Utilizzo di ossidi di terre rare per realizzare vetri fluorescenti
Utilizzo di ossidi di terre rare per realizzare vetri fluorescenti
Utilizzo di ossidi di terre rare per realizzare vetri fluorescenti
fonte:AZoMApplicazioni degli elementi delle terre rareIndustrie consolidate, come quelle dei catalizzatori, della produzione del vetro, dell’illuminazione e della metallurgia, utilizzano da molto tempo gli elementi delle terre rare. Tali industrie, se combinate, rappresentano il 59% del consumo totale mondiale. Ora anche i settori più nuovi e ad alta crescita, come le leghe per batterie, la ceramica e i magneti permanenti, utilizzano elementi delle terre rare, che rappresentano il restante 41%.Elementi delle terre rare nella produzione del vetroNel campo della produzione del vetro gli ossidi delle terre rare sono da tempo studiati. Più specificamente, come possono cambiare le proprietà del vetro con l'aggiunta di questi composti. Uno scienziato tedesco di nome Drossbach iniziò questo lavoro nel 1800 quando brevettò e produsse una miscela di ossidi di terre rare per decolorare il vetro.Sebbene in forma grezza con altri ossidi di terre rare, questo fu il primo utilizzo commerciale del cerio. Nel 1912 l'inglese Crookes dimostrò che il cerio era eccellente per l'assorbimento degli ultravioletti senza dare colore. Questo lo rende molto utile per gli occhiali protettivi.Erbio, itterbio e neodimio sono le REE più utilizzate nel vetro. La comunicazione ottica utilizza ampiamente la fibra di silice drogata con erbio; la lavorazione dei materiali tecnici utilizza fibra di silice drogata con itterbio, mentre i laser di vetro utilizzati per la fusione a confinamento inerziale applicano fibra di silice drogata con neodimio. La capacità di modificare le proprietà fluorescenti del vetro è uno degli usi più importanti di REO nel vetro.Proprietà fluorescenti degli ossidi di terre rareUnico nel senso che può apparire ordinario sotto la luce visibile e può emettere colori vividi quando eccitato da determinate lunghezze d'onda, il vetro fluorescente ha molte applicazioni dall'imaging medico e dalla ricerca biomedica, ai supporti di prova, al tracciamento e agli smalti per vetro artistici.La fluorescenza può persistere utilizzando REO incorporati direttamente nella matrice di vetro durante la fusione. Altri materiali in vetro con solo un rivestimento fluorescente spesso falliscono.Durante la produzione, l'introduzione di ioni di terre rare nella struttura determina la fluorescenza del vetro ottico. Gli elettroni del REE vengono portati allo stato eccitato quando una fonte di energia in ingresso viene utilizzata per eccitare direttamente questi ioni attivi. L'emissione di luce con lunghezza d'onda maggiore e energia inferiore riporta lo stato eccitato allo stato fondamentale.Nei processi industriali, ciò è particolarmente utile in quanto consente di inserire microsfere di vetro inorganico in un lotto per identificare il produttore e il numero di lotto per numerose tipologie di prodotto.Il trasporto del prodotto non è influenzato dalle microsfere, ma quando la luce ultravioletta viene irradiata sul lotto, si produce un colore di luce particolare che consente di determinare con precisione la provenienza del materiale. Ciò è possibile con tutti i tipi di materiali, comprese polveri, plastica, carta e liquidi.Un'enorme varietà è fornita nelle microsfere alterando il numero di parametri, come il rapporto preciso tra i vari REO, la dimensione delle particelle, la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la composizione chimica, le proprietà fluorescenti, il colore, le proprietà magnetiche e la radioattività.È anche vantaggioso produrre microsfere fluorescenti dal vetro poiché possono essere drogate a vari livelli con REO, resistono a temperature elevate, sollecitazioni elevate e sono chimicamente inerti. Rispetto ai polimeri, sono superiori in tutte queste aree, il che consente loro di essere utilizzati in concentrazioni molto inferiori nei prodotti.La solubilità relativamente bassa del REO nel vetro di silice è una potenziale limitazione poiché ciò può portare alla formazione di cluster di terre rare, in particolare se la concentrazione di drogante è maggiore della solubilità all'equilibrio, e richiede un'azione speciale per sopprimere la formazione di cluster.
