah jarang nano adalah efek permukaan spesifik, efek ukuran kecil, efek antarmuka, efek transparansi, efek terowongan, dan efek kuantum makroskopis. Efek ini membuat sifat fisik sistem nano berbeda dari bahan konvensional dalam hal cahaya, listrik, panas dan magnet, serta menghadirkan banyak fitur baru. Di masa depan, ada tiga arah utama bagi para ilmuwan untuk meneliti dan mengembangkan nanoteknologi: persiapan dan penerapan dari bahan nano dengan kinerja luar biasa; Merancang dan menyiapkan berbagai perangkat dan peralatan nano; Mendeteksi dan menganalisis properti wilayah nano. Saat ini, nano rare earth terutama memiliki arah penerapan sebagai berikut, dan penerapannya perlu dikembangkan lebih lanjut di masa depan.

Nanometer lantanum oksida (La2O3)

Nanometer lantanum oksida diterapkan pada bahan piezoelektrik, bahan elektrotermal, bahan termoelektrik, bahan tahan magnet, bahan luminescent (bubuk biru), bahan penyimpan hidrogen, kaca optik, bahan laser, berbagai bahan paduan, katalis untuk pembuatan produk kimia organik, dan katalis untuk penetralan. knalpot mobil, dan film pertanian konversi cahaya juga diterapkan pada nanometer lantanum oksida.

Nanometer serium oksida (CeO2)

Kegunaan utama nano cerium oksida adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan tambahan kaca, nano cerium oksida dapat menyerap sinar ultraviolet dan sinar infra merah, serta telah diaplikasikan pada kaca mobil. Tidak hanya dapat mencegah sinar ultraviolet, tetapi juga menurunkan suhu di dalam mobil, sehingga menghemat listrik untuk AC. 2. Penerapan nano cerium oksida dalam katalis pemurnian knalpot mobil dapat secara efektif mencegah sejumlah besar gas buang mobil dibuang ke udara.3. Nano-cerium oksida dapat digunakan dalam pigmen untuk mewarnai plastik, dan juga dapat digunakan dalam industri pelapisan, tinta dan kertas. 4. Penerapan nano cerium oksida dalam bahan pemoles telah dikenal luas sebagai persyaratan presisi tinggi untuk memoles wafer silikon dan substrat kristal tunggal safir.5. Selain itu, nano cerium oksida juga dapat diterapkan pada bahan penyimpan hidrogen, bahan termoelektrik, elektroda tungsten nano cerium oksida, kapasitor keramik, keramik piezoelektrik, bahan abrasif silikon karbida nano cerium oksida, bahan baku sel bahan bakar, katalis bensin, beberapa bahan magnet permanen, berbagai baja paduan dan logam non-ferrous, dll.

Nanometer praseodymium oksida (Pr6O11)

Kegunaan utama nanometer praseodymium oksida adalah sebagai berikut: 1. Banyak digunakan dalam keramik bangunan dan keramik penggunaan sehari-hari. Dapat dicampur dengan glasir keramik untuk membuat glasir berwarna, dan juga dapat digunakan sebagai pigmen lapisan bawah saja. Pigmen yang disiapkan berwarna kuning muda dengan corak murni dan elegan. 2. Digunakan untuk pembuatan magnet permanen dan banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik dan motor. 3. Digunakan untuk perengkahan katalitik minyak bumi. Aktivitas, selektivitas dan stabilitas katalisis dapat ditingkatkan. 4. Nano-praseodymium oksida juga dapat digunakan untuk pemolesan abrasif. Selain itu, penerapan nanometer praseodymium oksida di bidang serat optik semakin luas.

Nanometer neodymium oksida (Nd2O3)

Nanometer neodymium oksida telah menjadi hot spot di pasar selama bertahun-tahun karena posisinya yang unik di bidang tanah jarang. Nano-neodymium oksida juga diterapkan pada bahan non-ferrous. Menambahkan 1,5%~2,5% nano neodymium oksida ke dalam paduan magnesium atau aluminium dapat meningkatkan kinerja suhu tinggi, kedap udara, dan ketahanan korosi pada paduan tersebut, dan banyak digunakan sebagai ruang angkasa. bahan untuk penerbangan. Selain itu, garnet aluminium nano yttrium yang diolah dengan nano neodymium oksida menghasilkan sinar laser gelombang pendek, yang banyak digunakan untuk mengelas dan memotong bahan tipis dengan ketebalan di bawah 10mm di industri. Di sisi medis, laser Nano-YAG yang diolah dengan nano-Nd _ 2O _ 3 digunakan untuk menghilangkan luka bedah atau mendisinfeksi luka sebagai pengganti pisau bedah. Nanometer neodymium oksida juga digunakan untuk mewarnai bahan kaca dan keramik, produk karet dan aditif.

