Elemen Bumi Jarangsangat diperlukan untuk pengembangan teknologi tinggi seperti energi dan bahan baru, dan memiliki nilai aplikasi yang luas di bidang seperti kedirgantaraan, pertahanan nasional, dan industri militer. Hasil peperangan modern menunjukkan bahwa senjata tanah jarang mendominasi medan perang, keunggulan teknologi tanah jarang mewakili keunggulan teknologi militer, dan memiliki sumber daya dijamin. Oleh karena itu, tanah jarang juga telah menjadi sumber daya strategis yang dibangkitkan oleh ekonomi besar di seluruh dunia, dan strategi bahan baku utama seperti tanah jarang sering naik ke strategi nasional. Eropa, Jepang, Amerika Serikat dan negara -negara dan wilayah lain lebih memperhatikan bahan -bahan utama seperti Bumi jarang. Pada tahun 2008, bahan tanah jarang terdaftar sebagai "strategi material utama" oleh Departemen Energi Amerika Serikat; Pada awal 2010, Uni Eropa mengumumkan pembentukan cadangan strategis Bumi Langka; Pada tahun 2007, Kementerian Pendidikan, Budaya, Sains dan Teknologi Jepang, serta Kementerian Ekonomi, Industri dan Teknologi, telah mengusulkan "Rencana Strategi Elemen" dan Rencana "Bahan Alternatif Logam Langka". Mereka telah mengambil tindakan dan kebijakan yang berkelanjutan dalam cadangan sumber daya, kemajuan teknologi, perolehan sumber daya, dan pencarian bahan alternatif. Mulai dari artikel ini, editor akan memperkenalkan secara rinci misi pengembangan historis yang penting dan bahkan sangat diperlukan dan peran elemen tanah jarang ini.
Terbum termasuk dalam kategori tanah jarang yang berat, dengan kelimpahan rendah di kerak bumi hanya 1,1 ppm.Terbium oksidamenyumbang kurang dari 0,01% dari total tanah jarang. Bahkan dalam tipe ion yttrium tinggi bijih tanah langka berat dengan kandungan terbum tertinggi, kandungan terbum hanya menyumbang 1,1-1,2% dari total tanah jarang, yang menunjukkan bahwa itu termasuk dalam kategori "mulia" dari unsur-unsur tanah jarang. Terbium adalah logam abu -abu perak dengan daktilitas dan tekstur yang relatif lembut, yang dapat dipotong terbuka dengan pisau; Titik lebur 1360 ℃, titik didih 3123 ℃, kepadatan 8229 4kg/m3. Selama lebih dari 100 tahun sejak penemuan Terbium pada tahun 1843, kelangkaan dan nilainya telah mencegah aplikasi praktisnya untuk waktu yang lama. Hanya dalam 30 tahun terakhir Terbium telah menunjukkan bakatnya yang unik.
Penemuan Terbium
Selama periode yang sama saatLanthanumDitemukan, Karl G. Mosander dari Swedia menganalisis yang awalnya ditemukanyttriumdan menerbitkan sebuah laporan pada tahun 1842, mengklarifikasi bahwa Yttrium Earth yang awalnya ditemukan bukanlah satu unsur oksida, tetapi oksida dari tiga elemen. Pada tahun 1843, Mossander menemukan elemen terbum melalui penelitiannya di Yttrium Earth. Dia masih menamai salah satu dari mereka Yttrium Earth dan salah satunyaErbium oksida. Baru pada tahun 1877 secara resmi dinamai Terbium, dengan simbol elemen TB. Penamaannya berasal dari sumber yang sama dengan Yttrium, yang berasal dari desa Ytterby dekat Stockholm, Swedia, tempat Yttrium Ore pertama kali ditemukan. Penemuan Terbium dan dua elemen lainnya, Lanthanum dan Erbium, membuka pintu kedua untuk penemuan elemen tanah jarang, menandai tahap kedua penemuan mereka. Ini pertama kali dimurnikan oleh G. Urban pada tahun 1905.
