დედამიწის იშვიათ მასალას დიდი პოტენციალი აქვს!

იშვიათი დედამიწის ნანომასალები

იშვიათი დედამიწის ნანომასალები იშვიათი დედამიწის ელემენტებს აქვთ უნიკალური 4F ქვე ფენის ელექტრონული სტრუქტურა, დიდი ატომური მაგნიტური მომენტი, ძლიერი სპინტის ორბიტის დაწყვილება და სხვა მახასიათებლები, რის შედეგადაც ხდება ძალიან მდიდარი ოპტიკური, ელექტრო, მაგნიტური და სხვა თვისებები. ისინი შეუცვლელი სტრატეგიული მასალებია მსოფლიოს ქვეყნებისთვის, ტრადიციული ინდუსტრიების გარდაქმნისა და მაღალტექნოლოგიური განვითარების მიზნით, და ცნობილია როგორც "ახალი მასალების საგანძური სახლი".

გარდა მისი პროგრამებისა, ტრადიციულ სფეროებში, როგორიცაა მეტალურგიული აპარატები, ნავთობქიმიკატები, მინის კერამიკა და მსუბუქი ტექსტილი,იშვიათი დედამიწებიასევე არის მნიშვნელოვანი დამხმარე მასალები განვითარებად სფეროებში, როგორიცაა სუფთა ენერგია, დიდი სატრანსპორტო საშუალებები, ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალებები, ნახევარგამტარული განათება და ახალი დისპლეები, რომლებიც მჭიდრო კავშირშია ადამიანის ცხოვრებასთან.

განვითარების ათწლეულების შემდეგ, იშვიათ დედამიწასთან დაკავშირებული კვლევების ფოკუსირება შესაბამისად გადაიზარდა ერთჯერადი მაღალი სიწმინდის იშვიათი დედამიწების დნობისგან და განცალკევებით იშვიათი დედამიწის მაღალტექნოლოგიურ პროგრამებზე მაგნიტიზმში, ოპტიკაში, ელექტროენერგიაზე, ენერგიის შესანახად, კატალიზში, ბიომედიცინში და სხვა სფეროებში. ერთი მხრივ, მატერიალურ სისტემაში უფრო მეტი ტენდენციაა დედამიწის იშვიათი კომპოზიციური მასალების მიმართ; მეორეს მხრივ, იგი უფრო ფოკუსირებულია დაბალი განზომილებიანი ფუნქციური ბროლის მასალებზე მორფოლოგიის თვალსაზრისით. განსაკუთრებით თანამედროვე ნანოსცენების განვითარებასთან ერთად, ნანომასალების მცირე ზომის ეფექტების, კვანტური ეფექტების, ზედაპირული ეფექტების და ინტერფეისის ეფექტების შერწყმით, დედამიწის იშვიათი ელემენტების უნიკალური ელექტრონული ფენის სტრუქტურის მახასიათებლებთან, იშვიათი დედამიწის ნანომასალები აჩვენებს ბევრ ახალ თვისებას, რომელიც განსხვავდება ტრადიციული მასალებისგან, რაც უფრო მეტს ასრულებს დედამიწის იშვიათად შესრულებას და კიდევ უფრო აფართოებს თავის გამოყენებას ტრადიციულ მასალებსა და ახალ მაღალტექნიკურ წარმოებას.

ამჟამად, ძირითადად, არსებობს შემდეგი უაღრესად პერსპექტიული იშვიათი დედამიწის ნანომასალები, კერძოდ, იშვიათი დედამიწის ნანო ლუმინესცენტური მასალები, იშვიათი დედამიწის ნანო კატალიტიკური მასალები, იშვიათი დედამიწის ნანო მაგნიტური მასალები,ნანო ცერიუმის ოქსიდიულტრაიისფერი დამცავი მასალები და სხვა ნანო ფუნქციური მასალები.

.11იშვიათი დედამიწა ნანო ლუმინესცენტური მასალები

01. იშვიათი დედამიწის ორგანული არაორგანული ჰიბრიდული ლუმინესცენტური ნანომასალები

კომპოზიციური მასალები აერთიანებს სხვადასხვა ფუნქციურ ერთეულს მოლეკულურ დონეზე, დამატებითი და ოპტიმიზირებული ფუნქციების მისაღწევად. ორგანულ არაორგანულ ჰიბრიდულ მასალას აქვს ორგანული და არაორგანული კომპონენტების ფუნქციები, რომლებიც გვიჩვენებს კარგ მექანიკურ სტაბილურობას, მოქნილობას, თერმული სტაბილურობას და სრულყოფილებას.

