Sjaldgæf jörð frumefnieru ómissandi fyrir þróun hátækni eins og nýrrar orku og efna og hafa víðtækt notkunargildi á sviðum eins og geimferðum, landvarnir og hernaðariðnaði. Niðurstöður nútíma hernaðar benda til þess að sjaldgæf jörð vopn ráði ríkjum á vígvellinum, tæknilegir kostir sjaldgæfra jarðar tákna hernaðarlega tæknilega kosti og það er tryggt að hafa auðlindir. Þess vegna hafa sjaldgæfar jarðvegi einnig orðið stefnumótandi auðlindir sem helstu hagkerfi um allan heim keppa um, og helstu hráefnisáætlanir eins og sjaldgæfar jarðir rísa oft upp í þjóðaráætlanir. Evrópa, Japan, Bandaríkin og önnur lönd og svæði gefa meiri gaum að lykilefnum eins og sjaldgæfum jörðum. Árið 2008 voru sjaldgæf jarðefni skráð sem „lykilefnastefna“ af orkumálaráðuneyti Bandaríkjanna; Í ársbyrjun 2010 tilkynnti Evrópusambandið um stofnun stefnumótandi forða sjaldgæfra jarðar; Árið 2007 höfðu japanska mennta-, menningar-, vísinda- og tækniráðuneytið, sem og efnahags-, iðnaðar- og tækniráðuneytið, þegar lagt til „Element Strategy Plan“ og „Rare Metal Alternative Materials“ áætlunina. Þeir hafa gripið til stöðugra ráðstafana og stefnu í auðlindaforða, tækniframförum, auðlindaöflun og leit að öðrum efnum. Frá og með þessari grein mun ritstjórinn kynna í smáatriðum mikilvæg og jafnvel ómissandi söguleg þróunarverkefni og hlutverk þessara sjaldgæfu jarðefnaþátta.
Terbium tilheyrir flokki þungra sjaldgæfra jarðar, með lítið magn í jarðskorpunni, aðeins 1,1 ppm.Terbíumoxíðer minna en 0,01% af heildarfjölda sjaldgæfu jarðveganna. Jafnvel í háum yttríumjónagerð, þungum sjaldgæfum jörðum með hæsta innihaldi terbiums, er terbíuminnihaldið aðeins 1,1-1,2% af heildar sjaldgæfu jörðinni, sem gefur til kynna að það tilheyri "göfugt" flokki sjaldgæfra jarðefnaþátta. Terbium er silfurgrár málmur með sveigjanleika og tiltölulega mjúka áferð, sem hægt er að skera upp með hníf; Bræðslumark 1360 ℃, suðumark 3123 ℃, þéttleiki 8229 4kg/m3. Í meira en 100 ár frá því að terbium fannst árið 1843 hefur skortur þess og gildi komið í veg fyrir hagnýtingu þess í langan tíma. Það er aðeins á síðustu 30 árum sem terbium hefur sýnt einstaka hæfileika sína.
Uppgötvun terbiums
Á sama tímabili þegarlanthanumvar uppgötvað, greindi Karl G. Mosander frá Svíþjóð hið upphaflega uppgötvaðyttríumog gaf út skýrslu árið 1842, þar sem hún skýrði að yttríumjörðin sem upphaflega fannst var ekki eitt frumefnisoxíð, heldur oxíð þriggja frumefna. Árið 1843 uppgötvaði Mossander frumefnið terbium með rannsóknum sínum á yttríum jörð. Hann nefndi enn einn þeirra yttríum jörð og einn þeirraerbíumoxíð. Það var ekki fyrr en 1877 sem það var opinberlega nefnt terbium, með frumefnistákninu Tb. Nafn hans kemur frá sama uppruna og yttríum, upprunnið frá þorpinu Ytterby nálægt Stokkhólmi í Svíþjóð, þar sem yttríumgrýti fannst fyrst. Uppgötvun terbiums og tveggja annarra frumefna, lanthanums og erbiums, opnaði aðrar dyr að uppgötvun sjaldgæfra jarðefnaþátta og markaði annað stig uppgötvunar þeirra. Það var fyrst hreinsað af G. Urban árið 1905.