Mossander
Aplikasi Terbium
PenerapanterbumSebagian besar melibatkan bidang-bidang berteknologi tinggi, yang merupakan proyek intensif teknologi dan intensif pengetahuan, serta proyek-proyek dengan manfaat ekonomi yang signifikan, dengan prospek pembangunan yang menarik. Area aplikasi utama meliputi: (1) yang digunakan dalam bentuk tanah jarang campuran. Misalnya, ini digunakan sebagai pupuk senyawa tanah jarang dan aditif pakan untuk pertanian. (2) Aktivator untuk bubuk hijau dalam tiga bubuk fluoresen primer. Bahan optoelektronik modern membutuhkan penggunaan tiga warna dasar fosfor, yaitu merah, hijau, dan biru, yang dapat digunakan untuk mensintesis berbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak bubuk fluoresen hijau berkualitas tinggi. (3) Digunakan sebagai bahan penyimpanan optik magneto. Film tipis logam logam amorf transisi logam telah digunakan untuk memproduksi cakram optik magneto berkinerja tinggi. (4) Membuat kaca optik magneto. Kaca rotasi Faraday yang mengandung terbum adalah bahan utama untuk pembuatan rotator, isolator, dan sirkulator dalam teknologi laser. (5) Perkembangan dan pengembangan paduan Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive (Terfenol) telah membuka aplikasi baru untuk Terbium.
Untuk pertanian dan peternakan hewan
Terbium Bumi Jarangdapat meningkatkan kualitas tanaman dan meningkatkan laju fotosintesis dalam kisaran konsentrasi tertentu. Kompleks Terbium memiliki aktivitas biologis yang tinggi, dan kompleks terner dari Terbium, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3-3H2O, memiliki efek antibakteri dan bakterisidal yang baik pada Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, dan Escherichia coli, dengan properti antib-spektrum yang luas. Studi kompleks ini memberikan arah penelitian baru untuk obat bakterisida modern.
Digunakan di bidang pendaran
Bahan optoelektronik modern membutuhkan penggunaan tiga warna dasar fosfor, yaitu merah, hijau, dan biru, yang dapat digunakan untuk mensintesis berbagai warna. Dan Terbium adalah komponen yang sangat diperlukan dalam banyak bubuk fluoresen hijau berkualitas tinggi. Jika kelahiran bubuk fluoresen merah TV warna tanah jarang telah merangsang permintaan untuk yttrium dan Eropa, maka aplikasi dan pengembangan terbum telah dipromosikan oleh bubuk fluoresen hijau jarang bumi tiga warna untuk lampu. Pada awal 1980-an, Philips menemukan lampu fluoresen hemat energi pertama di dunia dan dengan cepat mempromosikannya secara global. Ion TB3+dapat memancarkan cahaya hijau dengan panjang gelombang 545nm, dan hampir semua bubuk fluoresen hijau tanah jarang menggunakan terbum sebagai aktivator.
Bubuk fluorescent hijau yang digunakan untuk tabung sinar katoda TV warna (CRT) selalu terutama didasarkan pada seng sulfida yang murah dan efisien, tetapi bubuk terbum selalu digunakan sebagai proyeksi warna TV hijau, seperti y2sio5: tb3+, y3 (al, ga) 5o12: tb3+, dan laobr: tb3+. Dengan pengembangan televisi definisi tinggi layar besar (HDTV), bubuk fluoresen hijau berkinerja tinggi untuk CRT juga sedang dikembangkan. Sebagai contoh, bubuk fluorescent hijau hibrida telah dikembangkan di luar negeri, yang terdiri dari Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, dan Y2SIO5: TB3+, yang memiliki efisiensi luminesensi yang sangat baik pada kepadatan arus tinggi.
Bubuk fluorescent X-ray tradisional adalah kalsium tungstate. Pada tahun 1970 -an dan 1980 -an, bubuk fluorescent tanah jarang untuk layar sensitisasi dikembangkan, seperti lantanum sulfida oksida teraktif teraktif, Terbium yang diaktifkan lanthanum bromide oxide (untuk layar hijau), dan Terbium mengaktifkan yttrium sulfida oksida. Dibandingkan dengan kalsium tungstate, bubuk fluoresen tanah jarang dapat mengurangi waktu iradiasi sinar-X untuk pasien dengan 80%, meningkatkan resolusi film x-ray, memperpanjang umur tabung sinar-X, dan mengurangi konsumsi energi. Terbium juga digunakan sebagai aktivator bubuk fluorescent untuk layar peningkatan sinar-X medis, yang dapat sangat meningkatkan sensitivitas konversi x-ray menjadi gambar optik, meningkatkan kejernihan film x-ray, dan sangat mengurangi dosis paparan sinar-X ke tubuh manusia (lebih dari 50%).