 იშვიათი დედამიწაკომპლექსებს აქვთ მრავალი უპირატესობა, მაგალითად, მაღალი ფერის სიწმინდე, აღელვებული მდგომარეობის გრძელი სიცოცხლე, მაღალი კვანტური მოსავლიანობა და ემისიის სპექტრის მდიდარი ხაზები. ისინი ფართოდ გამოიყენება მრავალ სფეროში, მაგალითად, ეკრანი, ოპტიკური ტალღის გამაძლიერებელი, მყარი მდგომარეობის ლაზერები, ბიომარკერი და საწინააღმდეგო საშუალება. ამასთან, დაბალი ფოტოთერმული სტაბილურობა და იშვიათი დედამიწის კომპლექსების ცუდი პროცესურობა სერიოზულად აფერხებს მათ გამოყენებას და პოპულარიზაციას. იშვიათი დედამიწის კომპლექსების არაორგანული მატრიცების კარგი მექანიკური თვისებებისა და სტაბილურობის შერწყმა ეფექტური გზაა დედამიწის იშვიათი კომპლექსების ლუმინესცენტური თვისებების გასაუმჯობესებლად.

იშვიათი დედამიწის ორგანული არაორგანული ჰიბრიდული მასალის განვითარების შემდეგ, მათი განვითარების ტენდენციები აჩვენებს შემდეგ მახასიათებლებს:

① ქიმიური დოპინგის მეთოდით მიღებული ჰიბრიდული მასალა აქვს სტაბილური აქტიური კომპონენტები, მაღალი დოპინგის ოდენობა და კომპონენტების ერთგვაროვანი განაწილება;

② ერთი ფუნქციური მასალებიდან მრავალფუნქციურ მასალებად გარდაქმნა, მრავალფუნქციური მასალების შემუშავება, რათა მათი პროგრამები უფრო ვრცელი გახდეს;

③ მატრიცა მრავალფეროვანია, პირველ რიგში სილიკიდან დაწყებული სხვადასხვა სუბსტრატამდე, როგორიცაა ტიტანის დიოქსიდი, ორგანული პოლიმერები, თიხები და იონური სითხეები.

02. თეთრი ლიდერული იშვიათი დედამიწის ლუმინესცენტური მასალა

განათების არსებულ ტექნოლოგიებთან შედარებით, ნახევარგამტარული განათების პროდუქტებს, როგორიცაა მსუბუქი გამოსხივების დიოდები (LED), აქვთ უპირატესობა, როგორიცაა გრძელი მომსახურების სიცოცხლე, დაბალი ენერგიის მოხმარება, მაღალი მანათობელი ეფექტურობა, ვერცხლისწყლის უფასო, ულტრაიისფერი თავისუფალი და სტაბილური ოპერაცია. ისინი ითვლება "მეოთხე თაობის მსუბუქი წყაროს" ინკანდესენტური ნათურების, ფლუორესცენტული ნათურების და გაზის მაღალი სიმძლავრის გამონადენის ნათურების შემდეგ (HIDs).

თეთრი LED შედგება ჩიპების, სუბსტრატების, ფოსფორების და მძღოლებისგან. იშვიათი დედამიწის ფლუორესცენტური ფხვნილი გადამწყვეტ როლს ასრულებს თეთრი LED– ის შესრულებაში. ბოლო წლების განმავლობაში, დიდი რაოდენობით კვლევითი სამუშაოები ჩატარდა თეთრ LED ფოსფორებზე და მიღწეულია შესანიშნავი პროგრესი:

Blue LED- ით (460 მ) მიერ აღფრთოვანებული ახალი ტიპის ფოსფორის განვითარებამ ჩაატარა დოპინგისა და მოდიფიკაციის კვლევა YAO2CE (YAG: CE), რომელიც გამოიყენება ლურჯ LED ჩიპებში, მსუბუქი ეფექტურობისა და ფერის გაწევის გასაუმჯობესებლად;

② ულტრაიისფერი შუქით (400 მ) ან ულტრაიისფერი შუქით (360 მმ) მიერ აღფრთოვანებული ახალი ფლუორესცენტური ფხვნილების განვითარება სისტემატურად შეისწავლეს წითელი და მწვანე ლურჯი ფლუორესცენტული ფხვნილების შემადგენლობა, სტრუქტურა და სპექტრული მახასიათებლები, ისევე როგორც სამი ფლუორესცენტული ფხვნილის სხვადასხვა თანაფარდობა, რომ მიიღონ თეთრი LED სხვადასხვა ფერის ტემპერატურა;

③ შემდგომი მუშაობა ჩატარდა ფლუორესცენტული ფხვნილის მომზადების პროცესში არსებულ ძირითადი სამეცნიერო საკითხებზე, მაგალითად, მომზადების პროცესის გავლენის შესახებ, ფლუორესცენტული ფხვნილის ხარისხისა და სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად.

