Сейрек кездешүүчү наноматериалдар
Сейрек кездешүүчү наноматериалдар Сейрек кездешүүчү элементтердин уникалдуу 4f суб-кабат электрондук структурасы, чоң атомдук магниттик моменти, күчтүү спиндик орбиталык байланышы жана башка мүнөздөмөлөрү бар, натыйжада абдан бай оптикалык, электрдик, магниттик жана башка касиеттерге ээ. Алар дүйнө жүзүндөгү өлкөлөр үчүн салттуу тармактарды трансформациялоо жана жогорку технологияны өнүктүрүү үчүн алмаштырылгыс стратегиялык материалдар болуп саналат жана "жаңы материалдардын казынасы" катары белгилүү.
Металлургиялык машиналар, мунай химиясы, айнек керамика жана жеңил текстиль сыяктуу салттуу тармактарда колдонуудан тышкары,сейрек кездешүүчү жерлерошондой эле таза энергия, чоң унаалар, жаңы энергетикалык унаалар, жарым өткөргүч жарыктандыруу жана адам жашоосуна тыгыз байланышкан жаңы дисплейлер сыяктуу өнүгүп келе жаткан тармактарда негизги колдоочу материалдар.
Ондогон жылдар бою өнүгүп келе жаткан сейрек кездешүүчү жерлерге байланыштуу изилдөөлөрдүн фокусу тиешелүү түрдө бир гана жогорку тазалыктагы сейрек кездешүүчү жерлерди эритүү жана бөлүп алуудан сейрек кездешүүчү заттарды магнетизмде, оптикада, электр энергиясында, энергияны сактоодо, катализде, биомедицинада, жогорку технологиялык колдонууга өттү. жана башка талаалар. Бир жагынан, материалдык системада сейрек кездешүүчү композиттик материалдарга карата көбүрөөк тенденция бар; Башка жагынан алганда, ал морфология жагынан төмөн өлчөмдүү функционалдык кристаллдык материалдарга көбүрөөк багытталган. Өзгөчө заманбап нано илимдин өнүгүшү менен, наноматериалдардын кичинекей өлчөмдөгү эффекттерин, кванттык эффекттерин, беттик эффекттерин жана интерфейстик эффекттерин сейрек кездешүүчү жер элементтеринин уникалдуу электрондук катмар структурасынын мүнөздөмөлөрү менен айкалыштыруу менен, сейрек кездешүүчү наноматериалдар салттуу материалдардан айырмаланган көптөгөн жаңы касиеттерди көрсөтүп, сейрек кездешүүчү материалдардын мыкты көрсөткүчтөрү, Жана андан ары салттуу материалдар жана жаңы жогорку технологиялуу өндүрүш тармактарында колдонууну кеңейтүү.
Азыркы учурда, негизинен, төмөнкү абдан келечектүү сейрек жер наноматериалдар бар, атап айтканда, сейрек жер нано люминесценттик материалдар, сейрек жер нано каталитикалык материалдар, сейрек жер нано магниттик материалдар,наноцерий оксидиультрафиолеттен коргоочу материалдар жана башка нано функционалдуу материалдар.
№1Сейрек кездешүүчү нано люминесценттик материалдар
01. Сейрек кездешүүчү органикалык-органикалык гибриддик люминесценттик наноматериалдар
Композиттик материалдар кошумча жана оптималдаштырылган функцияларга жетишүү үчүн молекулярдык деңгээлде ар кандай функционалдык бирдиктерди бириктирет. Органикалык органикалык эмес гибриддик материал жакшы механикалык туруктуулукту, ийкемдүүлүктү, термикалык туруктуулукту жана эң сонун иштетилүүнү көрсөткөн органикалык жана органикалык эмес компоненттердин функцияларына ээ.
Сейрек жеркомплекстери түстөрдүн жогорку тазалыгы, толкунданган абалынын узак өмүрү, жогорку кванттык түшүмдүүлүк жана бай эмиссия спектринин сызыктары сыяктуу көптөгөн артыкчылыктарга ээ. Алар дисплей, оптикалык толкун өткөргүчтү күчөтүү, катуу абалдагы лазерлер, биомаркер жана контрафакт менен күрөшүү сыяктуу көптөгөн тармактарда кеңири колдонулат. Бирок, сейрек кездешүүчү жер комплекстеринин төмөн фототермикалык туруктуулугу жана начар иштетилиши аларды колдонууга жана жайылтууга олуттуу тоскоолдук кылат. Сейрек кездешүүчү жер комплекстерин жакшы механикалык касиеттери жана туруктуулугу бар органикалык эмес матрицалар менен айкалыштыруу сейрек кездешүүчү жер комплекстеринин люминесценттик касиеттерин жакшыртуунун эффективдүү жолу болуп саналат.
