Nanomaterial tanah jarang elemen tanah jarang memiliki struktur elektronik sub -lapisan 4F yang unik, momen magnetik atom besar, kopling orbit putaran yang kuat dan karakteristik lainnya, menghasilkan sifat optik, listrik, magnetik, dan lainnya yang sangat kaya. Mereka adalah bahan strategis yang sangat diperlukan bagi negara-negara di seluruh dunia untuk mengubah industri tradisional dan mengembangkan teknologi tinggi, dan dikenal sebagai "rumah harta karun bahan-bahan baru".
Selain penerapannya di bidang tradisional seperti mesin metalurgi, petrokimia, keramik kaca, dan tekstil ringan,Bumi jarangjuga bahan pendukung utama di bidang yang muncul seperti energi bersih, kendaraan besar, kendaraan energi baru, pencahayaan semikonduktor, dan tampilan baru, terkait erat dengan kehidupan manusia.
Setelah beberapa dekade pengembangan, fokus penelitian terkait bumi jarang telah bergeser dari peleburan dan pemisahan tanah jarang dengan kemurnian tinggi tunggal ke aplikasi teknologi langka yang berteknologi tinggi dalam magnetisme, optik, listrik, penyimpanan energi, katalisis, biomedicine, dan bidang lainnya. Di satu sisi, ada kecenderungan yang lebih besar menuju bahan komposit tanah jarang dalam sistem material; Di sisi lain, lebih fokus pada bahan kristal fungsional dimensi rendah dalam hal morfologi. Terutama dengan pengembangan nanosains modern, menggabungkan efek ukuran kecil, efek kuantum, efek permukaan, dan efek antarmuka nanomaterial dengan karakteristik struktur lapisan elektronik yang unik dari unsur-unsur tanah langka, nanomaterial tanah jarang menunjukkan banyak sifat baru yang berbeda dari bahan tradisional, memaksimalkan kinerja yang sangat baik dari bahan-bahan tanah yang sangat baik, dan lebih lanjut memperluas penerapannya dalam bidang-bidang tradisional dari bidang tradisional, dan memaksimalkan nasib langka.
Saat ini, terutama ada nanomaterial tanah jarang yang sangat menjanjikan berikut, yaitu bahan luminescent nano tanah jarang, bahan katalitik nano tanah jarang, bahan magnetik nano tanah jarang,Nano cerium oksidaBahan pelindung ultraviolet, dan bahan fungsional nano lainnya.
No.1Bahan luminescent nano tanah jarang
01. Nanomaterial Luminescent Organik Ororganik Bumi Jangka
Bahan komposit menggabungkan unit fungsional yang berbeda pada tingkat molekuler untuk mencapai fungsi komplementer dan dioptimalkan. Bahan hibrida anorganik organik memiliki fungsi komponen organik dan anorganik, menunjukkan stabilitas mekanik yang baik, fleksibilitas, stabilitas termal dan proses yang sangat baik.
Tanah jarangKompleks memiliki banyak keunggulan, seperti kemurnian warna tinggi, umur panjang keadaan tereksitasi, hasil kuantum tinggi, dan garis spektrum emisi yang kaya. Mereka banyak digunakan di banyak bidang, seperti tampilan, amplifikasi pandu gelombang optik, laser solid-state, biomarker, dan anti-counterfeiting. Namun, stabilitas fototermal yang rendah dan proses yang buruk dari kompleks tanah jarang secara serius menghambat aplikasi dan promosi mereka. Menggabungkan kompleks tanah jarang dengan matriks anorganik dengan sifat mekanik yang baik dan stabilitas adalah cara yang efektif untuk meningkatkan sifat luminescent kompleks tanah jarang.
Karena pengembangan bahan hibrida anorganik organik langka, tren pengembangannya menunjukkan karakteristik berikut:
① Bahan hibrida yang diperoleh dengan metode doping kimia memiliki komponen aktif yang stabil, jumlah doping tinggi dan distribusi komponen yang seragam;
② Bertransformasi dari bahan fungsional tunggal menjadi bahan multifungsi, mengembangkan bahan multifungsi untuk membuat aplikasi mereka lebih luas;
③ Matriks beragam, dari silika ke berbagai substrat seperti titanium dioksida, polimer organik, lempung, dan cairan ionik.
02. Bahan luminescent tanah jarang led putih
Dibandingkan dengan teknologi pencahayaan yang ada, produk pencahayaan semikonduktor seperti dioda pemancar cahaya (LED) memiliki keunggulan seperti umur layanan yang panjang, konsumsi energi rendah, efisiensi bercahaya tinggi, bebas merkuri, bebas UV, dan operasi yang stabil. Mereka dianggap sebagai "sumber cahaya generasi keempat" setelah lampu pijar, lampu neon, dan lampu pelepasan gas berkekuatan tinggi (HIDS).