გარდა ამისა, თეთრი შუქი LED ძირითადად იღებს ფლუორესცენტული ფხვნილისა და სილიკონის შერეულ შეფუთვის პროცესს. ფლუორესცენტული ფხვნილის ცუდი თერმული კონდუქტომეტრის გამო, მოწყობილობა გაათბობს სამუშაო დროის გახანგრძლივების გამო, რაც იწვევს სილიკონის დაბერებას და მოწყობილობის მომსახურების სიცოცხლის შემცირებას. ეს პრობლემა განსაკუთრებით სერიოზულია მაღალი ენერგიის თეთრი შუქის LED- ში. დისტანციური შეფუთვა ამ პრობლემის გადასაჭრელად ერთი გზაა სუბსტრატზე ფლუორესცენტული ფხვნილის მიმაგრებით და ლურჯი LED შუქის წყაროსგან განცალკევებით, რითაც ამცირებს ჩიპის მიერ წარმოქმნილ სითბოს გავლენას ფლუორესცენტული ფხვნილის ლუმინესცენტურ შესრულებაზე. თუ იშვიათ დედამიწის ფლუორესცენტულ კერამიკას აქვს მაღალი თერმული კონდუქტომეტრული, მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობის, მაღალი სტაბილურობისა და შესანიშნავი ოპტიკური გამომავალი შესრულების მახასიათებლები, მათ უკეთესად შეუძლიათ დააკმაყოფილონ მაღალი ენერგიის თეთრი LED– ის გამოყენების მოთხოვნები მაღალი ენერგიის სიმკვრივით. მიკრო ნანოს ფხვნილები, რომელთაც აქვთ მაღალი დალაგების აქტივობა და მაღალი დისპერსიული, გახდა მნიშვნელოვანი წინაპირობა მაღალი გამჭვირვალეობის მომზადებისთვის იშვიათი დედამიწის ოპტიკური ფუნქციური კერამიკა, მაღალი ოპტიკური გამომავალი შესრულებით.

 03. დედამიწის upconversion luminescent ნანომასალები

 Upconversion luminescence არის სპეციალური ტიპის ლუმინესცენციის პროცესი, რომელიც ხასიათდება მრავალჯერადი ენერგიის ფოტონის შთანთქმით, ლუმინესცენტური მასალებით და მაღალი ენერგიის ფოტონის ემისიის წარმოქმნით. ტრადიციული ორგანული საღებავების მოლეკულებთან ან კვანტურ წერტილებთან შედარებით, იშვიათ დედამიწის upconversion luminescent ნანომასალებს აქვთ მრავალი უპირატესობა, როგორიცაა დიდი ანტი -სტოკების ცვლა, ვიწრო ემისიის ბენდი, კარგი სტაბილურობა, დაბალი ტოქსიკურობა, მაღალი ქსოვილის შეღწევადობის სიღრმე და დაბალი სპონტანური ფლუორესცენტი. მათ აქვთ ფართო განაცხადის პერსპექტივები ბიომექანიკურ სფეროში.

ბოლო წლების განმავლობაში, დედამიწის იშვიათმა upconversion luminescent ნანომასალებმა მნიშვნელოვანი პროგრესი განიცადეს სინთეზში, ზედაპირის მოდიფიკაციაში, ზედაპირის ფუნქციონალიზაციასა და ბიომექანიკურ პროგრამებში. ხალხი აუმჯობესებს მასალების ლუმინესცენციის შესრულებას მათი შემადგენლობის, ფაზის მდგომარეობის, ზომის და ა.შ. ოპტიმიზაციით ნანოსკეტში და ბირთვი/ჭურვის სტრუქტურის შერწყმით, რათა შეამციროს ლუმინესცენციის ჩაქრობის ცენტრი, რათა გაზარდოს გადასვლის ალბათობა. ქიმიური მოდიფიკაციით, ჩამოაყალიბეთ ტექნოლოგიები, რომლებსაც აქვთ კარგი ბიოშეღწევადობა, ტოქსიკურობის შესამცირებლად, და განავითარონ გამოსახულების მეთოდები upconversion luminescent საცხოვრებელი უჯრედებისთვის და in vivo; შეიმუშავეთ ეფექტური და უსაფრთხო ბიოლოგიური დაწყვილების მეთოდები სხვადასხვა აპლიკაციების საჭიროებების საფუძველზე (იმუნური გამოვლენის უჯრედები, in vivo ფლუორესცენტური გამოსახულების, ფოტოდინამიკური თერაპია, ფოტოთერმული თერაპია, ფოტო კონტროლირებადი განთავისუფლების წამლები და ა.შ.).