Сейрек кездешүүчү органикалык органикалык эмес гибриддик материалды иштеп чыккандан бери, алардын өнүгүү тенденциялары төмөнкүдөй мүнөздөмөлөрдү көрсөтөт:
① Химиялык допинг ыкмасы менен алынган гибриддик материал туруктуу активдүү компоненттерге, жогорку допингдин көлөмүнө жана компоненттердин бирдей бөлүштүрүлүшүнө ээ;
② Бир функционалдык материалдардан көп функционалдуу материалдарга өтүү, көп функциялуу материалдарды иштеп чыгуу, алардын колдонулушун кеңейтүү;
③ Матрица ар түрдүү, биринчи кезекте кремнеземден титандын диоксиди, органикалык полимерлер, чопо жана иондук суюктуктар сыяктуу ар кандай субстраттарга чейин.
02. Ак LED сейрек кездешүүчү жер люминесценттик материал
Учурдагы жарыктандыруу технологиялары менен салыштырганда, жарык чыгаруучу диоддор (LED) сыяктуу жарым өткөргүчтүү жарык продуктулары узак кызмат мөөнөтү, аз энергия керектөө, жарыктын жогорку эффективдүүлүгү, сымапсыз, УК жок жана туруктуу иштөө сыяктуу артыкчылыктарга ээ. Алар ысытуу лампаларынан, флуоресценттик лампалардан жана күчтүү газ разряддуу лампалардан (HIDs) кийинки "төртүнчү муундагы жарык булагы" болуп эсептелет.
Ак LED чиптерден, субстраттардан, фосфорлордон жана драйверлерден турат. Сейрек кездешүүчү флуоресценттик порошок ак LEDди аткарууда чечүүчү ролду ойнойт. Акыркы жылдарда ак светодиоддук люминофорлор боюнча чоң көлөмдөгү изилдөө иштери жүргүзүлүп, эң сонун ийгиликтерге жетишилди:
① көк LED (460м) менен толкунданган фосфордун жаңы түрүн иштеп чыгуу жарыктын эффективдүүлүгүн жана түстөрдү көрсөтүүнү жакшыртуу үчүн көк LED чиптеринде колдонулган YAO2Ce (YAG: Ce) боюнча допинг жана модификациялык изилдөөлөрдү жүргүздү;
② Ультрафиолет нуру (400м) же ультрафиолет нуру (360мм) менен козголгон жаңы флуоресценттик порошокторду иштеп чыгуу кызыл жана жашыл көк флуоресценттик порошоктордун курамын, структурасын жана спектралдык мүнөздөмөлөрүн, ошондой эле үч флуоресценттүү порошоктун ар кандай катыштарын системалуу түрдө изилдеген. ар кандай түс температурасы менен ак LED алуу үчүн;
③ Флуоресценттик порошоктун сапатын жана туруктуулугун камсыз кылуу үчүн флуоресценттүү порошок даярдоо процессинин флуоресценттүү процессинин таасири сыяктуу негизги илимий маселелер боюнча андан аркы иштер жүргүзүлдү.
Мындан тышкары, ак жарык LED негизинен флуоресценттик порошок жана силикон аралаш пакеттөө жараянын кабыл алат. Флуоресценттик порошоктун жылуулук өткөрүмдүүлүгү начар болгондуктан, аппарат узакка созулган иштөө убактысынан улам ысып, силикондун эскиришине жана аппараттын иштөө мөөнөтүн кыскартат. Бул көйгөй жогорку кубаттуулуктагы ак жарык диоддордо өзгөчө олуттуу. Алыскы таңгак - бул көйгөйдү чечүүнүн бир жолу, бул флуоресценттик порошокту субстратка бекитүү жана аны көк LED жарык булагынан бөлүп, ошону менен чип тарабынан пайда болгон жылуулуктун флуоресценттик порошоктун люминесценттүү иштешине таасирин азайтат. Сейрек кездешүүчү жер флуоресценттик керамика жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк, жогорку коррозияга каршылык, жогорку туруктуулук жана мыкты оптикалык чыгаруу көрсөткүчтөрүнө ээ болсо, алар жогорку энергия тыгыздыгы менен жогорку кубаттуулуктагы ак LED колдонуу талаптарына жакшыраак жооп бере алат. Жогорку агломерациялоо активдүүлүгү жана жогорку дисперсиясы бар микро нано порошоктор жогорку оптикалык чыгаруу көрсөткүчү менен жогорку тунук сейрек кездешүүчү оптикалык функционалдуу керамикаларды даярдоонун маанилүү шарты болуп калды.