Nanopartikel Samarium oksida (Sm2O3)

Kegunaan utama samarium oksida berukuran nano adalah: samarium oksida berukuran nano berwarna kuning muda, yang diaplikasikan pada kapasitor keramik dan katalis. Selain itu, samarium oksida berukuran nano memiliki sifat nuklir, dan dapat digunakan sebagai bahan struktural, bahan pelindung dan bahan kendali reaktor energi atom, sehingga energi besar yang dihasilkan oleh fisi nuklir dapat digunakan dengan aman. Nanopartikel Europium oksida (Eu2O3) banyak digunakan dalam fosfor. Eu3+ digunakan sebagai aktivator fosfor merah, dan Eu2+ digunakan sebagai fosfor biru. Y0O3:Eu3+ adalah fosfor terbaik dalam efisiensi cahaya, stabilitas lapisan, biaya pemulihan, dll., dan digunakan secara luas karena peningkatan efisiensi dan kontras cahaya. Baru-baru ini, nano europium oksida juga digunakan sebagai fosfor emisi terstimulasi untuk sistem diagnosis medis sinar-X baru. Nano-europium oksida juga dapat digunakan untuk pembuatan lensa berwarna dan filter optik, untuk perangkat penyimpanan gelembung magnetik, dan juga dapat menunjukkan bakatnya dalam bahan kontrol, bahan pelindung dan bahan struktur reaktor atom. Partikel halus gadolinium europium oksida (Y2O3:Eu3+) fosfor merah dibuat dengan menggunakan nano yttrium oksida (Y2O3) dan nano europium oksida (Eu2O3) sebagai bahan baku. Saat menggunakannya untuk menyiapkan fosfor tiga warna tanah jarang, ditemukan bahwa: (a) dapat dicampur dengan baik dan merata dengan bubuk hijau dan bubuk biru; (b) Kinerja pelapisan yang baik; (c) Karena ukuran partikel bubuk merah kecil, luas permukaan spesifik meningkat dan jumlah partikel luminescent meningkat, jumlah bubuk merah dalam fosfor tiga warna tanah jarang dapat dikurangi, sehingga biayanya lebih rendah.

Nanopartikel gadolinium oksida (Gd2O3)

Kegunaan utamanya adalah sebagai berikut: 1. Kompleks paramagnetiknya yang larut dalam air dapat meningkatkan sinyal pencitraan NMR tubuh manusia dalam perawatan medis. 2. Basa sulfur oksida dapat digunakan sebagai kisi matriks tabung osiloskop dan layar sinar-X dengan kecerahan khusus. 3. Nano-gadolinium oksida dalam nano-gadolinium gallium garnet adalah substrat tunggal yang ideal untuk memori gelembung magnetik. 4. Bila tidak ada batasan siklus Camot, dapat digunakan sebagai media pendingin magnetis padat. 5. Digunakan sebagai penghambat untuk mengendalikan tingkat reaksi berantai pembangkit listrik tenaga nuklir untuk menjamin keamanan reaksi nuklir. Selain itu, penggunaan nano-gadolinium oksida dan nano-lantanum oksida bermanfaat untuk mengubah daerah vitrifikasi dan meningkatkan stabilitas termal kaca. Nano gadolinium oksida juga dapat digunakan untuk pembuatan kapasitor dan layar penguat sinar-X. Saat ini, dunia sedang melakukan upaya besar untuk mengembangkan penerapan nano-gadolinium oksida dan paduannya dalam pendinginan magnetik, dan telah membuat kemajuan terobosan

Nanopartikel terbium oksida (Tb4O7)

