Nanometrinės retųjų žemių medžiagos, nauja pramonės revoliucijos jėga

Nanometrinės retųjų žemių medžiagos, nauja pramonės revoliucijos jėga

Nanotechnologijos yra nauja tarpdisciplininė sritis, palaipsniui išplėtota devintojo dešimtmečio pabaigoje ir dešimtojo dešimtmečio pradžioje. Kadangi ji turi didelį potencialą kurti naujus gamybos procesus, naujas medžiagas ir naujus produktus, naujajame amžiuje ji pradės naują pramonės revoliuciją. Dabartinis nanomokslo ir nanotechnologijų išsivystymo lygis yra panašus į kompiuterių ir informacinių technologijų išsivystymo lygį XX a. šeštajame dešimtmetyje. Dauguma šiai sričiai įsipareigojusių mokslininkų prognozuoja, kad nanotechnologijų plėtra turės platų ir platų poveikį daugeliui technologijų aspektų. Mokslininkai mano, kad jis pasižymi keistomis savybėmis ir unikaliomis savybėmis.Pagrindiniai izoliavimo efektai, lemiantys keistas nano retųjų žemių medžiagų savybes, yra specifinis paviršiaus efektas, mažo dydžio efektas, sąsajos efektas, skaidrumo efektas, tunelio efektas ir makroskopinis kvantinis efektas. Dėl šių efektų nanosistemos fizinės savybės skiriasi nuo įprastų medžiagų, susijusių su šviesa, elektra, šiluma ir magnetizmu, ir turi daug naujų savybių. Ateityje yra trys pagrindinės nanotechnologijų tyrimų ir plėtros kryptys: paruošimas ir taikymas. iš nanomedžiagų, pasižyminčių puikiomis savybėmis; Suprojektuoti ir paruošti įvairius nano prietaisus ir įrangą; Nanoregionų savybių nustatymas ir analizė. Šiuo metu retųjų žemių nanodalelių panaudojimo kryptys daugiausia yra tokios, todėl ateityje jų taikymas turi būti toliau plėtojamas.

Lantano oksido (La2O3) nanometras

Nanometrinis lantano oksidas naudojamas pjezoelektrinėms medžiagoms, elektroterminėms medžiagoms, termoelektrinėms medžiagoms, magnetinės varžos medžiagoms, liuminescencinėms medžiagoms (mėlyniems milteliams), vandenilio kaupimo medžiagoms, optiniam stiklui, lazerinėms medžiagoms, įvairioms lydinių medžiagoms, organinių chemijos produktų ruošimo katalizatoriams ir neutralizavimo katalizatoriams. automobilių išmetamosiose dujose ir šviesos konversijos žemės ūkio plėvelės taip pat naudojamos nanometriniam lantano oksidui.

Nanometrinis cerio oksidas (CeO2)

Pagrindiniai nano cerio oksido panaudojimo būdai yra šie: 1. Nano cerio oksidas, kaip stiklo priedas, gali sugerti ultravioletinius ir infraraudonuosius spindulius ir buvo naudojamas automobilių stiklui. Jis gali ne tik užkirsti kelią ultravioletiniams spinduliams, bet ir sumažinti temperatūrą automobilio viduje, taip sutaupant elektros energijos kondicionavimui. 2. Nano cerio oksido panaudojimas automobilių išmetamųjų dujų valymo katalizatoriuje gali veiksmingai užkirsti kelią dideliam automobilių išmetamųjų dujų kiekiui patekti į orą.3. Nano-cerio oksidas gali būti naudojamas pigmentui dažyti plastiką, taip pat gali būti naudojamas dengimo, rašalo ir popieriaus pramonėje. 4. Nano cerio oksido panaudojimas poliravimo medžiagose plačiai pripažintas kaip didelio tikslumo reikalavimas poliruojant silicio plokšteles ir safyro monokristalinius substratus.5. Be to, nano cerio oksidas taip pat gali būti naudojamas vandenilio saugojimo medžiagoms, termoelektrinėms medžiagoms, nano cerio oksido volframo elektrodams, keraminiams kondensatoriams, pjezoelektrinei keramikai, nano cerio oksido silicio karbido abrazyvai, kuro elementų žaliavoms, benzino katalizatoriams, kai kurioms nuolatinėms magnetinėms medžiagoms, įvairaus legiruoto plieno ir spalvotųjų metalų ir kt.