ამ კვლევას აქვს უზარმაზარი გამოყენების პოტენციალი და ეკონომიკური სარგებელი და აქვს მნიშვნელოვანი სამეცნიერო მნიშვნელობა ნანომედიცინის განვითარებისთვის, ადამიანის ჯანმრთელობის განვითარებისა და სოციალური პროგრესისთვის.

.22 იშვიათი დედამიწა ნანო მაგნიტური მასალები

 
იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტური მასალები გაიარა განვითარების სამ ეტაპზე: SMCO5, SM2CO7 და ND2FE14B. როგორც სწრაფი ჩაქრა NDFEB მაგნიტური ფხვნილი, მუდმივი მაგნიტის მასალებისთვის, მარცვლეულის ზომა მერყეობს 20 ნმ -დან 50 ნმ -მდე, რაც მას ტიპიური ნანოკრისტალური იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის მასალად აქცევს.

იშვიათ დედამიწის ნანომაგნიტურ მასალებს აქვთ მცირე ზომის, ერთჯერადი დომენის სტრუქტურის და მაღალი იძულების მახასიათებლები. მაგნიტური ჩაწერის მასალების გამოყენებამ შეიძლება გააუმჯობესოს სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა და გამოსახულების ხარისხი. მისი მცირე ზომისა და მაღალი საიმედოობის გამო, მიკრო საავტომობილო სისტემებში მისი გამოყენება მნიშვნელოვანი მიმართულებაა ახალი თაობის საავიაციო, კოსმოსური და საზღვაო ძრავების განვითარებისთვის. მაგნიტური მეხსიერების, მაგნიტური სითხის, გიგანტური მაგნიტო წინააღმდეგობის მასალებისთვის, შესრულება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს, რაც მოწყობილობების მაღალი ხარისხის და მინიატურული გახდება.

.33იშვიათი დედამიწა ნანოკატალიზური მასალები

იშვიათი დედამიწის კატალიტიკური მასალები მოიცავს თითქმის ყველა კატალიზურ რეაქციას. ზედაპირული ეფექტების, მოცულობის ეფექტებისა და კვანტური ზომის ეფექტების გამო, იშვიათმა დედამიწის ნანოტექნოლოგიამ უფრო მეტად მიიპყრო ყურადღება. ბევრ ქიმიურ რეაქციაში გამოიყენება იშვიათი დედამიწის კატალიზატორი. თუ იშვიათი დედამიწის ნანოკატალისტები გამოიყენება, მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდება კატალიტიკური მოქმედება და ეფექტურობა.

იშვიათი დედამიწის ნანოკატალისტები ზოგადად გამოიყენება ნავთობის კატალიზური ბზარი და საავტომობილო გამონაბოლქვის გამწმენდის მკურნალობა. ყველაზე ხშირად გამოყენებული იშვიათი დედამიწის ნანოკატალიტიკური მასალებიაღმასრულებელი 2დაLa2o3, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კატალიზატორი და პრომოუტერები, ასევე კატალიზატორი გადამზიდავები.

.44ნანო ცერიუმის ოქსიდიულტრაიისფერი ფარის მასალა

ნანო ცერიუმის ოქსიდი ცნობილია, როგორც მესამე თაობის ულტრაიისფერი იზოლაციის აგენტი, კარგი იზოლაციის ეფექტით და მაღალი გადაცემით. კოსმეტიკაში, დაბალი კატალიზური მოქმედება ნანო ცერია უნდა იქნას გამოყენებული, როგორც UV იზოლირების აგენტი. ამრიგად, მაღალია ბაზრის ყურადღება და ნანო ცერიუმის ოქსიდის ულტრაიისფერი ფარის მასალების აღიარება. ინტეგრირებული მიკროსქემის ინტეგრაციის უწყვეტი გაუმჯობესება მოითხოვს ახალ მასალებს ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპების წარმოების პროცესებისთვის. ახალ მასალებს აქვთ უფრო მაღალი მოთხოვნები სითხეების გასაპრიალებლად, ხოლო ნახევარგამტარული იშვიათი დედამიწის გასაპრიალებელი სითხეები უნდა აკმაყოფილებდეს ამ მოთხოვნას, უფრო სწრაფი გაპრიალების სიჩქარით და ნაკლებად გაპრიალების მოცულობით. ნანოს იშვიათ დედამიწის გასაპრიალებელ მასალებს აქვთ ფართო ბაზარი.