Bidang aplikasi utama adalah sebagai berikut: 1. Fosfor digunakan sebagai aktivator bubuk hijau dalam fosfor tiga warna, seperti matriks fosfat yang diaktifkan oleh nano terbium oksida, matriks silikat yang diaktifkan oleh nano terbium oksida dan matriks nano cerium oksida magnesium aluminat yang diaktifkan oleh nano terbium oksida, yang semuanya memancarkan cahaya hijau dalam keadaan tereksitasi. 2. Bahan penyimpanan magneto-optik, Dalam beberapa tahun terakhir, bahan magneto-optik nano-terbium oksida telah diteliti dan dikembangkan. Disk magneto-optik yang terbuat dari film amorf Tb-Fe digunakan sebagai elemen penyimpanan komputer, dan kapasitas penyimpanan dapat ditingkatkan 10~15 kali lipat. 3. Kaca magneto-optik, kaca aktif optik Faraday yang mengandung nanometer terbium oksida, merupakan bahan utama untuk membuat rotator, isolator, annulator dan banyak digunakan dalam teknologi laser. Nanometer terbium oksida nanometer disprosium oksida terutama digunakan dalam sonar, dan telah banyak digunakan digunakan di berbagai bidang, seperti sistem injeksi bahan bakar, kontrol katup cair, penentuan posisi mikro, aktuator mekanis, mekanisme dan pengatur sayap teleskop luar angkasa pesawat.

Nano Disprosium oksida Dy2O3

Kegunaan utama Dy2O3 nano dysprosium oksida adalah:1. Nano-disprosium oksida digunakan sebagai aktivator fosfor, dan nano-disprosium oksida trivalen adalah ion pengaktif yang menjanjikan dari bahan luminescent tiga warna dengan pusat luminescent tunggal. Ini terutama terdiri dari dua pita emisi, satu adalah emisi cahaya kuning, yang lainnya adalah emisi cahaya biru, dan bahan bercahaya yang diolah dengan nano-disprosium oksida dapat digunakan sebagai fosfor tiga warna.2. Nanometer disprosium oksida adalah bahan baku logam yang diperlukan untuk menyiapkan paduan Terfenol dengan paduan nano-terbium oksida magnetostriktif besar dan nano-disprosium oksida, yang dapat mewujudkan beberapa aktivitas gerakan mekanis yang tepat. 3. Logam nanometer disprosium oksida dapat digunakan sebagai bahan penyimpanan magneto-optik dengan kecepatan perekaman dan sensitivitas membaca yang tinggi. 4. Digunakan untuk pembuatan lampu nanodisprosium oksida. Zat kerja yang digunakan pada lampu nano disprosium oksida adalah nano disprosium oksida, yang memiliki keunggulan kecerahan tinggi, warna bagus, suhu warna tinggi, ukuran kecil dan busur stabil, dan telah digunakan sebagai sumber penerangan untuk film dan pencetakan. 5. Nanometer disprosium oksida digunakan untuk mengukur spektrum energi neutron atau sebagai penyerap neutron dalam industri energi atom karena luas penampang penangkapan neutronnya yang besar.

Nanometer Ho2O3

Kegunaan utama nano-holmium oksida adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan tambahan pada lampu halogen logam, lampu halogen logam adalah sejenis lampu pelepasan gas, yang dikembangkan berdasarkan lampu merkuri bertekanan tinggi, dan karakteristiknya adalah bahwa bohlam tersebut diisi dengan berbagai halida tanah jarang. Saat ini, iodida tanah jarang terutama digunakan, yang memancarkan garis spektral berbeda ketika gas dilepaskan. Zat kerja yang digunakan dalam lampu nano-holmium oksida adalah nano-holmium oksida iodida, yang dapat memperoleh konsentrasi atom logam yang lebih tinggi di zona busur, sehingga sangat meningkatkan efisiensi radiasi. 2. Nanometer holmium oksida dapat digunakan sebagai bahan tambahan besi yttrium atau aluminium yttrium garnet; 3. Nano-holmium oksida dapat digunakan sebagai garnet aluminium besi yttrium (Ho:YAG), yang dapat memancarkan laser 2μm, dan tingkat penyerapan jaringan manusia terhadap laser 2μm tinggi. Hampir tiga kali lipat lebih tinggi dari Hd: YAG0. Oleh karena itu, ketika menggunakan laser Ho:YAG untuk operasi medis, tidak hanya dapat meningkatkan efisiensi dan akurasi operasi, namun juga mengurangi area kerusakan termal ke ukuran yang lebih kecil. Sinar bebas yang dihasilkan oleh kristal nano holmium oksida dapat menghilangkan lemak tanpa menghasilkan panas yang berlebihan, sehingga mengurangi kerusakan termal yang disebabkan oleh jaringan sehat. Dilaporkan bahwa pengobatan glaukoma dengan laser nanometer holmium oksida di Amerika Serikat dapat mengurangi rasa sakit. operasi. 4. Dalam paduan magnetostriktif Terfenol-D, sejumlah kecil holmium oksida berukuran nano juga dapat ditambahkan untuk mengurangi medan eksternal yang diperlukan untuk magnetisasi saturasi paduan tersebut.5. Selain itu, serat optik yang diolah dengan nano-holmium oksida dapat digunakan untuk membuat perangkat komunikasi optik seperti laser serat optik, penguat serat optik, sensor serat optik, dll. Ini akan memainkan peran yang lebih penting dalam komunikasi serat optik cepat saat ini.

