טכנולוגיית יישום וייצור של ננו-חומרי אדמה נדירים

יסודות אדמה נדיריםלעצמם יש מבנים אלקטרוניים עשירים ומציגים תכונות אופטיות, חשמליות ומגנטיות רבות. לאחר ננו-חומרי אדמה נדירים, הוא מציג מאפיינים רבים, כגון אפקט בגודל קטן, אפקט משטח ספציפי גבוה, אפקט קוונטי, תכונות אופטיות, חשמליות, מגנטיות חזקות במיוחד, מוליכות-על, פעילות כימית גבוהה וכו', שיכולים לשפר מאוד את הביצועים והתפקוד. של חומרים ולפתח חומרים חדשים רבים. ישחק תפקיד חשוב בתחומי הייטק כמו חומרים אופטיים, חומרים פולטי אור, חומרי קריסטל, חומרים מגנטיים, חומרי סוללה, אלקטרוקרמיקה, קרמיקה הנדסית, זרזים וכו'?

1、 תחומי מחקר ויישום לפיתוח נוכחי

 1. חומר זוהר של אדמה נדירה: אבקת ננו ניאון נדירה של אדמה נדירה (אבקת טלוויזיה צבעונית, אבקת מנורות), עם יעילות זוהרת משופרת, תפחית מאוד את כמות האדמה הנדירה בשימוש. משתמש בעיקרY2O3, Eu2O3, Tb4O7, CeO2, Gd2O3. מועמד חומרים חדשים לטלוויזיה צבעונית בחדות גבוהה.?

2. חומרים מוליכים ננו: מוליכים של YBCO שהוכנו באמצעות Y2O3, במיוחד חומרי סרט דק, בעלי ביצועים יציבים, חוזק גבוה, עיבוד קל, קרוב לשלב מעשי, ואפשרויות פוטנציאליות רחבות.

3. חומרים נדירים ננו מגנטיים: משמשים לזיכרון מגנטי, נוזל מגנטי, עמידות מגנטית ענקית וכו', משפרים מאוד את הביצועים, הופכים את המכשירים לבעלי ביצועים גבוהים וממוזערים. לדוגמה, מטרות התנגדות למגנטות ענק תחמוצת (REMnO3 וכו').?

4. קרמיקה בעלת ביצועים גבוהים של אדמה נדירה: אלקטרוקרמיקה (חיישנים אלקטרוניים, חומרי PTC, חומרי מיקרוגל, קבלים, תרמיסטורים וכו') שהוכנו עם Y2O3 עדין או ננומטרי במיוחד, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 וכו', שתכונותיהם החשמליות, תרמיות המאפיינים והיציבות שופרו מאוד, הם היבט חשוב בשדרוג חומרים אלקטרוניים. לקרמיקה שסונתה בטמפרטורות נמוכות יותר, כגון ננו Y2O3 ו-ZrO2, יש חוזק וקשיחות חזקים, והיא משמשת בהתקנים עמידים בפני שחיקה כגון מיסבים וכלי חיתוך; הביצועים של קבלים רב שכבתיים ומכשירי מיקרוגל העשויים מננו Nd2O3, Sm2O3 וכו' שופרו מאוד.?

5. ננו-זרזים של אדמה נדירה: בתגובות כימיות רבות משתמשים בזרזים של אדמה נדירה. אם נעשה שימוש בננו-זרזים של אדמה נדירה, הפעילות והיעילות הקטליטית שלהם ישתפרו מאוד. לאבקת הננו CeO2 הנוכחית יש את היתרונות של פעילות גבוהה, מחיר נמוך וחיי שירות ארוכים במטהר הפליטה לרכב, והיא החליפה את רוב המתכות היקרות, בצריכה שנתית של אלפי טונות.?

6. בולם אולטרה סגול של אדמה נדירה:ננו CeO2לאבקה יש ספיגה חזקה של קרניים אולטרה סגולות, והיא משמשת בקוסמטיקה של קרם הגנה, סיבי קרם הגנה, זכוכית לרכב וכו'?

7. ליטוש דיוק של אדמה נדירה: ל-CeO2 יש אפקט ליטוש טוב על זכוכית וחומרים אחרים. Nano CeO2 הוא בעל דיוק ליטוש גבוה והוא שימש בתצוגות גביש נוזלי, פרוסות סיליקון, אחסון זכוכית וכו'. בקיצור, היישום של ננו-חומרי אדמה נדירים רק החל והוא מתרכז בתחום של חומרים חדשים בהייטק, עם גבוה ערך מוסף, טווח יישומים רחב, פוטנציאל עצום ופוטנציאל מסחרי מבטיח מאוד.?

2、 טכנולוגיית הכנה

כיום, הן הייצור והן היישום של ננו-חומרים משכו תשומת לב ממדינות שונות. הננוטכנולוגיה של סין ממשיכה להתקדם, וייצור תעשייתי או ייצור ניסוי בוצע בהצלחה בקנה מידה ננומטרי של SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 וחומרי אבקה אחרים. עם זאת, תהליך הייצור הנוכחי ועלויות הייצור הגבוהות הם חולשתו הקטלנית, שתשפיע על היישום הנרחב של ננו-חומרים. לכן, יש צורך בשיפור מתמיד.?

