Unsur tanah langkaiku indispensable kanggo pangembangan teknologi dhuwur kayata energi anyar lan bahan, lan duwe nilai aplikasi sudhut ing lapangan kayata aerospace, pertahanan nasional, lan industri militèr. Asil perang modern nuduhake yen senjata rare earth ndominasi medan perang, kaluwihan teknologi rare earth nggambarake kaluwihan teknologi militer, lan nduweni sumber daya dijamin. Mula, tanah jarang uga dadi sumber daya strategis sing saingan ekonomi utama ing saindenging jagad, lan strategi bahan baku utama kayata tanah jarang asring munggah menyang strategi nasional. Eropa, Jepang, Amerika Serikat lan negara-negara lan wilayah liyane menehi perhatian luwih marang bahan-bahan utama kayata bumi langka. Ing taun 2008, bahan bumi langka didaftar minangka "strategi bahan kunci" dening Departemen Energi Amerika Serikat; Ing wiwitan taun 2010, Uni Eropa ngumumake panyiapan cadangan strategis bumi langka; Ing taun 2007, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Ilmu Pengetahuan lan Teknologi Jepang, uga Kementerian Ekonomi, Industri lan Teknologi, wis ngusulake "Rencana Strategi Unsur" lan rencana "Bahan Alternatif Logam Langka". Dheweke nindakake langkah-langkah lan kabijakan sing terus-terusan babagan cadangan sumber daya, kemajuan teknologi, akuisisi sumber daya, lan golek bahan alternatif. Miwiti saka artikel iki, editor bakal ngenalake kanthi rinci misi pangembangan sejarah sing penting lan uga penting lan peran unsur bumi langka kasebut.
Terbium kagolong ing kategori heavy rare earths, kanthi kelimpahan kurang ing kerak bumi mung 1,1 ppm.Terbium oksidakurang saka 0,01% saka total langka bumi. Malah ing jinis ion yttrium dhuwur bijih bumi arang abot kanthi kandungan terbium paling dhuwur, kandungan terbium mung 1,1-1,2% saka total tanah jarang, sing nuduhake yen kalebu kategori "bangsawan" unsur bumi langka. Terbium minangka logam abu-abu salaka kanthi daktilitas lan tekstur sing relatif alus, sing bisa dipotong kanthi piso; Titik lebur 1360 ℃, titik didih 3123 ℃, Kapadhetan 8229 4kg / m3. Kanggo luwih saka 100 taun wiwit panemuan terbium ing 1843, kelangkaan lan regane wis nyegah aplikasi praktis kanggo dangu. Mung ing 30 taun kepungkur, terbium wis nuduhake bakat unik.
Penemuan Terbium
Sajrone periode sing padha nalikalanthanumditemokaké, Karl G. Mosander saka Swedia analisa pisanan ditemokakéyttriumlan nerbitake laporan ing taun 1842, njlentrehake manawa bumi yttrium sing pisanan ditemokake dudu oksida unsur tunggal, nanging oksida saka telung unsur. Ing taun 1843, Mossander nemokake unsur terbium liwat riset ing bumi yttrium. Dheweke isih menehi jeneng salah sawijining yttrium bumi lan salah sijineerbium oksida. Ora nganti taun 1877 resmi dijenengi terbium, kanthi simbol unsur Tb. Jenengé asalé saka sumber sing padha karo yttrium, asalé saka désa Ytterby cedhak Stockholm, Swedia, ing ngendi bijih yttrium pisanan ditemokake. Panemuan terbium lan rong unsur liyane, lanthanum lan erbium, mbukak lawang kapindho kanggo panemuan unsur bumi langka, minangka tandha tahap kapindho panemuan kasebut. Iki pisanan diresiki dening G. Urban ing taun 1905.