Nano Erbium(III) oksida

Kegunaan utamanya adalah:

1. Emisi cahaya nanometer Erbium(III) oksida pada 1550nm memiliki arti khusus, karena panjang gelombang ini merupakan kerugian minimum serat optik komunikasi serat optik. Setelah tereksitasi oleh cahaya pada 980nm dan 1480nm, ion oksida nanometer Erbium(III) bertransisi dari keadaan dasar 4115/2 ke keadaan energi tinggi 4113/2. Ketika Er3+ dalam keadaan energi tinggi bertransisi kembali ke keadaan dasar, ia memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 1550nm. Serat kuarsa dapat mentransmisikan cahaya dengan berbagai panjang gelombang, namun tingkat redaman optik yang berbeda bervariasi, dengan pita frekuensi 1550nm memiliki tingkat redaman optik terendah (0,15 desibel per kilometer) dalam transmisi serat kuarsa, yang hampir merupakan tingkat redaman batas bawah. Oleh karena itu, ketika komunikasi serat optik digunakan sebagai cahaya sinyal pada 1550nm, kehilangan cahaya dapat diminimalkan. Dengan cara ini, jika konsentrasi nano Erbium(III) oksida yang sesuai didoping ke dalam matriks yang sesuai, penguat dapat mengkompensasi kerugian dalam sistem komunikasi sesuai dengan prinsip laser. Oleh karena itu, dalam jaringan telekomunikasi yang perlu memperkuat sinyal optik 1550nm, penguat serat doped nano Erbium(III) oksida adalah perangkat optik yang sangat diperlukan. Saat ini, penguat serat silika doping nano Erbium(III) oksida telah dikomersialkan. Dilaporkan bahwa untuk menghindari penyerapan yang tidak berguna, jumlah doping nano Erbium(III) oksida dalam serat adalah puluhan hingga ratusan ppm. Pesatnya perkembangan komunikasi serat optik akan membuka bidang aplikasi baru nano Erbium(III) oksida.

2. Kristal laser yang diolah dengan nanometer Erbium(III) oksida dan laser 1730nm serta keluaran laser 1550nm aman untuk mata manusia, memiliki kinerja transmisi atmosfer yang baik, memiliki kemampuan penetrasi asap yang kuat ke medan perang, kerahasiaan yang baik, tidak mudah untuk menjadi terdeteksi oleh musuh, dan memiliki kontras yang besar ketika menerangi sasaran militer. Pengukur jarak Laser portabel telah dibuat untuk penggunaan militer, yang aman untuk mata manusia.

3. Nanometer Erbium(III) oksida dapat ditambahkan ke dalam kaca untuk membuat bahan laser kaca tanah jarang, yang merupakan bahan laser padat dengan energi pulsa keluaran terbesar dan daya keluaran tertinggi saat ini.

4. Nanometer Erbium(III) oksida juga dapat digunakan sebagai ion aktivasi bahan laser konversi tanah jarang.

5. Nanometer Erbium(III) oksida juga dapat digunakan dalam dekolorisasi dan pewarnaan kacamata dan kaca kristal.

Nanometer yttrium oksida (Y2O3)