Mossander
Notkun terbiums
Umsókn umterbiumfelur að mestu í sér hátæknisvið, sem eru tæknifrek og þekkingarfrekin hátækniverkefni, auk verkefna með verulegan efnahagslegan ávinning, með aðlaðandi þróunarhorfur. Helstu notkunarsvæðin eru ma: (1) að vera nýtt í formi blandaðra sjaldgæfra jarða. Til dæmis er það notað sem sjaldgæfur jarðefnasamsettur áburður og fóðuraukefni fyrir landbúnað. (2) Virkjari fyrir grænt duft í þremur aðal flúrljómandi duftum. Nútíma sjónræn efni krefjast notkunar þriggja grunnlita af fosfórum, nefnilega rauðum, grænum og bláum, sem hægt er að nota til að búa til ýmsa liti. Og terbium er ómissandi hluti í mörgum hágæða grænum flúrljómandi duftum. (3) Notað sem segulrænt geymsluefni. Þunnar filmur úr formlausum málmi terbium umbreytingarmálmblöndur hafa verið notaðar til að framleiða afkastamikla segulsjónadiska. (4) Framleiðsla segulsjónglers. Faraday snúningsgler sem inniheldur terbium er lykilefni til að framleiða snúnings, einangra og hringrásartæki í leysitækni. (5) Þróun og þróun terbium dysprosium ferromagnetostrictive álfelgur (TerFenol) hefur opnað nýjar umsóknir um terbium.
Fyrir landbúnað og búfjárrækt
Sjaldgæft jarðterbiumgetur bætt gæði ræktunar og aukið hraða ljóstillífunar innan ákveðins styrkleikabils. Terbiumfléttur hafa mikla líffræðilega virkni og þrístæður terbiumfléttur, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, hafa góð bakteríudrepandi og bakteríudrepandi áhrif á Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis og Escherichia coli, með breiðvirkum bakteríudrepandi áhrifum. eignir. Rannsóknin á þessum fléttum gefur nýja rannsóknarstefnu fyrir nútíma bakteríudrepandi lyf.
Notað á sviði ljóma
Nútíma sjónræn efni krefjast notkunar þriggja grunnlita af fosfórum, nefnilega rauðum, grænum og bláum, sem hægt er að nota til að búa til ýmsa liti. Og terbium er ómissandi hluti í mörgum hágæða grænum flúrljómandi duftum. Ef fæðing sjaldgæfra jarðar litasjónvarps rautt flúrljómandi duft hefur örvað eftirspurn eftir yttríum og europium, þá hefur notkun og þróun terbiums verið ýtt undir með sjaldgæfum jörðu þriggja aðal lita grænu blómstrandi dufti fyrir lampa. Snemma á níunda áratugnum fann Philips upp fyrsta fyrirferðarlitla orkusparandi flúrperuna í heimi og kynnti hann fljótt á heimsvísu. Tb3+jónir geta gefið frá sér grænt ljós með bylgjulengd 545nm og næstum öll sjaldgæf jörð græn flúrljómandi duft nota terbium sem virkja.
Græna flúrljómandi duftið sem notað er fyrir litasjónvarps bakskautsgeislarör (CRT) hefur alltaf aðallega verið byggt á ódýru og skilvirku sinksúlfíði, en terbíumduft hefur alltaf verið notað sem litasjónvarpsgrænt duft, eins og Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ og LaOBr: Tb3+. Með þróun háskerpusjónvarps á stórum skjá (HDTV) er einnig verið að þróa afkastamikið grænt flúrljómandi duft fyrir CRT. Til dæmis hefur blendingur grænt flúrljómandi duft verið þróað erlendis, sem samanstendur af Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ og Y2SiO5: Tb3+, sem hafa framúrskarandi birtuskilvirkni við mikinn straumþéttleika.
Hefðbundið röntgenflúrljómandi duft er kalsíumwolframat. Á áttunda og níunda áratugnum var þróað sjaldgæft flúrljómandi duft fyrir næmingarskjái, svo sem terbíumvirkjað lanthansúlfíðoxíð, terbíumvirkjað lanthanumbrómíðoxíð (fyrir græna skjái) og terbíumvirkjað yttríumsúlfíðoxíð. Í samanburði við kalsíumwolframat getur sjaldgæft flúrljómandi duft dregið úr tíma röntgengeislunar fyrir sjúklinga um 80%, bætt upplausn röntgenmynda, lengt líftíma röntgenröra og dregið úr orkunotkun. Terbium er einnig notað sem flúrljómandi duftvirki fyrir læknisfræðilega röntgengeislaaukaskjái, sem getur bætt næmni röntgengeislabreytingar í sjónrænar myndir til muna, bætt skýrleika röntgenmynda og dregið verulega úr útsetningarskammti röntgenmynda. geislum til mannslíkamans (um meira en 50%).
