Elementi di terra rarasono indispensabili per lo sviluppo di high-tech come nuove energie e materiali e hanno un ampio valore di applicazione in campi come aerospaziale, difesa nazionale e industria militare. I risultati della guerra moderna indicano che le armi di terre rare dominano il campo di battaglia, i vantaggi tecnologici delle terre rare rappresentano vantaggi tecnologici militari e è garantito risorse. Pertanto, le terre rare sono diventate anche risorse strategiche per le quali le principali economie in tutto il mondo competono e le strategie chiave delle materie prime come le terre rare spesso aumentano a strategie nazionali. Europa, Giappone, Stati Uniti e altri paesi e regioni prestano maggiore attenzione a materiali chiave come le terre rare. Nel 2008, i materiali delle terre rare sono stati elencati come "strategia dei materiali chiave" dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti; All'inizio del 2010, l'Unione europea ha annunciato l'istituzione di una riserva strategica di terre rare; Nel 2007, il Ministero giapponese dell'educazione, la cultura, la scienza e la tecnologia, nonché il Ministero dell'economia, dell'industria e della tecnologia, aveva già proposto il "piano di strategia di elementi" e il piano "raro materiali alternativi in metallo". Hanno adottato misure e politiche continue nelle riserve di risorse, al progresso tecnologico, all'acquisizione delle risorse e alla ricerca di materiali alternativi. A partire da questo articolo, l'editore introdurrà in dettaglio le missioni e i ruoli di sviluppo storico importanti e persino indispensabili di questi elementi della Terra rara.
Terbio Appartiene alla categoria di terre rare pesanti, con una bassa abbondanza nella crosta terrestre a soli 1,1 ppm.Ossido di terbiorappresenta meno dello 0,01% delle terre rare totali. Anche nell'elevato minerale di terre rare di ioni ioni di iTrium con il più alto contenuto di terbio, il contenuto di terbio rappresenta solo l'1,1-1,2% della terra rara totale, indicando che appartiene alla categoria "nobile" di elementi della terra rara. Il terbio è un metallo grigio argento con duttilità e consistenza relativamente morbida, che può essere tagliata con un coltello; Punto di fusione 1360 ℃, punto di ebollizione 3123 ℃, densità 8229 4 kg/m3. Per oltre 100 anni dalla scoperta di Terbio nel 1843, la sua scarsità e valore hanno impedito la sua applicazione pratica per molto tempo. È solo negli ultimi 30 anni che Terbio ha mostrato il suo talento unico.
La scoperta del terbio
Nello stesso periodo in cuilantanioè stato scoperto, Karl G. Mosander della Svezia ha analizzato il scoperto inizialmenteittrioe pubblicò un rapporto nel 1842, chiarendo che la Terra di Ittrio inizialmente scoperta non era un singolo ossido elementare, ma un ossido di tre elementi. Nel 1843, Mossander scoprì l'elemento Terbio attraverso la sua ricerca sulla Terra Ittrio. Ne chiamava ancora uno di loro la terra e uno di loroossido di erbio. Fu solo nel 1877 che fu ufficialmente chiamato Terbio, con il simbolo dell'elemento TB. La sua denominazione deriva dalla stessa fonte di Ittrium, proveniente dal villaggio di Ytterby vicino a Stoccolma, in Svezia, dove è stato scoperto per la prima volta il minerale. La scoperta di terbio e altri due elementi, Lanthanum ed Erbium, aprirono la seconda porta alla scoperta di elementi di terre rare, segnando la seconda fase della loro scoperta. Fu purificato per la prima volta da G. Urban nel 1905.