Kegunaan utama nano yttrium oksida adalah sebagai berikut: 1. Aditif untuk baja dan paduan nonferrous. Paduan FeCr biasanya mengandung 0,5%~4% nano yttrium oksida, yang dapat meningkatkan ketahanan oksidasi dan keuletan baja tahan karat ini. Setelah menambahkan campuran tanah jarang yang kaya nanometer yttrium oksida dalam jumlah yang tepat ke dalam paduan MB26, sifat komprehensif dari paduan tersebut jelas terlihat. ditingkatkan kemarin, Ini dapat menggantikan beberapa paduan aluminium sedang dan kuat untuk komponen pesawat yang mengalami tekanan; Menambahkan sejumlah kecil tanah jarang nano yttrium oksida ke dalam paduan Al-Zr dapat meningkatkan konduktivitas paduan; Paduan ini telah diadopsi oleh sebagian besar pabrik kawat di Tiongkok. Nano-yttrium oksida ditambahkan ke dalam paduan tembaga untuk meningkatkan konduktivitas dan kekuatan mekanik. 2. Bahan keramik silikon nitrida yang mengandung 6% nano yttrium oksida dan 2% aluminium, dapat digunakan untuk mengembangkan bagian-bagian mesin. 3. Pengeboran, pemotongan, pengelasan dan pemrosesan mekanis lainnya dilakukan pada komponen skala besar dengan menggunakan sinar laser nano neodymium oksida aluminium garnet dengan daya 400 watt. 4. Layar mikroskop elektron yang terdiri dari kristal tunggal Y-Al garnet memiliki kecerahan fluoresensi yang tinggi, penyerapan cahaya yang tersebar rendah, dan ketahanan suhu tinggi yang baik serta ketahanan aus mekanis.5. Paduan struktur nano yttrium oksida tinggi yang mengandung 90% nano gadolinium oksida dapat diterapkan pada penerbangan dan acara lain yang memerlukan kepadatan rendah dan titik leleh tinggi. 6. Bahan konduktif proton suhu tinggi yang mengandung 90% nano yttrium oksida sangat penting untuk produksi sel bahan bakar, sel elektrolitik, dan sensor gas yang memerlukan kelarutan hidrogen tinggi. Selain itu, Nano-yttrium oksida juga digunakan sebagai bahan tahan penyemprotan suhu tinggi, pengencer bahan bakar reaktor atom, bahan tambahan magnet permanen dan pengambil dalam industri elektronik.

Selain hal di atas, nano oksida tanah jarang juga dapat digunakan dalam bahan pakaian untuk perawatan kesehatan manusia dan perlindungan lingkungan. Dari unit penelitian yang ada saat ini, semuanya memiliki arahan tertentu: radiasi anti ultraviolet; Polusi udara dan radiasi ultraviolet rentan terhadap penyakit kulit dan kanker kulit; Pencegahan polusi mempersulit polutan menempel pada pakaian; Bahan ini juga sedang dipelajari untuk menjaga anti-hangat. Karena kulit keras dan mudah menua, maka paling rentan terhadap jamur pada hari hujan. Kulit dapat dilembutkan dengan cara diputihkan dengan nano rare earth cerium oxide, yang tidak mudah menua dan berjamur, serta nyaman dipakai. Dalam beberapa tahun terakhir, bahan pelapis nano juga menjadi fokus penelitian bahan nano, dan penelitian utama berfokus pada pelapis fungsional. Y2O3 dengan 80nm di Amerika Serikat dapat digunakan sebagai lapisan pelindung inframerah. Efisiensi memantulkan panas sangat tinggi. CeO2 memiliki indeks bias tinggi dan stabilitas tinggi. Ketika nano rare earth yttrium oksida, nano lanthanum oksida dan bubuk nano cerium oksida ditambahkan ke dalam lapisan, dinding luar akan tahan terhadap penuaan, karena lapisan dinding luar mudah menua dan rontok karena cat terkena sinar matahari dan sinar ultraviolet. dalam waktu yang lama, dan dapat menahan sinar ultraviolet setelah ditambahkan cerium oksida dan yttrium oksida. Selain itu, ukuran partikelnya sangat kecil, dan nano cerium oksida digunakan sebagai penyerap ultraviolet, yang diharapkan dapat digunakan untuk mencegah penuaan plastik. produk karena iradiasi ultraviolet, tangki, mobil, kapal, tangki penyimpanan minyak, dll., yang paling baik melindungi papan reklame besar di luar ruangan dan mencegah jamur, kelembapan, dan polusi untuk pelapis dinding interior. Karena ukuran partikelnya yang kecil, debu tidak mudah menempel di dinding. Dan dapat digosok dengan air. Masih banyak kegunaan nano oksida tanah jarang yang perlu diteliti dan dikembangkan lebih lanjut, dan kami sangat berharap kedepannya akan lebih cemerlang.