Nanomateriali delle terre rare
Nanomateriali di terre rare Elementi di terre rare hanno una struttura elettronica sotto strato 4F unica, un grande momento magnetico atomico, un forte accoppiamento di orbita di spin e altre caratteristiche, con conseguente proprietà ottiche, elettriche, magnetiche e altre proprietà molto ricche. Sono materiali strategici indispensabili per i paesi di tutto il mondo per trasformare le industrie tradizionali e sviluppare High-Tech e sono conosciute come la "casa del tesoro dei nuovi materiali".
Oltre alle sue applicazioni in campi tradizionali come macchinari metallurgici, petrolchimici, ceramica di vetro e tessuti leggeri,terre raresono anche materiali di supporto chiave in campi emergenti come energia pulita, veicoli di grandi dimensioni, nuovi veicoli energetici, illuminazione a semiconduttore e nuovi display, strettamente legati alla vita umana.
Dopo decenni di sviluppo, il focus della ricerca relativa alle terre rare si è spostato di conseguenza dalla fusione e dalla separazione di singole terre rare di alta purezza alle applicazioni ad alta tecnologia delle terre rare in magnetismo, ottica, elettricità, conservazione dell'energia, catalisi, biomedicina e altri campi. Da un lato, c'è una tendenza maggiore verso i materiali compositi di terre rare nel sistema di materiale; D'altra parte, è più focalizzato su materiali cristallini funzionali a bassa dimensione in termini di morfologia. Soprattutto con lo sviluppo della moderna nanoscienza, combinando gli effetti di piccole dimensioni, gli effetti quantistici, gli effetti superficiali e gli effetti di interfaccia dei nanomateriali con le caratteristiche uniche della struttura dello strato elettronico degli elementi della terra rara, i nanomateriali delle terre rare presentano molte nuove proprietà diverse, massimizzando le eccellenti prestazioni dei materiali della terra rara e espandere ulteriormente la sua applicazione nei campi di materiali tradizionali e nuove alimentari.
Al momento, ci sono principalmente i seguenti nanomateriali di terre rare altamente promettenti, vale a dire materiali luminescenti nano nano di terre rare, materiali catalitici nano di terre rare, materiali nano magnetici di terre rare,ossido di nano cerioMateriali di schermatura ultravioletta e altri materiali funzionali nano.
No. 1Materiali luminescenti nano nano terreni rari
01. Nanomateriali luminescenti ibridi organici inorganici di terre rare
I materiali compositi combinano diverse unità funzionali a livello molecolare per ottenere funzioni complementari e ottimizzate. Il materiale ibrido inorganico organico ha le funzioni dei componenti organici e inorganici, che mostrano una buona stabilità meccanica, flessibilità, stabilità termica e eccellente elaborazione.
Terra raraI complessi hanno molti vantaggi, come la purezza di colore elevato, la lunga vita di stato eccitato, l'elevata resa quantistica e le linee di spettro di emissioni ricche. Sono ampiamente utilizzati in molti campi, come display, amplificazione della guida d'onda ottica, laser a stato solido, biomarcatore e anti-contatto. Tuttavia, la bassa stabilità fototermica e la scarsa procedura dei complessi delle terre rare ostacolano seriamente la loro applicazione e promozione. La combinazione di complessi di terre rare con matrici inorganiche con buone proprietà meccaniche e stabilità è un modo efficace per migliorare le proprietà luminescenti dei complessi delle terre rare.
Dallo sviluppo di materiale ibrido inorganico organico delle terre rare, le loro tendenze di sviluppo mostrano le seguenti caratteristiche:
① Il materiale ibrido ottenuto con il metodo di doping chimico ha componenti attivi stabili, quantità di doping elevata e distribuzione uniforme dei componenti;
② La trasformazione da singoli materiali funzionali a materiali multifunzionali, sviluppando materiali multifunzionali per rendere le loro applicazioni più estese;
③ La matrice è diversificata, dalla silice principalmente a vari substrati come biossido di titanio, polimeri organici, argille e liquidi ionici.
02. Materiale luminescente a terra rara a led bianca
Rispetto alle tecnologie di illuminazione esistenti, i prodotti di illuminazione a semiconduttori come diodi a emissione di luce (LED) hanno vantaggi come la durata di lunga durata, il basso consumo di energia, l'elevata efficienza luminosa, il funzionamento senza mercurio, senza UV e stabile. Sono considerati la "sorgente luminosa di quarta generazione" dopo lampade a incandescenza, lampade fluorescenti e lampade di scarico del gas ad alta resistenza (HIDS).