03.Rare Earth upconversion люминесценттик наноматериалдар
Жогорку конверсиялык люминесценция – люминесценция процессинин өзгөчө түрү, ал люминесценттик материалдар менен бир нече аз энергиялуу фотондорду сиңирүү жана жогорку энергиялуу фотондук эмиссияны пайда кылуу менен мүнөздөлөт. Салттуу органикалык боёк молекулалары же кванттык чекиттер менен салыштырганда, сейрек кездешүүчү жерди конверсиялоочу люминесценттик наноматериалдар Стокска каршы чоң жылыш, тар эмиссия тилкеси, жакшы туруктуулук, аз уулуулугу, кыртыштарга өтүү тереңдиги жана стихиялуу флуоресценциянын аз кийлигишүүсү сыяктуу көптөгөн артыкчылыктарга ээ. Алардын биомедициналык тармагында кеңири колдонуу перспективалары бар.
Акыркы жылдарда сейрек кездешүүчү жерди конверсиялоочу люминесценттик наноматериалдар синтезде, беттик модификацияда, беттин функционализациясында жана биомедициналык колдонмолордо олуттуу ийгиликтерге жетишти. Адамдар материалдардын люминесценция көрсөткүчтөрүн жакшыртуу, алардын курамын оптималдаштыруу, фазалык абалын, өлчөмүн, ж.б. нано масштабда, жана өтүү ыктымалдыгын жогорулатуу максатында, люминесценцияны өчүрүү борборун азайтуу үчүн өзөк/кабык түзүмүн бириктирет. Химиялык модификациялоо жолу менен, уулуулугун азайтуу үчүн жакшы биологиялык шайкештиги бар технологияларды түзүү жана люминесценттүү тирүү клеткаларды жана in vivo конверсиялоо үчүн сүрөттөө ыкмаларын иштеп чыгуу; Ар кандай колдонмолордун муктаждыктарына негизделген эффективдүү жана коопсуз биологиялык бириктирүү ыкмаларын иштеп чыгуу (иммундук аныктоочу клеткалар, in vivo флуоресценттик сүрөттөө, фотодинамикалык терапия, фототермикалык терапия, фотоконтролдук релиздик дарылар ж.б.).
Бул изилдөө эбегейсиз зор колдонуу потенциалына жана экономикалык пайдага ээ жана наномедицинаны өнүктүрүү, адамдын ден соолугун чыңдоо жана социалдык прогресс үчүн маанилүү илимий мааниге ээ.
№2 Сейрек кездешүүчү нано магниттик материалдар
Сейрек кездешүүчү туруктуу магниттик материалдар үч өнүгүү баскычынан өткөн: SmCo5, Sm2Co7 жана Nd2Fe14B. Байланыштырылган туруктуу магнит материалдары үчүн тез өчүрүлгөн NdFeB магниттик порошок катары дан өлчөмү 20нмден 50нмге чейин жетет, бул аны типтүү нанокристаллдуу сейрек кездешүүчү туруктуу магнит материалы кылат.
Сейрек кездешүүчү наномагниттик материалдар кичинекей өлчөмдөгү, бир домендик түзүлүшкө жана жогорку коэрсивдүүлүккө ээ. Магниттик жазуу материалдарын колдонуу сигналдын ызы-чуу катышын жана сүрөттүн сапатын жакшыртат. Кичинекей өлчөмүнөн жана жогорку ишенимдүүлүгүнөн улам, аны микро мотор системаларында колдонуу авиациянын, аэрокосмостук жана деңиз кыймылдаткычтарынын жаңы муунун өнүктүрүү үчүн маанилүү багыт болуп саналат. Магниттик эстутум, магниттик суюктук, Гигант Магниттик каршылык материалдары үчүн иштөөнү бир топ жакшыртса болот, бул түзмөктөрдү жогорку өндүрүмдүүлүккө жана миниатюрага айлантат.
№3Сейрек кездешүүчү нанокаталитикалык материалдар
Сейрек кездешүүчү каталитикалык материалдар дээрлик бардык каталитикалык реакцияларды камтыйт. Жер бетиндеги эффекттерден, көлөмдүк эффекттерден жана кванттык өлчөмдөрдөн улам, сейрек кездешүүчү нанотехнология барган сайын көбүрөөк көңүл буруп жатат. Көптөгөн химиялык реакцияларда сейрек кездешүүчү катализаторлор колдонулат. Эгерде сейрек кездешүүчү нанокатализаторлор колдонулса, каталитикалык активдүүлүк жана эффективдүүлүк бир топ жакшырат.