Mossandro
Applicazione del terbio
L'applicazione diterbioPrincipalmente coinvolge campi ad alta tecnologia, che sono progetti all'avanguardia ad alta intensità di conoscenza, nonché progetti con benefici economici significativi, con prospettive di sviluppo interessanti. Le principali aree di applicazione includono: (1) essere utilizzati sotto forma di terre rare miste. Ad esempio, viene usato come fertilizzante composto terrestre raro e additivo per mangimi per l'agricoltura. (2) Attivatore per polvere verde in tre polveri fluorescenti primarie. I moderni materiali optoelettronici richiedono l'uso di tre colori di base dei fosfori, vale a dire rosso, verde e blu, che possono essere utilizzati per sintetizzare vari colori. E il terbio è un componente indispensabile in molte polveri fluorescenti verdi di alta qualità. (3) usato come materiale di conservazione ottico magneto. Film sottili in lega di transizione in metallo di terbio in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi ottici a magneto ad alte prestazioni. (4) Manufacturing Magneto Optical Glass. Il vetro rotatorio Faraday contenente terbio è un materiale chiave per la produzione di rotatori, isolatori e circolatori nella tecnologia laser. (5) Lo sviluppo e lo sviluppo della lega di ferromagnetostrictive di ferromagnetostrictive del terbio (Terfenol) ha aperto nuove applicazioni per il terbio.
Per l'agricoltura e l'allevamento di animali
Terbio di terra rarapuò migliorare la qualità delle colture e aumentare il tasso di fotosintesi all'interno di un certo intervallo di concentrazione. I complessi del terbio hanno un'elevata attività biologica e i complessi ternari di terbio, TB (ALA) 3Benim (CLO4) 3-3H2O, buoni effetti antibatterici e battericidi sulle proprietà di Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis e Escherichia coli, con antibaccerici ampi. Lo studio di questi complessi fornisce una nuova direzione di ricerca per i moderni farmaci battericidi.
Utilizzato nel campo della luminescenza
I moderni materiali optoelettronici richiedono l'uso di tre colori di base dei fosfori, vale a dire rosso, verde e blu, che possono essere utilizzati per sintetizzare vari colori. E il terbio è un componente indispensabile in molte polveri fluorescenti verdi di alta qualità. Se la nascita della polvere fluorescente rossa a colori della terra rara ha stimolato la domanda di ittrio ed europio, l'applicazione e lo sviluppo del terbio sono stati promossi dalla terra di terre rare a tre colori fluorescenti verdi per lampade. All'inizio degli anni '80, Philips inventò la prima lampada fluorescente a risparmio energetico compatto al mondo e la promise rapidamente a livello globale. Gli ioni TB3+possono emettere una luce verde con una lunghezza d'onda di 545 nm e quasi tutte le polveri fluorescenti verdi rare usano il terbio come attivatore.
La polvere fluorescente verde utilizzata per i tubi a raggi del catodo TV a colori (CRT) è sempre stata principalmente basata su solfuro di zinco economico ed efficiente, ma la polvere di terbio è sempre stata usata come polvere verde TV a colore di proiezione, come Y2SIO5: TB3+, Y3 (al, GA) 5O12: TB3+e LaOBR: TB3+. Con lo sviluppo di televisori ad alta definizione (HDTV) ad alta definizione a schermo, vengono anche sviluppate polveri fluorescenti verdi ad alte prestazioni per i CRT. Ad esempio, è stata sviluppata una polvere fluorescente verde ibrida all'estero, costituito da Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+e Y2SIO5: TB3+, che hanno un'eccellente efficienza di luminescenza ad alta densità di corrente.
La tradizionale polvere fluorescente a raggi X è il tungstato di calcio. Negli anni '70 e '80, furono sviluppate polveri fluorescenti della Terra rara per schermi di sensibilizzazione, come ossido di bromuro di lantanio attivato dal terbio (per gli schermi verdi) attivato dal terbio e ossido di solfuro di ittrio attivato dal terbio. Rispetto al tungstato di calcio, la polvere fluorescente di terra rara può ridurre il tempo di irradiazione dei raggi X per i pazienti dell'80%, migliorare la risoluzione dei film a raggi X, estendere la durata della durata dei tubi a raggi X e ridurre il consumo di energia. Il terbio è anche usato come attivatore a polvere fluorescente per gli schermi di potenziamento dei raggi X medici, che possono migliorare notevolmente la sensibilità della conversione dei raggi X in immagini ottiche, migliorare la chiarezza dei film a raggi X e ridurre notevolmente la dose di esposizione dei raggi X al corpo umano (di oltre il 50%).
