희토류 군수재료 - 희토류 테르븀

희토류 원소신에너지, 신소재 등 첨단기술 발전에 없어서는 안 될 요소로, 항공우주, 국방, 군수산업 등 다양한 분야에서 활용 가치가 넓습니다. 현대전의 결과는 희토류 무기가 전장을 장악하고, 희토류 기술 우위가 군사 기술 우위를 의미하며, 자원 보유가 보장됨을 나타냅니다. 따라서 희토류는 세계 주요 경제권이 경쟁하는 전략자원이기도 하며, 희토류 등 핵심 원자재 전략이 국가 전략으로 떠오르는 경우도 많다. 유럽, 일본, 미국 등 국가와 지역에서는 희토류와 같은 핵심 재료에 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 2008년에 희토류 재료는 미국 에너지부에 의해 "핵심 재료 전략"으로 지정되었습니다. 2010년 초, 유럽 연합은 희토류의 전략적 매장량 설립을 발표했습니다. 2007년 일본 문부과학성 및 경제산업기술부는 이미 '요소전략계획'과 '희귀금속대체재료' 계획을 제안한 바 있다. 그들은 자원 비축, 기술 진보, 자원 획득 및 대체 재료 검색에 대한 지속적인 조치와 정책을 취해 왔습니다. 이 글을 시작으로 편집자는 이러한 희토류 원소의 중요하고 필수적인 역사적 발전 임무와 역할을 자세히 소개합니다.

테르븀 중희토류는 중희토류 카테고리에 속하며, 지각에 존재하는 양은 1.1ppm에 불과합니다.산화테르븀전체 희토류의 0.01%도 채 되지 않습니다. 테르븀 함량이 가장 높은 고이트륨 이온형 중희토광석에서도 테르븀 함량은 전체 희토류의 1.1~1.2%에 불과해 희토류 원소의 '귀족' 범주에 속함을 나타낸다. 테르븀(Terbium)은 연성 및 상대적으로 부드러운 질감을 지닌 은회색 금속으로 칼로 잘라서 열 수 있습니다. 녹는점 1360 ℃, 끓는점 3123 ℃, 밀도 8229 4kg/m3. 1843년 테르븀이 발견된 이후 100년 넘게 그 희소성과 가치로 인해 오랫동안 실용화되지 못했습니다. 테르븀이 그 독특한 재능을 보여준 것은 불과 30년 밖에 되지 않았습니다.

테르븀의 발견

같은 기간 동안란탄스웨덴의 Karl G. Mosander가 처음 발견된 것을 분석했습니다.이트륨그리고 1842년에 처음 발견된 이트륨 토류가 단일 원소 산화물이 아니라 세 가지 원소의 산화물임을 명확히 하는 보고서를 발표했습니다. 1843년 모산더는 이트륨 지구에 대한 연구를 통해 테르븀 원소를 발견했습니다. 그는 여전히 그 중 하나를 이트륨 지구라고 명명했고 다른 하나는 이트륨 지구라고 명명했습니다.에르븀 산화물. 1877년이 되어서야 공식적으로 원소 기호 Tb를 사용하여 테르븀으로 명명되었습니다. 이름은 이트륨 광석이 처음 발견된 스웨덴 스톡홀름 근처 Ytterby 마을에서 유래된 이트륨과 동일한 출처에서 유래되었습니다. 테르븀과 다른 두 원소인 란타늄과 에르븀의 발견은 희토류 원소 발견의 두 번째 문을 열었고 희토류 원소 발견의 두 번째 단계를 표시했습니다. 1905년 G. Urban에 의해 처음으로 정제되었습니다.