Il LED bianco è composto da chip, substrati, fosfori e conducenti. La polvere fluorescente della Terra rara svolge un ruolo cruciale nelle prestazioni del LED bianco. Negli ultimi anni, sono stati condotti una grande quantità di lavori di ricerca su fosfori a LED bianchi e sono stati fatti eccellenti progressi:
① Lo sviluppo di un nuovo tipo di fosforo eccitato dai LED blu (460 m) ha effettuato ricerche di doping e modifica su YAO2CE (YAG: CE) utilizzato nei chip a LED blu per migliorare l'efficienza della luce e il rendering del colore;
② Lo sviluppo di nuove polveri fluorescenti eccitate dalla luce ultravioletta (400 m) o alla luce ultravioletta (360 mm) ha sistematicamente studiato la composizione, la struttura e le caratteristiche spettrali delle polveri fluorescenti rosse e blu verde, nonché i diversi rapporti delle tre polveri fluorescenti per ottenere a LED bianco con temperature di colore diverse;
③ Sono stati svolti ulteriori lavori sui problemi scientifici di base nel processo di preparazione della polvere fluorescente, come l'influenza del processo di preparazione sul flusso, per garantire la qualità e la stabilità della polvere fluorescente.
Inoltre, la luce bianca LED adotta principalmente un processo di imballaggio misto di polvere fluorescente e silicone. A causa della scarsa conduttività termica della polvere fluorescente, il dispositivo si riscalderà a causa del tempo di lavoro prolungato, portando all'invecchiamento del silicone e ad accorciamento della durata del dispositivo. Questo problema è particolarmente grave nei LED a luce bianca ad alta potenza. L'imballaggio remoto è un modo per risolvere questo problema attaccando la polvere fluorescente al substrato e separandolo dalla fonte di luce a LED blu, riducendo così l'impatto del calore generato dal chip sulle prestazioni luminescenti della polvere fluorescente. Se la ceramica fluorescente della Terra rara ha le caratteristiche di alta conducibilità termica, elevata resistenza alla corrosione, elevata stabilità e eccellenti prestazioni di produzione ottica, possono soddisfare meglio i requisiti dell'applicazione di LED bianco ad alta potenza con alta densità di energia. Le polveri di micro nano con alta attività di sinterizzazione e alta dispersione sono diventate un prerequisito importante per la preparazione di ceramiche funzionali ottiche di terre rare ad alta trasparenza con elevate prestazioni ottiche.
03. RARE Earth Upconversion Nanomateriali luminescenti
La luminescenza UpConversion è un tipo speciale di processo di luminescenza caratterizzato dall'assorbimento di più fotoni a bassa energia da parte dei materiali luminescenti e dalla generazione di emissione di fotoni ad alta energia. Rispetto alle tradizionali molecole di colorante organico o punti quantici, i nanomateriali luminescenti di upconversione rare hanno molti vantaggi come grandi spostamenti anti -Stokes, banda di emissione stretta, buona stabilità, bassa tossicità, alta profondità di penetrazione dei tessuti e bassa interferenza spontanea di fluorescenza. Hanno ampie prospettive di applicazione nel campo biomedico.
Negli ultimi anni, i nanomateriali luminescenti di upconversion rare hanno fatto progressi significativi nella sintesi, nella modifica della superficie, nella funzionalizzazione superficiale e nelle applicazioni biomediche. Le persone migliorano le prestazioni di luminescenza dei materiali ottimizzando la loro composizione, stato di fase, dimensioni, ecc. Su nanoscala e combinando la struttura del nucleo/guscio per ridurre il centro di tempra della luminescenza, al fine di aumentare la probabilità di transizione. Per modifica chimica, stabilisci tecnologie con buona biocompatibilità per ridurre la tossicità e sviluppare metodi di imaging per le cellule viventi luminescenti upconversion e in vivo; Sviluppare metodi di accoppiamento biologico efficienti e sicuri basati sulle esigenze di diverse applicazioni (cellule di rilevamento immunitario, imaging di fluorescenza in vivo, terapia fotodinamica, terapia fototermica, farmaci per il rilascio di foto controllati, ecc.).
Questo studio ha un enorme potenziale di applicazione e benefici economici e ha un importante significato scientifico per lo sviluppo della nanomedicina, la promozione della salute umana e il progresso sociale.
No.2 Materiali magnetici nano terreni rari
I materiali a magneti permanenti delle terre rare hanno attraversato tre fasi di sviluppo: SMCO5, SM2CO7 e ND2FE14B. Poiché una polvere magnetica NDFEB estinta rapida per materiali a magneti permanenti legati, la dimensione del grano varia da 20 nm a 50 nm, rendendolo un tipico materiale a magnete permanente di nanocristallini di terreno rare.
I materiali nanomagnetici delle terre rare hanno le caratteristiche di piccole dimensioni, struttura a dominio singolo e alta coercività. L'uso di materiali di registrazione magnetica può migliorare il rapporto segnale-rumore e la qualità dell'immagine. A causa delle sue dimensioni ridotte e ad alta affidabilità, il suo utilizzo nei sistemi micro motori è una direzione importante per lo sviluppo della nuova generazione di motori aerospaziale, aerospaziale e marini. Per la memoria magnetica, il fluido magnetico, i materiali giganti di resistenza al magneto, le prestazioni possono essere notevolmente migliorate, rendendo i dispositivi che diventano alte prestazioni e miniaturizzati.