LED putih terdiri dari chip, substrat, fosfor, dan driver. Bubuk fluorescent tanah jarang memainkan peran penting dalam kinerja LED putih. Dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah besar pekerjaan penelitian telah dilakukan dengan fosfor LED putih dan kemajuan yang sangat baik telah dibuat:
① Pengembangan jenis fosfor baru yang bersemangat oleh LED biru (460m) telah melakukan penelitian doping dan modifikasi pada Yao2ce (Yag: CE) yang digunakan dalam chip LED biru untuk meningkatkan efisiensi cahaya dan rendering warna;
② Pengembangan bubuk fluoresen baru yang tereksitasi oleh sinar ultraviolet (400m) atau sinar ultraviolet (360mm) telah secara sistematis mempelajari komposisi, struktur, dan karakteristik spektral dari bubuk fluoresen merah dan hijau dengan suhu warna yang berbeda, serta rasio yang berbeda dari tiga bubuk fluoresen untuk mendapatkan suhu warna putih yang berbeda;
③ Pekerjaan lebih lanjut telah dilakukan pada masalah ilmiah dasar dalam proses persiapan bubuk fluorescent, seperti pengaruh proses persiapan pada fluks, untuk memastikan kualitas dan stabilitas bubuk fluorescent.
Selain itu, LED cahaya putih terutama mengadopsi proses kemasan campuran bubuk fluorescent dan silikon. Karena konduktivitas termal yang buruk dari bubuk fluorescent, perangkat akan memanas karena waktu kerja yang berkepanjangan, yang mengarah ke penuaan silikon dan memperpendek masa pakai perangkat. Masalah ini sangat serius pada LED cahaya putih berdaya tinggi. Kemasan jarak jauh adalah salah satu cara untuk menyelesaikan masalah ini dengan melampirkan bubuk fluorescent ke substrat dan memisahkannya dari sumber cahaya LED biru, sehingga mengurangi dampak panas yang dihasilkan oleh chip pada kinerja luminescent bubuk fluorescent. Jika keramik fluoresen tanah jarang memiliki karakteristik konduktivitas termal tinggi, ketahanan korosi tinggi, stabilitas tinggi, dan kinerja output optik yang sangat baik, mereka dapat lebih memenuhi persyaratan aplikasi LED putih berdaya tinggi dengan kepadatan energi tinggi. Bubuk mikro nano dengan aktivitas sintering tinggi dan dispersi tinggi telah menjadi prasyarat penting untuk persiapan keramik fungsional optik tanah jarang transparansi tinggi dengan kinerja output optik yang tinggi.
03.Rare Earth Uponversion Luminescent Nanomaterials
Luminesensi Uponversion adalah jenis khusus dari proses luminesensi yang ditandai dengan penyerapan beberapa foton energi rendah oleh bahan luminescent dan generasi emisi foton energi tinggi. Dibandingkan dengan molekul pewarna organik tradisional atau titik kuantum, nanomaterial luminescent lumonescent tanah jarang memiliki banyak keunggulan seperti pergeseran anti stoke besar, pita emisi sempit, stabilitas yang baik, toksisitas rendah, kedalaman penetrasi jaringan tinggi, dan gangguan fluoresensi spontan rendah. Mereka memiliki prospek aplikasi yang luas di bidang biomedis.
Dalam beberapa tahun terakhir, nanomaterial luminescent luminescent tanah jarang telah membuat kemajuan yang signifikan dalam sintesis, modifikasi permukaan, fungsionalisasi permukaan, dan aplikasi biomedis. Orang meningkatkan kinerja material luminesensi dengan mengoptimalkan komposisi, keadaan fase, ukuran, dll. Di nano, dan menggabungkan struktur inti/shell untuk mengurangi pusat pendinginan luminescence, untuk meningkatkan probabilitas transisi. Dengan modifikasi kimia, menetapkan teknologi dengan biokompatibilitas yang baik untuk mengurangi toksisitas, dan mengembangkan metode pencitraan untuk peningkatan sel -sel hidup luminescent dan in vivo; Mengembangkan metode kopling biologis yang efisien dan aman berdasarkan kebutuhan aplikasi yang berbeda (sel deteksi kekebalan tubuh, pencitraan fluoresensi in vivo, terapi fotodinamik, terapi fototermal, obat pelepasan foto yang dikendalikan, dll.).
Studi ini memiliki potensi aplikasi yang sangat besar dan manfaat ekonomi, dan memiliki signifikansi ilmiah yang penting untuk pengembangan nanomedis, promosi kesehatan manusia, dan kemajuan sosial.
No.2 Bahan Magnetik Nano Bumi Jarang
Bahan magnet permanen bumi jarang telah melalui tiga tahap pengembangan: SMCO5, SM2CO7, dan ND2FE14B. Sebagai bubuk magnet NDFEB yang cepat dipadamkan untuk bahan magnet permanen yang terikat, ukuran butir berkisar dari 20nm hingga 50nm, menjadikannya bahan magnet permanen nanokristalin yang khas.