모산더

테르븀의 응용

응용 프로그램테르븀주로 기술 집약적이고 지식 집약적인 최첨단 프로젝트인 하이테크 분야와 상당한 경제적 이익을 제공하고 매력적인 개발 전망을 갖춘 프로젝트를 포함합니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다. (1) 혼합 희토류 형태로 활용됩니다. 예를 들어, 희토류 복합 비료 및 농업용 사료 첨가제로 사용됩니다. (2) 세 가지 1차 형광 분말의 녹색 분말용 활성화제. 현대의 광전자재료는 3가지 기본색인 적색, 녹색, 청색의 형광체를 사용해야 하며, 이를 사용하여 다양한 색상을 합성할 수 있습니다. 그리고 테르븀은 많은 고품질 녹색 형광 분말에 없어서는 안 될 성분입니다. (3) 광자기저장재료로 사용된다. 비정질 금속 테르븀 전이 금속 합금 박막은 고성능 광자기 디스크를 제조하는 데 사용되었습니다. (4) 자기광학유리를 제조한다. 테르븀을 함유한 패러데이 회전 유리는 레이저 기술에서 회전기, 절연체, 순환 장치를 제조하는 핵심 재료입니다. (5) 테르븀 디스프로슘 강자성 변형 합금(TerFenol)의 개발 및 개발로 테르븀의 새로운 응용 분야가 열렸습니다.

 농업 및 축산용

희토류 테르븀특정 농도 범위 내에서 작물의 품질을 향상시키고 광합성 속도를 높일 수 있습니다. 테르븀 복합체는 생물학적 활성이 높으며 테르븀의 3원 복합체인 Tb(Ala) 3BenIm(ClO4) 3-3H2O는 황색포도상구균, 고초균, 대장균에 대한 우수한 항균 및 살균 효과를 가지며 광범위한 항균 효과를 나타냅니다. 속성. 이들 복합체에 대한 연구는 현대 살균제에 대한 새로운 연구 방향을 제시합니다.

발광분야에 사용

현대의 광전자재료는 3가지 기본색인 적색, 녹색, 청색의 형광체를 사용해야 하며, 이를 사용하여 다양한 색상을 합성할 수 있습니다. 그리고 테르븀은 많은 고품질 녹색 형광 분말에 없어서는 안 될 성분입니다. 희토류 컬러TV 적색형광분말의 탄생으로 이트륨과 유로뮴 수요가 촉진됐다면, 램프용 희토류 삼원색 녹색 형광분말로 테르븀의 응용과 개발이 촉진됐다. 1980년대 초, 필립스는 세계 최초의 소형 에너지 절약형 형광등을 발명하여 전 세계적으로 빠르게 홍보했습니다. Tb3+ 이온은 545nm 파장의 녹색광을 방출할 수 있으며, 거의 모든 희토류 녹색 형광 분말은 테르븀을 활성화제로 사용합니다.

컬러 TV 브라운관(CRT)에 사용되는 녹색 형광 분말은 항상 저렴하고 효율적인 황화아연을 주로 기반으로 했지만, 프로젝션 컬러 TV 녹색 분말로는 Y2SiO5:Tb3+, Y3(Al, Ga) 5O12: Tb3+, 및 LaOBr: Tb3+. 대형 스크린 고화질 TV(HDTV)의 발전에 따라 CRT용 고성능 녹색 형광 분말도 개발되고 있습니다. 예를 들어, 해외에서는 높은 전류 밀도에서 우수한 발광 효율을 갖는 Y3(Al,Ga)5O12:Tb3+, LaOCl:Tb3+, Y2SiO5:Tb3+로 구성된 하이브리드 녹색 형광 분말이 개발된 바 있다.

전통적인 X선 형광 분말은 텅스텐산칼슘입니다. 1970년대와 1980년대에는 테르븀 활성화 란타늄 황화물 산화물, 테르븀 활성화 란탄 브로마이드 산화물(그린 스크린용) 및 테르븀 활성화 이트륨 황화물 산화물과 같은 감광 스크린용 희토류 형광 분말이 개발되었습니다. 텅스텐산 칼슘과 비교하여 희토류 형광 분말은 환자의 X선 조사 시간을 80% 단축하고 X선 필름의 해상도를 향상시키며 X선관의 수명을 연장하고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 테르븀은 의료용 X선 강화 스크린용 형광 분말 활성화제로도 사용됩니다. 이를 통해 X선을 광학 이미지로 변환하는 감도를 크게 향상시키고 X선 필름의 선명도를 높이며 X선 노출량을 크게 줄일 수 있습니다. 인체에 대한 광선(50% 이상).

