Nanometru retzemju materiāli, jauns spēks rūpnieciskajā revolūcijā

Nanometru retzemju materiāli, jauns spēks rūpnieciskajā revolūcijā

Nanotehnoloģijas ir jauna starpdisciplināra joma, kas pakāpeniski attīstījās 80. gadu beigās un 90. gadu sākumā. Tā kā tai ir liels potenciāls radīt jaunus ražošanas procesus, jaunus materiālus un jaunus produktus, tas sāks jaunu industriālo revolūciju jaunajā gadsimtā. Pašreizējais nanozinātņu un nanotehnoloģiju attīstības līmenis ir līdzīgs datoru un informācijas tehnoloģiju attīstības līmenim 1950. gados. Lielākā daļa zinātnieku, kas ir apņēmušies šajā jomā, prognozē, ka nanotehnoloģiju attīstībai būs plaša un tālejoša ietekme uz daudziem tehnoloģiju aspektiem. Zinātnieki uzskata, ka tai ir dīvainas īpašības un unikāla veiktspēja.Galvenie norobežošanas efekti, kas izraisa nano retzemju materiālu dīvainās īpašības, ir specifiskas virsmas efekts, maza izmēra efekts, saskarnes efekts, caurspīdīguma efekts, tuneļa efekts un makroskopiskais kvantu efekts. Šie efekti atšķir nanosistēmas fizikālās īpašības no tradicionālo materiālu fizikālajām īpašībām gaismā, elektrībā, siltumā un magnētismā, kā arī piedāvā daudzas jaunas iezīmes. Nākotnē zinātniekiem ir trīs galvenie nanotehnoloģiju izpētes un attīstības virzieni: sagatavošana un pielietošana. no nanomateriāliem ar izcilu veiktspēju; Projektēt un sagatavot dažādas nano ierīces un iekārtas; Nanoreģionu īpašību noteikšana un analīze. Pašlaik nano retzemju metāliem galvenokārt ir šādi pielietojuma virzieni, un to pielietojums ir jāturpina attīstīt nākotnē.

Lantāna oksīda nanometrs (La2O3)

Nanometru lantāna oksīdu izmanto pjezoelektriskiem materiāliem, elektrotermiskiem materiāliem, termoelektriskiem materiāliem, magnētiskās pretestības materiāliem, luminiscējošiem materiāliem (zils pulveris), ūdeņraža uzglabāšanas materiāliem, optiskajam stiklam, lāzera materiāliem, dažādiem sakausējumu materiāliem, katalizatoriem organisko ķīmisko produktu sagatavošanai un katalizatoriem neitralizēšanai. automobiļu izplūdes gāzu un gaismas konversijas lauksaimniecības plēves tiek uzklātas arī nanometru lantāna oksīdam.

Nanometrs cērija oksīds (CeO2)

Galvenie nanocērija oksīda lietojumi ir šādi: 1. Kā stikla piedeva nanocērija oksīds var absorbēt ultravioletos un infrasarkanos starus, un tas ir uzklāts uz automobiļu stikla. Tas var ne tikai novērst ultravioletos starus, bet arī samazināt temperatūru automašīnas iekšpusē, tādējādi ietaupot elektroenerģiju gaisa kondicionēšanai. 2. Nano cērija oksīda izmantošana automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizatorā var efektīvi novērst liela daudzuma automašīnu izplūdes gāzu izplūdi gaisā.3. Nanocerija oksīdu var izmantot pigmentā, lai krāsotu plastmasu, kā arī to var izmantot pārklājuma, tintes un papīra rūpniecībā. 4. Nano cērija oksīda pielietošana pulēšanas materiālos ir plaši atzīta par augstas precizitātes prasību silīcija vafeļu un safīra monokristālu substrātu pulēšanai.5. Turklāt nanocērija oksīdu var izmantot arī ūdeņraža uzglabāšanas materiāliem, termoelektriskiem materiāliem, nano cērija oksīda volframa elektrodiem, keramikas kondensatoriem, pjezoelektriskajai keramikai, nanocērija oksīda silīcija karbīda abrazīviem materiāliem, kurināmā elementu izejvielām, benzīna katalizatoriem, dažiem pastāvīgiem magnētiskiem materiāliem, dažādi leģētie tēraudi un krāsainie metāli u.c.