ავტომობილების საკუთრების მნიშვნელოვანმა ზრდამ გამოიწვია ჰაერის სერიოზული დაბინძურება, ხოლო მანქანის გამონაბოლქვის გამწმენდის კატალიზატორების დაყენება ყველაზე ეფექტური გზაა გამონაბოლქვი დაბინძურების გასაკონტროლებლად. Nano Cerium ცირკონიუმის კომპოზიტური ოქსიდები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ კუდის გაზის გაწმენდის ხარისხის გაუმჯობესებაში.

.55 სხვა ნანოს ფუნქციური მასალები

01. იშვიათი დედამიწის ნანოს კერამიკული მასალები

ნანოს კერამიკული ფხვნილს შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს სინთეზური ტემპერატურა, რაც 200 ℃ ~ 300 ℃ დაბალია, ვიდრე არა ნანო კერამიკული ფხვნილი, იგივე კომპოზიციით. ნანოს CEO2 კერამიკაში დამატებამ შეიძლება შეამციროს სინთეზური ტემპერატურა, შეაჩეროს ცხრილების ზრდა და გააუმჯობესოს კერამიკის სიმკვრივე. დედამიწის იშვიათი ელემენტების დამატებაY2o3, აღმასრულებელი 2, or La2o3 to Zro2შეუძლია თავიდან აიცილოს მაღალი ტემპერატურის ფაზის ტრანსფორმაცია და ZRO2- ის ჩაქრობა, და მიიღოს ZRO2 ფაზის ტრანსფორმაცია გამკაცრდეს კერამიკული სტრუქტურული მასალები.

ელექტრონული კერამიკა (ელექტრონული სენსორები, PTC მასალები, მიკროტალღური მასალები, კონდენსატორები, თერმისტორები და ა.შ.) მომზადებულია ულტრაფინის ან ნანოწამების CEO2, Y2O3, გამოყენებითNd2o3, SM2O3და ა.შ., გაუმჯობესდა ელექტრული, თერმული და სტაბილურობის თვისებები.

იშვიათი დედამიწის გააქტიურებული ფოტოკატალიტიკური კომპოზიციური მასალების დამატება ჭიქურას ფორმულაში, შეიძლება მოამზადოს იშვიათი დედამიწის ანტიბაქტერიული კერამიკა.

02.RARE EARTH NANO THIN FILM MATERIALS

 მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის განვითარებით, პროდუქტების შესრულების მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება, მოითხოვს ულტრა წვრილ, ულტრა თხელი, ულტრა მაღალი სიმკვრივე და პროდუქციის ულტრა შევსება. ამჟამად, იშვიათი დედამიწის ნანო ფილმების სამი ძირითადი კატეგორია შემუშავებულია: იშვიათი დედამიწის კომპლექსური ნანო ფილმები, იშვიათი დედამიწის ოქსიდის ნანო ფილმები და იშვიათი დედამიწის ნანო შენადნობის ფილმები. იშვიათი დედამიწის ნანო ფილმები ასევე მნიშვნელოვან როლებს ასრულებენ საინფორმაციო ინდუსტრიაში, კატალიზში, ენერგია, ტრანსპორტირება და ცხოვრებისეული მედიცინა.

დასკვნა

ჩინეთი დედამიწის იშვიათი რესურსების მთავარი ქვეყანაა. იშვიათი დედამიწის ნანომასალების განვითარება და გამოყენება ახალი გზაა დედამიწის იშვიათი რესურსების ეფექტურად გამოყენების მიზნით. იშვიათი დედამიწის განაცხადის მასშტაბის გასაფართოებლად და ახალი ფუნქციური მასალების განვითარების ხელშესაწყობად, უნდა შეიქმნას ახალი თეორიული სისტემა მასალების თეორიაში, რათა დააკმაყოფილოს ნანოწამების კვლევის საჭიროებები, იშვიათად დედამიწის ნანომასალები გახადონ უკეთესი შესრულება და შესაძლებელი გახადონ ახალი თვისებებისა და ფუნქციების წარმოშობა.