Terbioè anche usato come attivatore nel fosforo a LED bianco eccitato dalla luce blu per la nuova illuminazione a semiconduttore. Può essere usato per produrre fosfori di cristalli ottici in alluminio terbio, usando diodi a emissione di luce blu come sorgenti di luce di eccitazione e la fluorescenza generata viene miscelata con la luce di eccitazione per produrre luce bianca pura.
I materiali elettroluminescenti realizzati in terbio comprendono principalmente polvere fluorescente verde zinco con terbio come attivatore. Sotto l'irradiazione ultravioletta, i complessi organici del terbio possono emettere una forte fluorescenza verde e possono essere usati come materiali elettroluminescenti a film sottile. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nello studio dei film sottili elettroluminescenti complessi organici delle terre rare, c'è ancora un certo divario dalla praticità e la ricerca su film e dispositivi elettroluminescenti complessi organici delle terre rare è ancora approfondita.
Le caratteristiche di fluorescenza del terbio sono anche usate come sonde di fluorescenza. L'interazione tra il complesso di terbio di floxacina (TB3+) e l'acido deossiribonucleico (DNA) è stata studiata usando spettri di fluorescenza e assorbimento, come la sonda di fluorescenza di terbio di floxacina (TB3+). I risultati hanno mostrato che la sonda Ofloxacina TB3+può formare un legame con le molecole di DNA e l'acido desossiribonucleico può migliorare significativamente la fluorescenza del sistema Ofloxacina Tb3+. Sulla base di questo cambiamento, è possibile determinare l'acido deossiribonucleico.
Per materiali ottici magneto
I materiali con effetto faraday, noto anche come materiali magneto-ottici, sono ampiamente utilizzati nei laser e in altri dispositivi ottici. Esistono due tipi comuni di materiali ottici magneti: cristalli ottici magneti e vetro ottico magneto. Tra questi, i cristalli magneto-ottici (come il granato di ferro ittrio e il granato di gallio terbio) hanno i vantaggi della frequenza operativa regolabile e dell'alta stabilità termica, ma sono costosi e difficili da produrre. Inoltre, molti cristalli magneto-ottici con elevati angoli di rotazione di Faraday hanno un elevato assorbimento nella gamma di onde corte, il che ne limita l'uso. Rispetto ai cristalli ottici Magneto, il vetro ottico Magneto ha il vantaggio di elevata trasmittanza ed è facile da realizzare in grandi blocchi o fibre. Al momento, gli occhiali magneto-ottici con elevato effetto Faraday sono principalmente occhiali drogati a ioni di terre rare.
Utilizzato per materiali di stoccaggio ottico magneto
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo della multimedia e dell'automazione degli uffici, la domanda di nuovi dischi magnetici ad alta capacità è aumentata. Film sottili in lega di transizione in metallo di terbio in metallo amorfo sono stati utilizzati per produrre dischi ottici a magneto ad alte prestazioni. Tra questi, il film sottile in lega TBFECO ha la migliore performance. I materiali magneto-ottici a base di terbio sono stati prodotti su larga scala e i dischi magneto-ottici realizzati da essi vengono utilizzati come componenti di archiviazione del computer, con capacità di archiviazione aumentata di 10-15 volte. Hanno i vantaggi di grande capacità e velocità di accesso rapido e possono essere cancellati e rivestiti decine di migliaia di volte se utilizzati per dischi ottici ad alta densità. Sono materiali importanti nella tecnologia elettronica di stoccaggio delle informazioni. Il materiale magneto-ottico più comunemente usato nelle bande visibili e vicino all'infrazione è il singolo cristallo di granato di gallio (TGG), che è il miglior materiale magneto-ottico per la produzione di rotatori e isolatori di Faraday.