בשל המבנה האלקטרוני המיוחד והרדיוס האטומי הגדול של יסודות אדמה נדירים, התכונות הכימיות שלהם שונות מאוד מיסודות אחרים. לכן, שיטת ההכנה והטכנולוגיה שלאחר הטיפול של ננו תחמוצות אדמה נדירות שונות גם מיסודות אחרים. שיטות המחקר העיקריות כוללות:?

1. שיטת משקעים: כולל משקעים של חומצה אוקסלית, משקעים קרבונטים, משקעים הידרוקסידים, משקעים הומוגניים, משקעים מורכבים וכו'. המאפיין הגדול ביותר של שיטה זו הוא שהתמיסה מתגבשת במהירות, קלה לשליטה, הציוד פשוט ויכול לייצר מוצרים בטוהר גבוה. אבל קשה לסנן וקל לצבור?

2. שיטה הידרותרמית: האצת וחיזוק תגובת הידרוליזה של יונים בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים, ויוצרים גרעינים ננו-גבישיים מפוזרים. בשיטה זו ניתן להשיג אבקות ננומטריות בעלות פיזור אחיד וחלוקת גודל חלקיקים צרה, אך היא דורשת ציוד בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, דבר שהוא יקר ולא בטוח לתפעול.?

3. שיטת ג'ל: זוהי שיטה חשובה להכנת חומרים אנאורגניים, ומשחקת תפקיד משמעותי בסינתזה אנאורגנית. בטמפרטורה נמוכה, תרכובות אורגנו-מתכתיות או קומפלקסים אורגניים יכולים ליצור סול באמצעות פילמור או הידרוליזה, וליצור ג'ל בתנאים מסוימים. טיפול חום נוסף יכול לייצר אטריות אורז עדינות במיוחד עם משטח ספציפי גדול יותר ופיזור טוב יותר. שיטה זו יכולה להתבצע בתנאים מתונים, וכתוצאה מכך אבקה בעלת שטח פנים גדול יותר ופיזור טוב יותר. עם זאת, זמן התגובה ארוך ולוקח מספר ימים להשלמתו, מה שמקשה לעמוד בדרישות התיעוש?

4. שיטת שלב מוצק: פירוק בטמפרטורה גבוהה מתבצע באמצעות תרכובת מוצקה או תגובה יבשה ביניים. לדוגמה, חנקתי אדמה נדירה וחומצה אוקסלית מעורבבים בטחינת כדורים בשלב מוצק ליצירת תוצר ביניים של אוקסלט אדמה נדירה, אשר לאחר מכן מפורקת בטמפרטורה גבוהה לקבלת אבקה דקה במיוחד. לשיטה זו יש יעילות תגובה גבוהה, ציוד פשוט ותפעול קל, אך לאבקה המתקבלת יש מורפולוגיה לא סדירה ואחידות ירודה.?

שיטות אלו אינן ייחודיות וייתכן שאינן ישימות במלואן לתיעוש. ישנן שיטות הכנה רבות כמו שיטת מיקרו אמולסיה אורגנית, אלכוהוליזיס וכו'?

3、 התקדמות בפיתוח תעשייתי

הייצור התעשייתי לרוב אינו נוקט בשיטה אחת, אלא מסתמך על חוזקות ומשלים חולשות, ומשלב מספר שיטות להשגת איכות המוצר הגבוהה, העלות הנמוכה והתהליך הבטוח והיעיל הנדרש למסחור. Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd עשתה לאחרונה התקדמות תעשייתית בפיתוח ננו-חומרי אדמה נדירים. לאחר שיטות רבות של חקר ואינספור בדיקות נמצאה שיטה שמתאימה יותר לייצור תעשייתי - שיטת ג'ל מיקרוגל. היתרון הגדול ביותר של טכנולוגיה זו הוא ש: תגובת הג'ל המקורית של 10 ימים מתקצרת ליום אחד, כך שיעילות הייצור גדלה פי 10, העלות מופחתת מאוד, ואיכות המוצר טובה, שטח הפנים גדול , תגובת הניסיון של המשתמש טובה, המחיר נמוך ב-30% מזה של מוצרים אמריקאים ויפנים, שהוא תחרותי מאוד בינלאומי, השג רמה בינלאומית מתקדמת.?

לאחרונה נערכו ניסויים תעשייתיים בשיטת המשקעים, בעיקר באמצעות מי אמוניה ואמוניה קרבונט לצורך משקעים ושימוש בממיסים אורגניים להתייבשות וטיפול פני השטח. לשיטה זו יש תהליך פשוט ועלות נמוכה, אבל איכות המוצר ירודה, ועדיין יש כמה אגודות שצריכות שיפור ושיפור נוסף.?

סין היא מדינה מרכזית במשאבי אדמה נדירים. הפיתוח והיישום של ננו-חומרי אדמה נדירים פתחו אפיקים חדשים לניצול יעיל של משאבי אדמה נדירים, הרחיבו את היקף יישומי האדמה הנדירים, קידמו פיתוח של חומרים פונקציונליים חדשים, הגדילו את הייצוא של מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה ושיפור הזרמים. יכולות להרוויח חליפין. יש לכך משמעות מעשית חשובה בהפיכת יתרונות משאבים ליתרונות כלכליים.