Mossander
Aplikasi saka terbium
Aplikasi sakaterbiumbiasane melu lapangan dhuwur-tech, kang teknologi intensif lan kawruh proyèk nglereni-pinggiran intensif, uga proyèk karo keuntungan ekonomi wujud, karo prospek pembangunan atraktif. Area aplikasi utama kalebu: (1) digunakake ing wangun campuran rare earths. Contone, digunakake minangka pupuk senyawa bumi langka lan aditif feed kanggo tetanèn. (2) Activator kanggo bubuk ijo ing telung wêdakakêna fluoresensi utami. Bahan optoelektronik modern mbutuhake telung warna dhasar fosfor, yaiku abang, ijo, lan biru, sing bisa digunakake kanggo nyintesis macem-macem warna. Lan terbium minangka komponen sing penting ing pirang-pirang bubuk fluoresensi ijo sing berkualitas tinggi. (3) Digunakake minangka bahan panyimpenan optik magneto. Film tipis logam transisi terbium logam amorf wis digunakake kanggo nggawe cakram optik magneto kinerja dhuwur. (4) Manufaktur kaca optik magneto. Kaca rotasi Faraday sing ngemot terbium minangka bahan utama kanggo nggawe rotator, isolator, lan sirkulasi ing teknologi laser. (5) Pangembangan lan pangembangan terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy (TerFenol) wis mbukak aplikasi anyar kanggo terbium.
Kanggo tetanèn lan peternakan
Rare earth terbiumbisa ningkatake kualitas tetanen lan ningkatake laju fotosintesis ing sawetara konsentrasi tartamtu. Kompleks terbium nduweni aktivitas biologi sing dhuwur, lan kompleks ternary terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, duweni efek antibakteri lan bakteri sing apik ing Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, lan Escherichia coli, kanthi antibacterial spektrum luas. properti. Sinau babagan kompleks kasebut nyedhiyakake arah riset anyar kanggo obat bakterisida modern.
Digunakake ing lapangan luminescence
Bahan optoelektronik modern mbutuhake telung warna dhasar fosfor, yaiku abang, ijo, lan biru, sing bisa digunakake kanggo nyintesis macem-macem warna. Lan terbium minangka komponen sing penting ing pirang-pirang bubuk fluoresensi ijo sing berkualitas tinggi. Yen lair saka werna bumi langka TV wêdakakêna neon abang wis stimulus dikarepake kanggo yttrium lan europium, banjur aplikasi lan pangembangan terbium wis disedhiyakake dening langka bumi telung werna utami wêdakakêna fluoresensi ijo kanggo lampu. Ing wiwitan taun 1980-an, Philips nemokke lampu neon hemat energi kompak pisanan ing donya lan kanthi cepet promosi global. Ion Tb3+ bisa ngetokake cahya ijo kanthi dawane gelombang 545nm, lan meh kabeh bubuk neon ijo langka bumi nggunakake terbium minangka aktivator.
Wêdakakêna fluoresensi ijo sing digunakake kanggo tabung sinar katoda TV warna (CRTs) mesthi adhedhasar seng sulfida sing murah lan efisien, nanging bubuk terbium tansah digunakake minangka bubuk ijo TV warna proyeksi, kayata Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, lan LaOBr: Tb3+. Kanthi pangembangan televisi definisi dhuwur (HDTV) layar gedhe, bubuk fluoresensi ijo kanthi kinerja dhuwur kanggo CRT uga dikembangake. Contone, bubuk fluoresensi ijo hibrida wis dikembangake ing luar negeri, kalebu Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, lan Y2SiO5: Tb3+, sing nduweni efisiensi luminescence sing apik banget ing kerapatan arus dhuwur.
Bubuk fluoresen sinar-X tradisional yaiku kalsium tungstat. Ing taun 1970-an lan 1980-an, bubuk neon bumi langka kanggo layar sensitisasi dikembangake, kayata terbium activated lanthanum sulfide oxide, terbium activated lanthanum bromide oxide (kanggo layar ijo), lan terbium activated yttrium sulfide oxide. Dibandhingake karo kalsium tungstate, bubuk neon bumi langka bisa nyuda wektu iradiasi sinar-X kanggo pasien nganti 80%, nambah resolusi film sinar-X, ngluwihi umur tabung sinar-X, lan nyuda konsumsi energi. Terbium uga digunakake minangka aktivator bubuk neon kanggo layar peningkatan sinar-X medis, sing bisa ningkatake sensitivitas konversi sinar-X menyang gambar optik, nambah kejelasan film sinar-X, lan nyuda dosis paparan sinar X- sinar menyang awak manungsa (luwih saka 50%).