Сейрек кездешүүчү нанокатализаторлор көбүнчө мунайдын каталитикалык крекингинде жана автоунаанын газдарын тазалоодо колдонулат. Эң көп колдонулган сейрек кездешүүчү нанокаталитикалык материалдарCeO2жанаLa2O3катализаторлор жана промоторлор, ошондой эле катализатор алып жүрүүчү катары колдонулушу мүмкүн.
№4Наноцерий оксидиультрафиолеттен коргоочу материал
Наноцерий оксиди жакшы изоляция эффектиси жана жогорку өткөрүмдүүлүк менен үчүнчү муундун ультрафиолет изоляциялоочу агенти катары белгилүү. Косметикада каталитикалык активдүүлүгү төмөн наноцерия УК изоляциялоочу агент катары колдонулушу керек. Ошондуктан, рыноктун көңүл буруусу жана наноцерий кычкылынын ультрафиолеттен коргоочу материалдарды таануусу жогору. Интегралдык микросхемалардын интеграциясын тынымсыз өркүндөтүү интегралдык микросхемалардын чиптерин өндүрүү процесстери үчүн жаңы материалдарды талап кылат. Жаңы материалдарда жылмалоочу суюктуктарга жогорку талаптар коюлат жана жарым өткөргүчтүү сейрек кездешүүчү жерди жылтыратуучу суюктуктар бул талапка жооп бериши керек, жылмалоо ылдамдыгы тезирээк жана жылтыратуу көлөмү азыраак. Нано сейрек кездешүүчү жер жылмалоочу материалдар кеңири рынокко ээ.
Автоунааларга ээлик кылуунун олуттуу көбөйүшү абанын олуттуу булганышын шарттады, ал эми автомобилдердин газдарын тазалоочу катализаторлорду орнотуу газдардын булганышын көзөмөлдөөнүн эң натыйжалуу жолу болуп саналат. Наноцерий цирконий композиттик оксиддери куйрук газын тазалоонун сапатын жакшыртууда маанилүү ролду ойнойт.
№5 Башка нано функционалдуу материалдар
01. Сейрек кездешүүчү нано керамикалык материалдар
Нано керамикалык порошок агломерациялоо температурасын бир топ төмөндөтөт, ал ошол эле курамдагы нано керамикалык порошоктон 200 ℃ ~ 300 ℃ төмөн. Керамикага нано CeO2 кошуу агломерация температурасын төмөндөтүп, торчолордун өсүшүнө тоскоол болот жана керамика тыгыздыгын жакшыртат. сыяктуу сейрек кездешүүчү элементтерди кошууY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2жогорку температурадагы фазалык трансформацияны жана ZrO2 морттугун алдын алат жана ZrO2 фазалык трансформациясын катаалданган керамикалык конструкциялык материалдарды ала алат.
Электрондук керамика (электрондук сенсорлор, PTC материалдары, микротолкундуу материалдар, конденсаторлор, термисторлор ж.б.) өтө майда же нано масштабдуу CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3жана башкалар жакшыртылган электрдик, жылуулук жана туруктуулук касиеттерине ээ.
Глазурь формуласына сейрек кездешүүчү активдештирилген фотокаталитикалык композиттик материалдарды кошуу сейрек кездешүүчү бактерияга каршы керамикаларды даярдай алат.
02.Rare жер нано жука пленка материалдары
Илимдин жана технологиянын өнүгүшү менен, продукцияга болгон иштөө талаптары барган сайын катуу болуп, өтө майда, өтө жука, өтө жогорку тыгыздык жана ультра толтурууну талап кылууда. Учурда сейрек кездешүүчү нано пленкалардын үч негизги категориясы иштелип чыккан: сейрек кездешүүчү комплекс нано-пленкалар, сейрек кездешүүчү жердин оксидинин нано-пленкалар жана сейрек кездешүүчү нано эритмеси пленкалар. Сейрек кездешүүчү нано тасмалар маалымат индустриясында, катализде, энергетикада, транспортто жана жашоо медицинасында да маанилүү ролду ойнойт.
Корутунду
Кытай сейрек кездешүүчү жер ресурстары боюнча негизги өлкө. Сейрек кездешүүчү наноматериалдарды иштеп чыгуу жана колдонуу сейрек кездешүүчү жер ресурстарын натыйжалуу пайдалануунун жаңы жолу болуп саналат. Сейрек кездешүүчү жерди колдонуу чөйрөсүн кеңейтүү жана жаңы функционалдык материалдарды иштеп чыгууга көмөктөшүү үчүн нано масштабдагы изилдөө муктаждыктарын канааттандыруу, сейрек кездешүүчү наноматериалдарды жакшыраак иштетүү жана пайда болушун камсыз кылуу үчүн материалдар теориясында жаңы теориялык система түзүлүшү керек. жаңы касиеттери жана функциялары мүмкүн.
Посттун убактысы: 29-май-2023