Nanometrinis prazeodimio oksidas (Pr6O11)

Pagrindiniai nanometrinio prazeodimio oksido panaudojimo būdai yra šie: 1. Jis plačiai naudojamas statybinėje keramikoje ir kasdienio naudojimo keramikoje. Jis gali būti maišomas su keramine glazūra, kad gautų spalvotą glazūrą, taip pat gali būti naudojamas kaip vienas pigmentas po glazūra. Paruoštas pigmentas yra šviesiai geltonos spalvos, gryno ir elegantiško atspalvio. 2. Jis naudojamas nuolatiniams magnetams gaminti ir plačiai naudojamas įvairiuose elektroniniuose prietaisuose ir varikliuose. 3. Naudojamas naftos kataliziniam krekingui. Galima pagerinti katalizės aktyvumą, selektyvumą ir stabilumą. 4. Nanoprazeodimio oksidas taip pat gali būti naudojamas abrazyviniam poliravimui. Be to, nanometrinis prazeodimio oksidas vis plačiau naudojamas optinio pluošto srityje.

Nanometrinis neodimio oksidas (Nd2O3)

Nanometrinis neodimio oksidas jau daugelį metų tapo karšta vieta rinkoje dėl savo unikalios padėties retųjų žemių metalų srityje. Nano-neodimio oksidas taip pat naudojamas spalvotoms medžiagoms. 1,5–2,5 % nanoneodimio oksido pridėjimas į magnio arba aliuminio lydinį gali pagerinti lydinio veikimą aukštoje temperatūroje, sandarumą ir atsparumą korozijai, be to, jis plačiai naudojamas kaip kosminė erdvė. medžiaga aviacijai. Be to, nano itrio aliuminio granatas, legiruotas nanoneodimio oksidu, sukuria trumpųjų bangų lazerio spindulį, kuris pramonėje plačiai naudojamas suvirinant ir pjaustant plonas medžiagas, kurių storis mažesnis nei 10 mm. Kalbant apie medicininę pusę, Nano-YAG lazeris, legiruotas nano-Nd _ 2O _ 3, naudojamas chirurginėms žaizdoms pašalinti arba žaizdoms dezinfekuoti vietoj chirurginių peilių. Nanometrinis neodimio oksidas taip pat naudojamas stiklo ir keraminių medžiagų, gumos gaminių ir priedų dažymui.

Samario oksido nanodalelės (Sm2O3)

Pagrindiniai nanodydžio samario oksido panaudojimo būdai yra šie: nano dydžio samario oksidas yra šviesiai geltonas, kuris naudojamas keraminiams kondensatoriams ir katalizatoriams. Be to, nano dydžio samariumo oksidas turi branduolinių savybių ir gali būti naudojamas kaip struktūrinė medžiaga, ekranavimo medžiaga ir atominės energijos reaktoriaus valdymo medžiaga, kad būtų galima saugiai panaudoti didžiulę branduolio dalijimosi energiją. Europio oksido nanodalelės (Eu2O3) dažniausiai naudojamos fosforuose. Eu3+ naudojamas kaip raudonojo fosforo aktyvatorius, o Eu2+ – kaip mėlynasis fosforas. Y0O3:Eu3+ yra geriausias fosforas pagal šviesos efektyvumą, dangos stabilumą, atkūrimo sąnaudas ir kt., Jis plačiai naudojamas, nes pagerėjo šviesos efektyvumas ir kontrastas. Pastaruoju metu nanoeuropio oksidas taip pat naudojamas kaip stimuliuojamos emisijos fosforas naujoje rentgeno medicininės diagnostikos sistemoje. Nanoeuropio oksidas taip pat gali būti naudojamas gaminant spalvotus lęšius ir optinius filtrus, magnetinių burbulų laikymo įrenginius, taip pat gali parodyti savo talentus Atominių reaktorių valdymo medžiagos, ekranavimo medžiagos ir konstrukcinės medžiagos. Smulkiųjų dalelių gadolinio europio oksido (Y2O3:Eu3+) raudonasis fosforas buvo gautas naudojant nano itrio oksidą (Y2O3) ir nanoeuropio oksidą (Eu2O3). Naudojant jį retųjų žemių trispalvei fosforui ruošti, buvo nustatyta, kad: a) gali būti gerai ir vienodai sumaišytas su žaliais ir mėlynais milteliais; b) geros dangos savybės; c) Kadangi raudonųjų miltelių dalelių dydis yra mažas, padidėja savitasis paviršiaus plotas ir padidėja liuminescencinių dalelių skaičius, raudonųjų miltelių kiekis retųjų žemių trispalviuose fosforuose gali būti sumažintas, todėl išlaidos mažesnės.