Terbiumuga digunakake minangka aktivator ing fosfor LED putih bungah dening cahya biru kanggo cahya semikonduktor anyar. Bisa digunakake kanggo ngasilake fosfor kristal optik magneto aluminium terbium, nggunakake dioda cahya biru minangka sumber cahya eksitasi, lan fluoresensi sing diasilake dicampur karo cahya eksitasi kanggo ngasilake cahya putih murni.
Bahan electroluminescent sing digawe saka terbium utamane kalebu bubuk fluoresen ijo seng sulfida kanthi terbium minangka aktivator. Ing iradiasi ultraviolet, kompleks organik terbium bisa ngetokake fluoresensi ijo sing kuwat lan bisa digunakake minangka bahan electroluminescent film tipis. Senajan kemajuan pinunjul wis digawe ing sinau saka film tipis electroluminescent Komplek organik bumi langka, isih ana longkangan tartamtu saka kepraktisan, lan riset ing film lan piranti lancip electroluminescent komplèks organik langka bumi isih jero.
Karakteristik fluoresensi terbium uga digunakake minangka probe fluoresensi. Interaksi antara kompleks ofloxacin terbium (Tb3+) lan asam deoksiribonukleat (DNA) diteliti nggunakake spektrum fluoresensi lan serapan, kayata probe fluoresensi ofloxacin terbium (Tb3+). Asil kasebut nuduhake yen probe ofloxacin Tb3+ bisa mbentuk ikatan alur karo molekul DNA, lan asam deoksiribonukleat bisa ningkatake fluoresensi sistem ofloxacin Tb3+ kanthi signifikan. Adhedhasar owah-owahan iki, asam deoksiribonukleat bisa ditemtokake.
Kanggo bahan optik magneto
Bahan kanthi efek Faraday, uga dikenal minangka bahan magneto-optik, akeh digunakake ing laser lan piranti optik liyane. Ana rong jinis umum bahan optik magneto: kristal optik magneto lan kaca optik magneto. Antarane wong-wong mau, kristal magneto-optik (kayata yttrium wesi garnet lan terbium gallium garnet) duwe kaluwihan saka frekuensi operasi luwes lan stabilitas termal dhuwur, nanging lagi larang lan angel kanggo Pabrik. Kajaba iku, akeh kristal magneto-optik kanthi sudut rotasi Faraday dhuwur duwe panyerepan dhuwur ing sawetara gelombang cendhak, sing mbatesi panggunaane. Dibandhingake karo kristal optik magneto, kaca optik magneto nduweni kaluwihan transmisi dhuwur lan gampang digawe dadi blok utawa serat gedhe. Saiki, kacamata magneto-optik kanthi efek Faraday sing dhuwur utamane yaiku kacamata doped ion bumi langka.
Digunakake kanggo bahan panyimpenan magneto optik
Ing taun-taun pungkasan, kanthi pangembangan multimedia lan otomatisasi kantor kanthi cepet, panjaluk cakram magnetik kapasitas dhuwur anyar saya tambah akeh. Film tipis logam transisi terbium logam amorf wis digunakake kanggo nggawe cakram optik magneto kinerja dhuwur. Antarane wong-wong mau, film tipis alloy TbFeCo nduweni kinerja sing paling apik. Bahan magneto-optik adhedhasar Terbium wis diprodhuksi ing skala gedhe, lan cakram magneto-optik sing digawe saka bahan kasebut digunakake minangka komponen panyimpenan komputer, kanthi kapasitas panyimpenan tambah 10-15 kaping. Padha duwe kaluwihan saka kapasitas gedhe lan kacepetan akses cepet, lan bisa dibusak lan dilapisi puluhan ewu kaping nalika digunakake kanggo cakram optik Kapadhetan dhuwur. Iki minangka bahan penting ing teknologi panyimpenan informasi elektronik. Materi magneto-optik sing paling umum digunakake ing pita sing katon lan cedhak-infra merah yaiku kristal tunggal Terbium Gallium Garnet (TGG), yaiku bahan magneto-optik sing paling apik kanggo nggawe rotator lan isolator Faraday.