테르븀또한 새로운 반도체 조명용 청색광에 의해 여기되는 백색 LED 형광체의 활성제로도 사용됩니다. 청색 발광 다이오드를 여기 광원으로 사용하여 테르븀 알루미늄 마그네토 광학 결정 형광체를 생산하는 데 사용할 수 있으며, 생성된 형광은 여기광과 혼합되어 순수한 백색광을 생성합니다.

테르븀으로 만든 전기발광 재료는 주로 테르븀을 활성화제로 사용하는 황화아연 녹색 형광 분말을 포함합니다. 자외선 조사 하에서 테르븀의 유기 복합체는 강한 녹색 형광을 방출할 수 있으며 박막 전기발광 재료로 사용될 수 있습니다. 희토류 유기복합 전계발광박막 연구에서 상당한 진전이 있었음에도 불구하고, 아직 실용화와는 어느 정도 격차가 있어 희토류 유기복합 전계발광박막 및 소자에 대한 연구는 여전히 심도깊다.

테르븀의 형광 특성은 형광 프로브로도 사용됩니다. ofloxacin terbium(Tb3+) 복합체와 deoxyribonucleic acid(DNA) 사이의 상호 작용은 ofloxacin terbium(Tb3+)의 형광 프로브와 같은 형광 및 흡수 스펙트럼을 사용하여 연구되었습니다. 결과는 ofloxacin Tb3+프로브가 DNA 분자와 결합하는 홈을 형성할 수 있고 데옥시리보핵산이 ofloxacin Tb3+ 시스템의 형광을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 이 변화에 기초하여 디옥시리보핵산을 결정할 수 있습니다.

자기광학재료용

자기광학 재료라고도 알려진 패러데이 효과가 있는 재료는 레이저 및 기타 광학 장치에 널리 사용됩니다. 자기광학 재료에는 자기광학 결정과 자기광학 유리라는 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 그 중 자기광학결정(이트륨철석류석, 테르븀갈륨석류석 등)은 작동주파수 조절이 가능하고 열안정성이 높다는 장점이 있지만 가격이 비싸고 제조가 어렵다. 또한, 높은 패러데이 회전각을 갖는 많은 자기광학 결정체는 단파장 범위에서 흡수율이 높아 사용이 제한됩니다. 자기광학결정에 비해 자기광학유리는 투과율이 높고 큰 블록이나 섬유로 만들기 쉽다는 장점이 있다. 현재 패러데이 효과가 높은 광자기 유리는 주로 희토류 이온 도핑 유리입니다.

자기광학저장재료에 사용

최근 멀티미디어 및 사무 자동화의 급속한 발전으로 새로운 대용량 자기디스크에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 비정질 금속 테르븀 전이 금속 합금 박막은 고성능 광자기 디스크를 제조하는 데 사용되었습니다. 그 중에서 TbFeCo 합금박막의 성능이 가장 좋습니다. 테르븀(Terbium) 기반 광자기 재료는 대규모로 생산되었으며, 이를 이용해 만든 광자기 디스크는 컴퓨터 저장 부품으로 사용되며 저장 용량이 10~15배 증가했습니다. 대용량과 빠른 액세스 속도가 장점이며, 고밀도 광디스크에 사용하면 수만번 닦고 코팅할 수 있다는 장점이 있다. 이는 전자 정보 저장 기술의 중요한 재료입니다. 가시광선 및 근적외선 대역에서 가장 일반적으로 사용되는 자기광학 재료는 TGG(테르븀 갈륨 가넷) 단결정으로, 패러데이 회전기와 절연체를 만드는데 가장 적합한 자기광학 재료입니다.