Terbumjuga digunakan sebagai aktivator dalam fosfor LED putih yang tereksitasi oleh cahaya biru untuk pencahayaan semikonduktor baru. Ini dapat digunakan untuk menghasilkan fosfor kristal optik aluminium magneto magneto, menggunakan dioda pemancar cahaya biru sebagai sumber cahaya eksitasi, dan fluoresensi yang dihasilkan dicampur dengan cahaya eksitasi untuk menghasilkan cahaya putih murni.
Bahan elektroluminescent yang terbuat dari terbum terutama termasuk bubuk fluorescent hijau seng sulfida dengan terbum sebagai aktivator. Di bawah iradiasi ultraviolet, kompleks organik terbum dapat memancarkan fluoresensi hijau yang kuat dan dapat digunakan sebagai bahan elektroluminescent film tipis. Meskipun kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam studi film tipis elektroluminescent kompleks organik rare, masih ada celah tertentu dari kepraktisan, dan penelitian tentang film tipis dan perangkat elektroluminescent elektroluminescent rare rare masih mendalam.
Karakteristik fluoresensi terbum juga digunakan sebagai probe fluoresensi. Interaksi antara kompleks terbinoksin terbum (Tb3+) dan asam deoksiribonukleat (DNA) dipelajari menggunakan fluoresensi dan spektrum serapan, seperti probe fluoresensi dari terbumloksin terbum (TB3+). Hasil penelitian menunjukkan bahwa probe TB3+ofloxacin dapat membentuk pengikatan alur dengan molekul DNA, dan asam deoksiribonukleat dapat secara signifikan meningkatkan fluoresensi sistem TB3+Ofloxacin. Berdasarkan perubahan ini, asam deoksiribonukleat dapat ditentukan.
Untuk bahan optik magneto
Bahan dengan efek faraday, juga dikenal sebagai bahan magneto-optik, banyak digunakan dalam laser dan perangkat optik lainnya. Ada dua jenis bahan optik magneto yang umum: kristal optik magneto dan kaca optik magneto. Di antara mereka, kristal magneto-optik (seperti garnet besi yttrium dan garnet garnet Terbium) memiliki keunggulan frekuensi operasi yang dapat disesuaikan dan stabilitas termal yang tinggi, tetapi harganya mahal dan sulit diproduksi. Selain itu, banyak kristal magneto-optik dengan sudut rotasi faraday tinggi memiliki penyerapan tinggi dalam kisaran gelombang pendek, yang membatasi penggunaannya. Dibandingkan dengan kristal optik magneto, kaca optik magneto memiliki keunggulan transmitansi tinggi dan mudah dibuat menjadi blok atau serat besar. Saat ini, kacamata magneto-optik dengan efek faraday tinggi terutama kacamata doped ion tanah jarang.
Digunakan untuk bahan penyimpanan optik magneto
Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan cepat multimedia dan otomatisasi kantor, permintaan untuk cakram magnetik berkapasitas tinggi baru telah meningkat. Film tipis logam logam amorf transisi logam telah digunakan untuk memproduksi cakram optik magneto berkinerja tinggi. Di antara mereka, film tipis paduan TBFeco memiliki kinerja terbaik. Bahan magneto-optik berbasis terbum telah diproduksi dalam skala besar, dan cakram magneto-optik yang terbuat dari mereka digunakan sebagai komponen penyimpanan komputer, dengan kapasitas penyimpanan meningkat 10-15 kali. Mereka memiliki keuntungan dari kapasitas besar dan kecepatan akses cepat, dan dapat dihapus dan dilapisi puluhan ribu kali ketika digunakan untuk cakram optik dengan kepadatan tinggi. Mereka adalah bahan penting dalam teknologi penyimpanan informasi elektronik. Bahan magneto-optik yang paling umum digunakan dalam pita yang terlihat dan dekat-inframerah adalah Terbium Gallium Garnet (TGG) Single Crystal, yang merupakan bahan magneto-optik terbaik untuk membuat rotator dan isolator Faraday.