Terbiumer einnig notað sem virkjari í hvíta LED-fosfórnum sem spenntur er af bláu ljósi fyrir nýja hálfleiðaralýsingu. Það er hægt að nota til að framleiða terbium ál segulmagnaðir ljóskristallfosfórar með því að nota bláa ljósdíóða sem örvunarljósgjafa og flúrljómuninni sem myndast er blandað saman við örvunarljósið til að framleiða hreint hvítt ljós.
Raflýsandi efnin úr terbium innihalda aðallega sinksúlfíðgrænt flúrljómandi duft með terbium sem virkja. Við útfjólubláa geislun geta lífrænar terbíumfléttur gefið frá sér sterka græna flúrljómun og hægt að nota sem þunnt filmu rafljómandi efni. Þrátt fyrir að verulegar framfarir hafi náðst í rannsóknum á sjaldgæfum jörðu lífrænum flóknum raflýsandi þunnum filmum, er enn ákveðið bil frá hagkvæmni og rannsóknir á sjaldgæfum lífrænum flóknum rafljómandi þunnum filmum og tækjum eru enn í dýpt.
Flúrljómunareiginleikar terbiums eru einnig notaðir sem flúrljómunarnemar. Samspil ofloxacin terbium (Tb3+) flókins og deoxýríbónsýru (DNA) var rannsökuð með því að nota flúrljómun og frásogsróf, eins og flúrljómunarnemann ofloxacin terbiums (Tb3+). Niðurstöðurnar sýndu að ofloxacin Tb3+probe getur myndað grópbindingu við DNA sameindir og deoxyribonucleic sýra getur verulega aukið flúrljómun ofloxacin Tb3+ kerfisins. Byggt á þessari breytingu er hægt að ákvarða deoxýríbónsýru.
Fyrir segulræn efni
Efni með Faraday áhrif, einnig þekkt sem segulsjónræn efni, eru mikið notuð í leysigeislum og öðrum sjóntækjum. Það eru tvær algengar gerðir af segulsjónaefnum: segulmagnaðir sjónkristallar og segulmagnaðir sjóngler. Meðal þeirra hafa segulsjónakristallar (eins og yttríum járn granat og terbium gallíum granat) kosti stillanlegrar rekstrartíðni og mikillar hitastöðugleika, en þeir eru dýrir og erfiðir í framleiðslu. Að auki hafa margir segul-sjónkristallar með há Faraday snúningshorn mikla frásog á stuttbylgjusviðinu, sem takmarkar notkun þeirra. Í samanburði við segulmagnaðir sjónkristalla hefur segulsjóngler kost á mikilli sendingu og auðvelt er að búa til stóra kubba eða trefjar. Sem stendur eru segul-sjóngleraugu með mikla Faraday-áhrif aðallega sjaldgæf jörð jóndópuð gleraugu.
Notað fyrir segulrænt geymsluefni
Á undanförnum árum, með hraðri þróun margmiðlunar og sjálfvirkni á skrifstofu, hefur eftirspurn eftir nýjum segulskífum með mikla afkastagetu verið að aukast. Þunnar filmur úr formlausum málmi terbium umbreytingarmálmblöndur hafa verið notaðar til að framleiða afkastamikla segulsjónadiska. Meðal þeirra er þunn filma úr TbFeCo álfelgur með besta frammistöðu. Terbium byggt segul-sjónefni hafa verið framleidd í stórum stíl og segul-sjóndiskar úr þeim eru notaðir sem tölvugeymsluíhlutir, með geymslugetu aukist um 10-15 sinnum. Þeir hafa kosti þess að vera með mikla afkastagetu og hraðan aðgangshraða og hægt er að þurrka og húða þær tugþúsundir sinnum þegar þeir eru notaðir fyrir sjónræna diska með miklum þéttleika. Þau eru mikilvæg efni í rafrænni upplýsingageymslutækni. Algengasta segulsjónefnið í sýnilegu og nær-innrauðu böndunum er Terbium Gallium Garnet (TGG) einkristall, sem er besta segulsjónaefnið til að búa til Faraday snúnings- og einangrunartæki.