Gadolinio oksido nanodalelės (Gd2O3)

Pagrindiniai jo naudojimo būdai yra šie: 1. Jo vandenyje tirpus paramagnetinis kompleksas gali pagerinti žmogaus kūno BMR vaizdo signalą medicininio gydymo metu. 2. Bazinis sieros oksidas gali būti naudojamas kaip osciloskopo vamzdžio matricinis tinklelis ir ypatingo ryškumo rentgeno ekranas. 3. Nano-gadolinio oksidas nano-gadolinio galio granate yra idealus vienas substratas magnetinio burbulo atminčiai. 4. Kai nėra Camot ciklo ribos, jis gali būti naudojamas kaip kieta magnetinė aušinimo terpė. 5. Naudojamas kaip inhibitorius atominių elektrinių grandininės reakcijos lygiui kontroliuoti, siekiant užtikrinti branduolinių reakcijų saugą. Be to, nano-gadolinio oksido ir nano-lantano oksido naudojimas padeda pakeisti stiklinimo sritį ir pagerinti stiklo terminį stabilumą. Nano gadolinio oksidas taip pat gali būti naudojamas kondensatorių ir rentgeno spindulių intensyvinimo ekranų gamyboje. Šiuo metu pasaulis deda dideles pastangas plėtodamas nanogadolinio oksido ir jo lydinių pritaikymą magnetiniam šaldymui ir padarė pažangą.

Terbio oksido nanodalelės (Tb4O7)

Pagrindinės taikymo sritys yra šios: 1. Fosforai naudojami kaip žalių miltelių aktyvatoriai trispalviuose fosforuose, tokiuose kaip fosfatinė matrica, aktyvuota nano terbio oksidu, silikatinė matrica, aktyvuota nano terbio oksidu ir nano cerio oksido magnio aliuminato matrica, aktyvuota nano terbio oksidai, kurie visi skleidžia žalią šviesą sužadintoje būsenoje. 2. Magneto-optinės saugojimo medžiagos.Pastaraisiais metais buvo tiriamos ir kuriamos nano-terbio oksido magneto-optinės medžiagos. Magneto-optinis diskas, pagamintas iš Tb-Fe amorfinės plėvelės, naudojamas kaip kompiuterio saugojimo elementas, o atminties talpa gali būti padidinta 10–15 kartų. 3. Magnetinis optinis stiklas, Faradėjaus optiškai aktyvus stiklas, kurio sudėtyje yra nanometro terbio oksido, yra pagrindinė medžiaga gaminant rotatorius, izoliatorius, anuliatorius ir plačiai naudojamas lazerinėse technologijose. Nanometrinis terbio oksido nanometrinis disprozio oksidas daugiausia naudojamas sonare ir buvo plačiai naudojamas naudojamas daugelyje sričių, pavyzdžiui, degalų įpurškimo sistema, skysčio vožtuvo valdymas, mikro padėties nustatymas, mechaninė pavara, mechanizmas ir sparnas orlaivio kosminio teleskopo reguliatorius.