No.3Nano di terre rareMateriali catalitici
I materiali catalitici delle terre rare coinvolgono quasi tutte le reazioni catalitiche. A causa degli effetti superficiali, degli effetti del volume e degli effetti della dimensione quantistica, la nanotecnologia delle terre rare ha attirato sempre più l'attenzione. In molte reazioni chimiche, vengono utilizzati catalizzatori di terre rare. Se vengono utilizzati nanocatalizzatori di terre rare, l'attività catalitica e l'efficienza saranno notevolmente migliorate.
I nanocatalizzatori di terre rare sono generalmente utilizzati nei crack catalitici e nel trattamento di purificazione del petrolio dello scarico automobilistico. I materiali nanocatalitici di terre rare più comunemente usati sonoCEO2ELa2o3, che possono essere utilizzati come catalizzatori e promotori, nonché portatori di catalizzatori.
No.4Ossido di nano cerioMateriale di schermatura ultravioletta
L'ossido di nano cerio è noto come agente di isolamento ultravioletto di terza generazione, con un buon effetto di isolamento e elevata trasmittanza. Nei cosmetici, la bassa attività catalitica nano ceria deve essere utilizzata come agente di isolamento UV. Pertanto, l'attenzione del mercato e il riconoscimento dei materiali di schermatura ultravioletta dell'ossido di nano cerio sono elevati. Il continuo miglioramento dell'integrazione integrata del circuito richiede nuovi materiali per i processi di produzione di chip a circuito integrati. I nuovi materiali hanno requisiti più elevati per i fluidi di lucidatura e i fluidi di lucidatura delle terre rare a semiconduttore devono soddisfare questo requisito, con una velocità di lucidatura più rapida e un volume di lucidatura meno. I materiali di lucidatura delle terre rare nano hanno un ampio mercato.
Il significativo aumento della proprietà dell'auto ha causato un grave inquinamento atmosferico e l'installazione di catalizzatori di purificazione di scarico dell'auto è il modo più efficace per controllare l'inquinamento da scarico. Gli ossidi compositi di zirconio nano cerio svolgono un ruolo importante nel migliorare la qualità della purificazione del gas della coda.
No.5 altri materiali funzionali nano
01. Materiali ceramici nano di terra rara
La polvere nano ceramica può ridurre significativamente la temperatura di sinterizzazione, che è inferiore di 200 ℃ ~ 300 ℃ di quella della polvere non nano ceramica con la stessa composizione. L'aggiunta di Nano CEO2 alla ceramica può ridurre la temperatura di sinterizzazione, inibire la crescita reticolare e migliorare la densità della ceramica. Aggiungendo elementi di terre rare comeY2o3, CEO2, or La2o3 to Zro2può prevenire la trasformazione di fase ad alta temperatura e l'abbraccio di ZRO2 e ottenere materiali strutturali ceramici tempestivi di trasformazione di fase Zro2.
Ceramica elettronica (sensori elettronici, materiali PTC, materiali a microonde, condensatori, termistori, ecc.) Preparati utilizzando CEO2 ultrafini o su nanoscala, Y2O3,Nd2o3, SM2O3, ecc. hanno migliorato le proprietà elettriche, termiche e di stabilità.
L'aggiunta di materiali compositi fotocatalitici attivati da terre rare alla formula di glassa può preparare ceramiche antibatteriche di terre rare.
02.Rare Earth Nano Shin Film Materials
Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, i requisiti di prestazione per i prodotti stanno diventando sempre più rigorosi, che richiedono ultra-fine, ultra-tintura, densità ultra-alta e ultra-riempimento di prodotti. Attualmente, ci sono tre principali categorie di film di nano di terre rare sviluppati: film nano complessi di terre rare, film nano di ossido di terre rare e film in lega di nano di terre rare. I film di Nano di terre rare svolgono anche ruoli importanti nell'industria dell'informazione, nella catalisi, nell'energia, nei trasporti e nella medicina della vita.
Conclusione
La Cina è un paese importante nelle risorse delle terre rare. Lo sviluppo e l'applicazione dei nanomateriali delle terre rare è un nuovo modo di utilizzare efficacemente le risorse delle terre rare. Al fine di espandere l'ambito dell'applicazione delle terre rare e promuovere lo sviluppo di nuovi materiali funzionali, dovrebbe essere stabilito un nuovo sistema teorico nella teoria dei materiali per soddisfare le esigenze di ricerca in nanoscala, rendere possibile le prestazioni delle terre rare e rendere possibili l'emergere di nuove proprietà e funzioni.
Tempo post: maggio-29-2023