자기광학유리용

패러데이 자기 광학 유리는 가시광선 및 적외선 영역에서 우수한 투명성과 등방성을 가지며 다양한 복잡한 모양을 형성할 수 있습니다. 대형 제품 생산이 용이하고 광섬유에 인발될 수 있다. 따라서 광자기 절연체, 광자기 변조기 및 광섬유 전류 센서와 같은 광자기 장치에 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 가시광선 및 적외선 범위에서 큰 자기 모멘트와 작은 흡수 계수로 인해 Tb3+ 이온은 자기 광학 유리에서 희토류 이온으로 일반적으로 사용됩니다.

테르븀 디스프로슘 강자성 변형 합금

20세기 말, 세계 기술혁명이 계속 심화되면서 새로운 희토류 응용소재가 급속히 등장하게 되었다. 1984년 아이오와 주립대학교, 미국 에너지부 산하 에임스 연구소, 미 해군 수상무기 연구 센터(나중에 설립된 Edge Technology Corporation(ET REMA)의 주요 인력이 이곳에서 옴)가 협력하여 새로운 희귀 무기를 개발했습니다. 지구 지능형 재료, 즉 테르븀 디스프로슘 강자성 자기 변형 재료. 이 지능형 신소재는 전기에너지를 기계에너지로 신속하게 변환하는 탁월한 특성을 갖고 있다. 이 거대한 자기변형 재료로 만들어진 수중 및 전기 음향 변환기는 해군 장비, 유정 탐지 스피커, 소음 및 진동 제어 시스템, 해양 탐사 및 지하 통신 시스템에 성공적으로 구성되었습니다. 따라서 테르븀 디스프로슘 철거대자왜재료는 탄생하자마자 세계 산업화된 나라들로부터 폭넓은 주목을 받았다. 미국의 Edge Technologies는 1989년부터 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기변형 재료를 생산하기 시작했으며 이를 Terfenol D라고 명명했습니다. 이후 스웨덴, 일본, 러시아, 영국 및 호주에서도 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기왜곡 재료를 개발했습니다.

미국에서 이 재료가 개발된 역사를 볼 때, 이 재료의 발명과 초기 독점 응용은 모두 군사 산업(예: 해군)과 직접적인 관련이 있습니다. 중국의 군사 및 국방부는 이 자료에 대한 이해를 점차 강화하고 있습니다. 그러나 중국의 종합적인 국력이 크게 강화됨에 따라 21세기 군사경쟁전략 달성과 장비수준 향상에 대한 요구는 매우 시급할 것이다. 따라서 군사 및 국방 부서에서 테르븀 디스프로슘 철 거대 자기 변형 재료를 널리 사용하는 것은 역사적 필요성이 될 것입니다.

간단히 말해서, 이 제품의 많은 우수한 특성은테르븀이를 많은 기능성 소재의 필수 구성 요소로 만들고 일부 응용 분야에서는 대체할 수 없는 위치로 만듭니다. 그러나 테르븀의 높은 가격으로 인해 사람들은 생산 비용을 줄이기 위해 테르븀 사용을 피하고 최소화하는 방법을 연구해 왔습니다. 예를 들어, 희토류 자기광학 재료도 가능한 한 저가의 디스프로슘 철 코발트나 가돌리늄 테르븀 코발트를 사용해야 한다. 반드시 사용해야 하는 녹색 형광 분말의 테르븀 함량을 줄여보세요. 가격은 테르븀의 광범위한 사용을 제한하는 중요한 요소가 되었습니다. 하지만 많은 기능성 소재는 테르븀 없이는 할 수 없기 때문에 "칼날에 좋은 강철을 사용한다"는 원칙을 고수하고 테르븀의 사용을 최대한 아끼려고 노력해야 합니다.