Nanodisprozio oksidas Dy2O3

Pagrindiniai Dy2O3 nanodisprozio oksido naudojimo būdai yra:1. Nanodisprozio oksidas naudojamas kaip fosforo aktyvatorius, o trivalentis nanodisprozio oksidas yra perspektyvus aktyvuojantis trispalvių liuminescencinių medžiagų jonas su vienu liuminescenciniu centru. Jį daugiausia sudaro dvi emisijos juostos, viena – geltona šviesa, kita – mėlyna, o liuminescencinės medžiagos, legiruotos nanodisprozio oksidu, gali būti naudojamos kaip trispalviai fosforai.2. Nanometrinis disprozio oksidas yra būtina metalo žaliava ruošiant Terfenolio lydinį su didelio magnetostrikcinio lydinio nano-terbio oksidu ir nano-disprozio oksidu, kuris gali realizuoti tam tikrą tikslią mechaninio judėjimo veiklą. 3. Nanometrinis disprozio oksido metalas gali būti naudojamas kaip magneto-optinė saugojimo medžiaga su dideliu įrašymo greičiu ir skaitymo jautrumu. 4. Naudojamas nanometrinei disprozio oksido lempai gaminti. Nano disprozio oksido lempoje naudojama darbinė medžiaga yra nanodisprozio oksidas, kurio pranašumai yra didelis ryškumas, gera spalva, aukšta spalvos temperatūra, mažas dydis ir stabilus lankas. naudojamas kaip šviesos šaltinis filmuojant ir spausdinant. 5. Nanometrinis disprozio oksidas naudojamas neutronų energijos spektrui matuoti arba kaip neutronų sugėriklis atominės energijos pramonėje dėl didelio neutronų gaudymo skerspjūvio ploto.

Ho2O3 nanometras

Pagrindiniai nano-holmio oksido panaudojimo būdai yra šie: 1. Kaip metalinės halogeninės lempos priedas, metalinė halogeninė lempa yra tam tikra dujų išlydžio lempa, sukurta aukšto slėgio gyvsidabrio lempos pagrindu ir jos charakteristika yra tokia: kad lemputė užpildyta įvairiais retųjų žemių halogenidais. Šiuo metu daugiausia naudojami retųjų žemių jodidai, kurie, išskirdami dujas, skleidžia skirtingas spektrines linijas. Nanoholmio oksido lempoje naudojama darbinė medžiaga yra nanoholmio oksido jodidas, kuris lanko zonoje gali gauti didesnę metalo atomo koncentraciją, todėl žymiai pagerina radiacijos efektyvumą. 2. Nanometrinis holmio oksidas gali būti naudojamas kaip itrio geležies arba itrio aliuminio granato priedas; 3. Nanoholmio oksidas gali būti naudojamas kaip itrio geležies aliuminio granatas (Ho:YAG), kuris gali skleisti 2 μm lazerį, o žmogaus audinių absorbcijos greitis 2 μm lazeryje yra didelis. Jis yra beveik trimis dydžiais didesnis nei Hd: YAG0. Todėl naudojant Ho:YAG lazerį medicininei operacijai, jis gali ne tik pagerinti operacijos efektyvumą ir tikslumą, bet ir sumažinti šiluminės žalos plotą iki mažesnio dydžio. Nano holmio oksido kristalo sukurtas laisvas spindulys gali pašalinti riebalus nesukeldamas per daug šilumos, taip sumažindamas sveikų audinių daromą šiluminę žalą. Pranešama, kad glaukomos gydymas nanometriniu holmio oksido lazeriu Jungtinėse Valstijose gali sumažinti skausmą chirurgija. 4. Į magnetostrikcinį lydinį Terfenol-D taip pat galima įpilti nedidelį kiekį nano dydžio holmio oksido, kad sumažintų išorinį lauką, reikalingą lydinio prisotinimui.5. Be to, optinis pluoštas, legiruotas nano-holmio oksidu, gali būti naudojamas gaminant optinio ryšio įrenginius, tokius kaip optinio pluošto lazeriai, optinio pluošto stiprintuvai, optinio pluošto jutikliai ir kt. Jis vaidins svarbesnį vaidmenį šiandieniniame sparčiame optinio pluošto ryšyje.