Fyrir segulmagnaðir sjóngler
Faraday magneto sjóngler hefur góða gagnsæi og samsætu í sýnilegu og innrauðu svæði og getur myndað margs konar flókin form. Það er auðvelt að framleiða stórar vörur og hægt er að draga það í ljósleiðara. Þess vegna hefur það víðtæka notkunarmöguleika í segulsjóntækjum eins og segulsjónaeinangrunartækjum, segulsjónamótara og ljósleiðarastraumskynjara. Vegna mikils segulmagnsins og lítils frásogsstuðuls á sýnilegu og innrauðu sviði, hafa Tb3+ jónir orðið algengar sjaldgæfar jarðarjónir í segulmagnaðir sjóngleraugu.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive álfelgur
Í lok 20. aldar, með stöðugri dýpkun tæknibyltingarinnar heimsins, voru ný sjaldgæf jörð notkunarefni fljót að koma fram. Árið 1984 tóku Iowa State University, Ames Laboratory of US Department of Energy og US Navy Surface Weapons Research Center (þaðan sem aðalstarfsmenn hins síðar stofnaða Edge Technology Corporation (ET REMA) komu) saman til að þróa nýjan sjaldgæfan jarðgreint efni, þ.e. terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive efni. Þetta nýja greinda efni hefur framúrskarandi eiginleika til að umbreyta raforku fljótt í vélræna orku. Neðansjávar- og rafhljóðskynjararnir úr þessu risastóra seguldrepandi efni hafa verið stilltir með góðum árangri í flotabúnaði, hátölurum til að finna olíulindir, hávaða- og titringsstýringarkerfi, og hafrannsókna- og neðanjarðarsamskiptakerfi. Þess vegna, um leið og terbium dysprosium járn risastór segulstrengjandi efni fæddist, fékk það mikla athygli frá iðnvæddum löndum um allan heim. Edge Technologies í Bandaríkjunum byrjaði að framleiða terbium dysprosium járn risastór seguldrepandi efni árið 1989 og nefndi þau Terfenol D. Í kjölfarið þróuðu Svíþjóð, Japan, Rússland, Bretland og Ástralía einnig terbium dysprosium járn risastór seguldrepandi efni.
Frá sögu þróunar þessa efnis í Bandaríkjunum eru bæði uppfinning efnisins og fyrstu einokunarnotkun þess beintengd hernaðariðnaðinum (eins og sjóhernum). Þótt her- og varnarmáladeildir Kína séu smám saman að styrkja skilning sinn á þessu efni. Hins vegar, með umtalsverðri aukningu á alhliða þjóðarstyrk Kína, mun krafan um að ná fram samkeppnisstefnu hersins á 21. öld og bæta búnaðarstig örugglega vera mjög brýn. Þess vegna mun víðtæk notkun hernaðar- og varnarmáladeilda á terbium dysprosium járni, risastórum segulmagnaðir efnum, vera söguleg nauðsyn.
Í stuttu máli, margir framúrskarandi eiginleikarterbiumgera það að ómissandi þátt í mörgum hagnýtum efnum og óbætanlegri stöðu á sumum notkunarsviðum. Vegna hins háa verðs á terbium hafa menn verið að kanna hvernig megi forðast og lágmarka notkun terbiums til að draga úr framleiðslukostnaði. Til dæmis ættu sjaldgæf jarðsegulsjónefni einnig að nota ódýrt dysprosium járnkóbalt eða gadolinium terbium kóbalt eins mikið og mögulegt er; Reyndu að minnka innihald terbiums í græna flúrljómandi duftinu sem þarf að nota. Verð er orðið mikilvægur þáttur sem takmarkar útbreidda notkun terbiums. En mörg hagnýt efni geta ekki verið án þess, svo við verðum að fylgja meginreglunni um að "nota gott stál á blaðið" og reyna að spara notkun terbiums eins mikið og mögulegt er.
Pósttími: Ágúst-07-2023