Untuk kaca optik magneto
Faraday Magneto Optical Glass memiliki transparansi dan isotropi yang baik di daerah yang terlihat dan inframerah, dan dapat membentuk berbagai bentuk kompleks. Sangat mudah untuk menghasilkan produk berukuran besar dan dapat ditarik ke dalam serat optik. Oleh karena itu, ia memiliki prospek aplikasi yang luas di perangkat optik magneto seperti isolator optik magneto, modulator optik magneto, dan sensor arus serat optik. Karena momen magnetiknya yang besar dan koefisien penyerapan kecil dalam kisaran yang terlihat dan inframerah, ion TB3+telah menjadi ion tanah jarang yang umum digunakan dalam kacamata optik magneto.
Terbium Dysprosium Ferromagnetostrictive Alloy
Pada akhir abad ke -20, dengan pendalaman terus menerus dari revolusi teknologi dunia, bahan aplikasi tanah jarang baru muncul dengan cepat. Pada tahun 1984, Iowa State University, Laboratorium Ames dari Departemen Energi AS, dan Pusat Penelitian Senjata Permukaan Angkatan Laut AS (dari mana personel utama dari EDGE Technology Corporation (ET REMA) yang kemudian datang) berkolaborasi untuk mengembangkan material magnetis yang cerdas di bumi yang baru, yaitu. Bahan cerdas baru ini memiliki karakteristik yang sangat baik untuk mengubah energi listrik dengan cepat menjadi energi mekanik. Transduser bawah air dan elektro-akustik yang terbuat dari bahan magnetostriktif raksasa ini telah berhasil dikonfigurasi dalam peralatan angkatan laut, speaker deteksi sumur minyak, sistem kontrol kebisingan dan getaran, dan eksplorasi laut dan sistem komunikasi bawah tanah. Oleh karena itu, segera setelah materi magnetostriktif terburik terbum dysprosium lahir, ia mendapat perhatian luas dari negara -negara industri di seluruh dunia. Teknologi tepi di Amerika Serikat mulai memproduksi bahan -bahan raksasa dysprosium besi magnetostriktif Terbium pada tahun 1989 dan menamai mereka Terfenol D. Selanjutnya, Swedia, Jepang, Rusia, Inggris, dan Australia juga mengembangkan material magnetostriktif besi disprosium terbum.
Dari sejarah pengembangan materi ini di Amerika Serikat, baik penemuan materi dan aplikasi monopolistik awalnya secara langsung terkait dengan industri militer (seperti Angkatan Laut). Meskipun departemen militer dan pertahanan China secara bertahap memperkuat pemahaman mereka tentang materi ini. Namun, dengan peningkatan yang signifikan dari kekuatan nasional China yang komprehensif, permintaan untuk mencapai strategi kompetitif militer abad ke -21 dan peningkatan tingkat peralatan pasti akan sangat mendesak. Oleh karena itu, penggunaan raksasa zat besi dysprosium raksasa magnetostriktif terbanyak oleh departemen pertahanan militer dan nasional akan menjadi kebutuhan historis.
Singkatnya, banyak sifat luar biasaterbumJadikan anggota yang sangat diperlukan dari banyak bahan fungsional dan posisi yang tak tergantikan di beberapa bidang aplikasi. Namun, karena tingginya harga terbum, orang telah mempelajari cara menghindari dan meminimalkan penggunaan terbum untuk mengurangi biaya produksi. Sebagai contoh, bahan magneto-optik tanah jarang juga harus menggunakan kobalt besi disprosium berbiaya rendah atau gadolinium terbum kobalt sebanyak mungkin; Cobalah untuk mengurangi kandungan terbum dalam bubuk fluorescent hijau yang harus digunakan. Harga telah menjadi faktor penting yang membatasi penggunaan terbum yang meluas. Tetapi banyak bahan fungsional yang tidak dapat dilakukan tanpanya, jadi kita harus mematuhi prinsip "menggunakan baja yang baik pada bilah" dan mencoba menyimpan penggunaan terbum sebanyak mungkin.
Waktu posting: AGUG-07-2023