Nano Erbio (III) oksidas

Pagrindiniai naudojimo būdai yra:

1. Nanometrinio erbio (III) oksido šviesos emisija ties 1550 nm turi ypatingą reikšmę, nes šis bangos ilgis yra būtent minimalus šviesolaidinio ryšio optinio pluošto praradimas. Sužadintas 980 nm ir 1480 nm šviesa, nanometrinis Erbio (III) oksido jonas pereina iš pagrindinės būsenos 4115/2 į didelės energijos būseną 4113/2. Kai Er3+ didelės energijos būsenoje grįžta atgal į pagrindinę būseną, jis skleidžia 1550 nm bangos ilgio šviesą. Kvarcinis pluoštas gali perduoti įvairaus bangos ilgio šviesą, tačiau skirtingi optinio slopinimo laipsniai skiriasi, o 1550 nm dažnių juosta turi mažiausią optinio slopinimo koeficientą (0,15 decibelo vienam kilometrui) perduodant kvarcinį pluoštą, o tai yra beveik apatinė slopinimo laipsnio riba. Todėl, kai šviesolaidinis ryšys naudojamas kaip signalinė šviesa esant 1550 nm, šviesos praradimas sumažinamas iki minimumo. Tokiu būdu, jei atitinkama nano Erbio (III) oksido koncentracija įterpiama į atitinkamą matricą, stiprintuvas gali kompensuoti ryšio sistemos nuostolius pagal lazerio principą. Todėl telekomunikacijų tinkle, kuriame reikia stiprinti 1550 nm optinį signalą, nano Erbium(III) oksidu legiruotas skaidulinis stiprintuvas yra nepakeičiamas optinis įrenginys. Šiuo metu parduodamas nano Erbio (III) oksidu legiruotas silicio pluošto stiprintuvas. Pranešama, kad siekiant išvengti nenaudingos absorbcijos nano Erbio (III) oksido dopingo kiekis pluošte yra nuo dešimčių iki šimtų ppm. Spartus optinio pluošto ryšio vystymasis atvers naują nano Erbio (III) oksido taikymo sritį.

2. Lazerinis kristalas, legiruotas nanometriniu erbio (III) oksidu ir jo 1730 nm lazerio ir 1550 nm lazerio išvestis yra saugūs žmogaus akims, pasižymi geromis atmosferos perdavimo charakteristikomis, turi stiprią dūmų prasiskverbimo į mūšio lauką gebėjimą, gerą konfidencialumą, nėra lengva būti aptinkamas priešo ir turi didelį kontrastą apšviečiant karinius taikinius. Kariniams tikslams buvo sukurtas nešiojamas lazerinis nuotolio ieškiklis, kuris yra saugus žmogaus akims.

3. Nanometras Erbio (III) oksidas gali būti dedamas į stiklą, kad būtų pagaminta retųjų žemių stiklo lazerinė medžiaga, kuri šiuo metu yra kietoji lazerinė medžiaga, turinti didžiausią išėjimo impulso energiją ir didžiausią išėjimo galią.

4. Nanometras Erbio(III) oksidas taip pat gali būti naudojamas kaip retųjų žemių konversijos lazerinių medžiagų aktyvinimo jonas.

5. Nanometras Erbio(III) oksidas taip pat gali būti naudojamas akinių ir kristalinio stiklo spalvinimui ir dažymui.

Nanometrinis itrio oksidas (Y2O3)