Kanggo kaca optik magneto
Kaca optik magneto Faraday nduweni transparansi lan isotropi sing apik ing wilayah sing katon lan inframerah, lan bisa mbentuk macem-macem bentuk kompleks. Iku gampang kanggo gawé produk gedhe-ukuran lan bisa digambar menyang serat optik. Mulane, nduweni prospek aplikasi sing wiyar ing piranti optik magneto kayata isolator optik magneto, modulator optik magneto, lan sensor saiki serat optik. Amarga momen magnetik sing gedhe lan koefisien panyerepan cilik ing jarak sing katon lan inframerah, ion Tb3+ wis dadi ion bumi langka sing umum digunakake ing kaca optik magneto.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive alloy
Ing pungkasan abad kaping 20, kanthi terus-terusan pendalaman revolusi teknologi donya, bahan aplikasi bumi langka anyar kanthi cepet muncul. Ing taun 1984, Universitas Negeri Iowa, Laboratorium Ames Departemen Energi AS, lan Pusat Riset Senjata Permukaan Angkatan Laut AS (saka ngendi personel utama saka Edge Technology Corporation (ET REMA) sing banjur diadegake) kolaborasi kanggo ngembangake piranti anyar sing langka. materi cerdas bumi, yaiku terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive material. Materi cerdas anyar iki nduweni ciri sing apik banget kanggo ngowahi energi listrik dadi energi mekanik kanthi cepet. Transduser ing jero banyu lan elektro-akustik sing digawe saka bahan magnetostrictive raksasa iki wis kasil dikonfigurasi ing peralatan angkatan laut, speaker deteksi sumur minyak, sistem kontrol swara lan geter, lan eksplorasi segara lan sistem komunikasi lemah. Mulane, sanalika bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium lair, entuk perhatian sing nyebar saka negara-negara industri ing saindenging jagad. Edge Technologies ing Amerika Serikat wiwit ngasilake bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium ing taun 1989 lan dijenengi Terfenol D. Sabanjure, Swedia, Jepang, Rusia, Inggris, lan Australia uga ngembangake bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium.
Saka sajarah pangembangan materi iki ing Amerika Serikat, loro panemuan materi lan aplikasi monopoli awal langsung ana hubungane karo industri militer (kayata angkatan laut). Senajan departemen militèr lan pertahanan China mboko sithik ngiyataken pangerten materi iki. Nanging, kanthi nambah kekuwatan nasional China sing komprehensif, panjaluk kanggo nggayuh strategi kompetitif militer abad kaping 21 lan nambah level peralatan mesthi bakal banget. Mula, panggunaan bahan magnetostrictive raksasa wesi terbium dysprosium dening departemen pertahanan militer lan nasional bakal dadi kabutuhan sejarah.
Ing cendhak, akeh banget sifat sakaterbiumdadi anggota indispensable saka akeh bahan fungsional lan posisi irreplaceable ing sawetara lapangan aplikasi. Nanging, amarga rega terbium sing dhuwur, wong-wong wis sinau babagan cara nyegah lan nyuda panggunaan terbium supaya bisa nyuda biaya produksi. Contone, bahan magneto-optik bumi langka uga kudu nggunakake kobalt wesi dysprosium murah utawa gadolinium terbium kobalt sabisa; Coba kurangi kandungan terbium ing bubuk fluoresensi ijo sing kudu digunakake. Rega wis dadi faktor penting sing mbatesi panggunaan terbium sing nyebar. Nanging akeh bahan fungsional sing ora bisa ditindakake tanpa, mula kita kudu netepi prinsip "nggunakake baja sing apik ing bilah" lan nyoba nylametake panggunaan terbium sabisa.
Wektu kirim: Aug-07-2023