Per il vetro ottico magneto
Il vetro ottico di Faraday Magneto ha una buona trasparenza e isotropia nelle regioni visibili e a infrarossi e può formare varie forme complesse. È facile produrre prodotti di grandi dimensioni e può essere attratto da fibre ottiche. Pertanto, ha ampie prospettive di applicazione in dispositivi ottici magneto come isolatori ottici magneto, modulatori ottici magneto e sensori di corrente in fibra ottica. A causa del suo grande momento magnetico e del piccolo coefficiente di assorbimento nell'intervallo visibile e a infrarossi, gli ioni TB3+sono diventati comunemente usati ioni terrestre rare in occhiali ottici magneti.
Terbium Disprosium Ferromagnetostrictive Letre
Alla fine del 20 ° secolo, con il continuo approfondimento della rivoluzione tecnologica mondiale, stavano rapidamente emergendo nuovi materiali di applicazione delle terre rare. Nel 1984, lo Iowa State University, il laboratorio di Ames del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e il Centro di ricerca sulle armi di superficie della Marina degli Stati Uniti (da cui arrivò il personale principale della successiva società di tecnologia Edge (ET Rema)) per sviluppare un nuovo materiale intelligente della Terra rara, vale a dire materiale magnetico ferromagnetico a tercio. Questo nuovo materiale intelligente ha eccellenti caratteristiche di convertire rapidamente l'energia elettrica in energia meccanica. I trasduttori subacquei ed elettroacustici realizzati con questo gigantesco materiale magnetostrittivo sono stati configurati con successo in apparecchiature navali, altoparlanti di rilevamento dei pozzi di petrolio, sistemi di controllo del rumore e delle vibrazioni e dei sistemi di esplorazione dell'oceano e di comunicazione sotterranea. Pertanto, non appena nacque il materiale magnetostrittivo del gigante di ferro del disprosio del terbio, ricevette una diffusa attenzione da paesi industrializzati di tutto il mondo. Le tecnologie di Edge negli Stati Uniti hanno iniziato a produrre materiali magnetostrittivi giganti in ferro di ferro del terbio nel 1989 e li hanno nominati Terfenol D. Successivamente, Svezia, Giappone, Russia, Regno Unito e Australia hanno anche sviluppato materiali magnetostrittivi giganti del gigante di ferro del terbio.
Dalla storia dello sviluppo di questo materiale negli Stati Uniti, sia l'invenzione del materiale che le sue prime applicazioni monopolistiche sono direttamente correlate all'industria militare (come la Marina). Sebbene i dipartimenti militari e di difesa cinesi stiano gradualmente rafforzando la loro comprensione di questo materiale. Tuttavia, con il significativo miglioramento della forza nazionale completa della Cina, la domanda di raggiungimento di una strategia competitiva militare del 21 ° secolo e il miglioramento dei livelli di attrezzatura sarà sicuramente molto urgente. Pertanto, l'uso diffuso di materiali magnetostrittivi del gigante di ferro del disprosio del terbio da parte dei dipartimenti di difesa militare e nazionale sarà una necessità storica.
In breve, le molte eccellenti proprietà diterbioRendilo un membro indispensabile di molti materiali funzionali e una posizione insostituibile in alcuni campi di applicazione. Tuttavia, a causa dell'elevato prezzo del terbio, le persone hanno studiato come evitare e ridurre al minimo l'uso del terbio al fine di ridurre i costi di produzione. Ad esempio, i materiali magneto-ottici delle terre rare dovrebbero anche usare il cobalto di ferro a basso costo a disprosio o il cobalto di terbio gadolinio il più possibile; Cerca di ridurre il contenuto di terbio nella polvere fluorescente verde che deve essere utilizzata. Il prezzo è diventato un fattore importante che limita l'uso diffuso del terbio. Ma molti materiali funzionali non possono fare a meno, quindi dobbiamo aderire al principio di "usare un buon acciaio sulla lama" e cercare di salvare il più possibile l'uso del terbio.
Tempo post: agosto-07-2023