Pagrindiniai nano itrio oksido panaudojimo būdai yra šie: 1. Plieno ir spalvotųjų metalų lydinių priedai. FeCr lydinyje paprastai yra 0,5–4% nano itrio oksido, kuris gali padidinti šių nerūdijančio plieno atsparumą oksidacijai ir plastiškumą Į MB26 lydinį įpylus reikiamą kiekį mišrių retųjų žemių, kuriuose gausu nanometrinio itrio oksido, lydinio savybės buvo akivaizdžiai matomos. patobulinta vakar, gali pakeisti kai kuriuos vidutinio stiprumo ir stiprius aliuminio lydinius, skirtus įtemptiems orlaivių komponentams; Į Al-Zr lydinį įdėjus nedidelį nano itrio oksido retųjų žemių kiekį, galima pagerinti lydinio laidumą; Lydinys buvo priimtas daugelyje Kinijos vielos gamyklų. Nano-itrio oksidas buvo pridėtas į vario lydinį, siekiant pagerinti laidumą ir mechaninį stiprumą. 2. Silicio nitrido keraminė medžiaga, kurioje yra 6% nano itrio oksido ir 2% aliuminio. Jis gali būti naudojamas variklio dalims kurti. 3. Didelės apimties komponentų gręžimas, pjovimas, suvirinimas ir kiti mechaniniai apdirbimai atliekami naudojant nano neodimio oksido aliuminio granato lazerio spindulį, kurio galia 400 vatų. 4. Elektroninio mikroskopo ekranas, sudarytas iš Y-Al granato monokristalo, turi didelį fluorescencinį ryškumą, mažą išsklaidytos šviesos sugertį, gerą atsparumą aukštai temperatūrai ir mechaninį atsparumą dilimui.5. Aukštos nano itrio oksido struktūros lydinys, kuriame yra 90% nanogadolinio oksido, gali būti naudojamas aviacijoje ir kitais atvejais, kai reikalingas mažas tankis ir aukšta lydymosi temperatūra. 6. Aukštos temperatūros protonams laidžios medžiagos, turinčios 90 % nano itrio oksido, yra labai svarbios gaminant kuro elementus, elektrolitinius elementus ir dujų jutiklius, kuriems reikalingas didelis vandenilio tirpumas. Be to, nano-itrio oksidas taip pat naudojamas kaip aukštos temperatūros purškimui atspari medžiaga, atominio reaktoriaus kuro skiediklis, nuolatinio magneto medžiagos priedas ir geteris elektronikos pramonėje.

Be minėtų dalykų, nano retųjų žemių oksidai taip pat gali būti naudojami drabužių medžiagose, skirtose žmonių sveikatos priežiūrai ir aplinkos apsaugai. Iš dabartinių tyrimų padalinių jie visi turi tam tikras kryptis: anti-ultravioletinė spinduliuotė; Oro tarša ir ultravioletinė spinduliuotė yra linkę į odos ligas ir odos vėžį; Taršos prevencija apsunkina teršalų prilipimą prie drabužių; Taip pat tiriama prieššilimo laikymo kryptis. Kadangi oda yra kieta ir lengvai sensta, lietingomis dienomis ji labiausiai linkusi į pelėsią. Odą galima suminkštinti balinant nano retųjų žemių cerio oksidu, kuris nėra lengvai senstantis ir pelėsis, o nešioti patogu. Pastaraisiais metais nano dangų medžiagos taip pat yra nanomedžiagų tyrimų dėmesio centre, o pagrindiniai tyrimai yra skirti funkcinėms dangoms. Y2O3 su 80 nm Jungtinėse Amerikos Valstijose gali būti naudojama kaip infraraudonųjų spindulių ekranavimo danga. Šilumos atspindėjimo efektyvumas yra labai didelis. CeO2 pasižymi dideliu lūžio rodikliu ir dideliu stabilumu. Kai į dangą dedama nano retųjų žemių itrio oksido, nano lantano oksido ir nano cerio oksido miltelių, išorinė siena gali būti atspari senėjimui, nes išorinė sienų danga lengvai sensta ir nubyra, nes dažus veikia saulės ir ultravioletiniai spinduliai. ilgą laiką ir gali atsispirti ultravioletiniams spinduliams, įdėjus cerio oksido ir itrio oksido. Be to, jo dalelių dydis yra labai didelis mažas ir nano cerio oksidas naudojamas kaip ultravioletinių spindulių absorberis, kuris, kaip tikimasi, bus naudojamas siekiant užkirsti kelią plastikinių gaminių senėjimui dėl ultravioletinių spindulių, cisternų, automobilių, laivų, naftos saugojimo rezervuarų ir kt., kuris gali geriausiai apsaugoti didelius lauko stendus. ir apsaugo nuo pelėsio, drėgmės ir taršos vidaus sienų dangoms. Dėl mažo dalelių dydžio dulkės nelengva prilipti prie sienos. Jas galima nuplauti vandeniu. Vis dar yra daug retųjų žemių nano oksidų naudojimo būdų, kuriuos reikia toliau tirti ir plėtoti, ir mes nuoširdžiai tikimės, kad jų ateitis bus ryškesnė.