Bahan nanomagnetik tanah jarang memiliki karakteristik ukuran kecil, struktur domain tunggal, dan koersivitas tinggi. Penggunaan bahan perekaman magnetik dapat meningkatkan rasio sinyal-ke-noise dan kualitas gambar. Karena ukurannya yang kecil dan keandalan yang tinggi, penggunaannya dalam sistem motorik mikro adalah arah penting untuk pengembangan generasi baru penerbangan, kedirgantaraan, dan motor laut. Untuk memori magnetik, cairan magnetik, bahan resistensi magneto raksasa, kinerjanya dapat sangat ditingkatkan, membuat perangkat menjadi berkinerja tinggi dan miniatur.
No.3Nano tanah jarangBahan Katalitik
Bahan katalitik tanah jarang melibatkan hampir semua reaksi katalitik. Karena efek permukaan, efek volume, dan efek ukuran kuantum, nanoteknologi tanah jarang semakin menarik perhatian. Dalam banyak reaksi kimia, katalis bumi jarang digunakan. Jika nanokatalis bumi jarang digunakan, aktivitas dan efisiensi katalitik akan sangat ditingkatkan.
Nanokatalis tanah jarang umumnya digunakan dalam retak katalitik minyak bumi dan perawatan pemurnian knalpot otomotif. Bahan nanokatalitik tanah jarang yang paling umum digunakan adalahCEO2DanLA2O3, yang dapat digunakan sebagai katalis dan promotor, serta pembawa katalis.
No.4Nano cerium oksidaBahan pelindung ultraviolet
Nano cerium oksida dikenal sebagai agen isolasi ultraviolet generasi ketiga, dengan efek isolasi yang baik dan transmitansi tinggi. Dalam kosmetik, aktivitas katalitik rendah nano ceria harus digunakan sebagai agen isolasi UV. Oleh karena itu, perhatian pasar dan pengakuan bahan pelindung ultraviolet nano cerium oksida tinggi. Peningkatan kontinu dari integrasi sirkuit terintegrasi membutuhkan bahan baru untuk proses pembuatan chip sirkuit terintegrasi. Bahan -bahan baru memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk cairan pemolesan, dan cairan pemolesan tanah jarang semikonduktor perlu memenuhi persyaratan ini, dengan kecepatan pemolesan yang lebih cepat dan lebih sedikit volume pemolesan. Bahan pemolesan tanah jarang nano memiliki pasar yang luas.
Peningkatan yang signifikan dalam kepemilikan mobil telah menyebabkan polusi udara yang serius, dan pemasangan katalis pemurnian knalpot mobil adalah cara paling efektif untuk mengendalikan polusi buang. Nano cerium zirkonium oksida komposit memainkan peran penting dalam meningkatkan kualitas pemurnian gas ekor.
No.5 Bahan fungsional nano lainnya
01. Bahan keramik nano tanah jarang
Bubuk keramik nano dapat secara signifikan mengurangi suhu sintering, yaitu 200 ℃ ~ 300 ℃ lebih rendah dari bubuk keramik non nano dengan komposisi yang sama. Menambahkan Nano CEO2 ke keramik dapat mengurangi suhu sintering, menghambat pertumbuhan kisi, dan meningkatkan kepadatan keramik. Menambahkan elemen tanah jarang sepertiY2o3, CEO2, or LA2O3 to Zro2dapat mencegah transformasi fase suhu tinggi dan embrittlement ZRO2, dan mendapatkan transformasi fase ZRO2 yang dikeraskan bahan struktural keramik.
Keramik elektronik (sensor elektronik, bahan PTC, bahan gelombang mikro, kapasitor, termistor, dll.) Disiapkan menggunakan ultrafine atau nanoscale CEO2, Y2O3,Nd2o3, Sm2o3, dll. Memperbaiki sifat listrik, termal, dan stabilitas.
Menambahkan bahan komposit fotokatalitik teraktivasi tanah jarang ke formula glasir dapat menyiapkan keramik antibakteri tanah jarang.
02.Rare Earth Nano Thin Film Material
Dengan pengembangan sains dan teknologi, persyaratan kinerja untuk produk menjadi semakin ketat, membutuhkan kepadatan ultra-tipis, ultra-tipis, ultra-tinggi, dan produk-produk yang sangat mengisi. Saat ini, ada tiga kategori utama film nano rare earth yang dikembangkan: film nano rare earth complex, film nano rare earth oxide, dan film paduan nano rare earth. Film nano tanah jarang juga memainkan peran penting dalam industri informasi, katalisis, energi, transportasi, dan kedokteran hidup.
Kesimpulan
Cina adalah negara utama dalam sumber daya bumi jarang. Pengembangan dan penerapan nanomaterial tanah jarang adalah cara baru untuk secara efektif memanfaatkan sumber daya tanah jarang. Untuk memperluas ruang lingkup aplikasi tanah jarang dan mempromosikan pengembangan bahan fungsional baru, sistem teoretis baru harus ditetapkan dalam teori bahan untuk memenuhi kebutuhan penelitian di skala nano, membuat bahan nano langka memiliki kinerja yang lebih baik, dan membuat kemunculan sifat dan fungsi baru menjadi mungkin.
Waktu posting: Mei-29-2023