Nanometra prazeodīma oksīds (Pr6O11)

Galvenie nanometru prazeodīma oksīda pielietojumi ir šādi: 1. To plaši izmanto būvkeramikā un ikdienas lietošanas keramikā. To var sajaukt ar keramikas glazūru, lai iegūtu krāsainu glazūru, un to var izmantot arī kā apakšglazūras pigmentu vienu pašu. Sagatavotais pigments ir gaiši dzeltens ar tīru un elegantu toni. 2. To izmanto pastāvīgo magnētu ražošanai, un to plaši izmanto dažādās elektroniskās ierīcēs un motoros. 3. To izmanto naftas katalītiskajam krekingam. Var uzlabot katalīzes aktivitāti, selektivitāti un stabilitāti. 4. Nano-prazeodīma oksīdu var izmantot arī abrazīvai pulēšanai. Turklāt nanometru prazeodīma oksīda pielietojums optiskās šķiedras jomā kļūst arvien plašāks.

Nanometra neodīma oksīds (Nd2O3)

Nanometru neodīma oksīds jau daudzus gadus ir kļuvis par karsto punktu tirgū, jo tas ir unikāls retzemju metālu jomā. Nanoneodīma oksīdu izmanto arī krāsainiem materiāliem. 1,5% ~ 2,5% nano neodīma oksīda pievienošana magnija vai alumīnija sakausējumam var uzlabot sakausējuma veiktspēju augstā temperatūrā, gaisa necaurlaidību un izturību pret koroziju, un to plaši izmanto kā kosmosa aviāciju. materiāls aviācijai. Turklāt nano itrija alumīnija granāts, kas leģēts ar nano neodīma oksīdu, rada īsviļņu lāzera staru, ko rūpniecībā plaši izmanto plānu materiālu, kuru biezums ir mazāks par 10 mm, metināšanai un griešanai. No medicīnas puses Nano-YAG lāzers, kas leģēts ar nano-Nd _ 2O _ 3, tiek izmantots ķirurģisko brūču noņemšanai vai brūču dezinficēšanai ķirurģisko nažu vietā. Nanometru neodīma oksīdu izmanto arī stikla un keramikas materiālu, gumijas izstrādājumu un piedevu krāsošanai.

Samarija oksīda nanodaļiņas (Sm2O3)

Galvenie nanoizmēra samārija oksīda lietojumi ir: nano izmēra samārija oksīds ir gaiši dzeltens, ko izmanto keramikas kondensatoriem un katalizatoriem. Turklāt nanoizmēra samārija oksīdam ir kodolīpašības, un to var izmantot kā strukturālo materiālu, aizsargmateriālu un atomenerģijas reaktora vadības materiālu, lai varētu droši izmantot milzīgo kodola skaldīšanas radīto enerģiju. Eiropija oksīda nanodaļiņas (Eu2O3) galvenokārt izmanto fosforos. Eu3+ izmanto kā sarkanā fosfora aktivatoru, bet Eu2+ izmanto kā zilo fosforu. Y0O3:Eu3+ ir labākais fosfors gaismas efektivitātes, pārklājuma stabilitātes, reģenerācijas izmaksu uc ziņā, un tas tiek plaši izmantots, jo uzlabojas gaismas efektivitāte un kontrasts. Nesen nanoeiropija oksīds tiek izmantots arī kā stimulētās emisijas fosfors jaunai rentgena medicīniskās diagnostikas sistēmai. Nanoeiropija oksīdu var izmantot arī krāsainu lēcu un optisko filtru ražošanai, magnētisko burbuļu uzglabāšanas ierīcēm, kā arī var parādīt savus talantus atomreaktoru vadības materiāli, aizsargmateriāli un strukturālie materiāli. Smalko daļiņu gadolīnija eiropija oksīda (Y2O3:Eu3+) sarkanais fosfors tika iegūts, par izejvielām izmantojot nano itrija oksīdu (Y2O3) un nano eiropija oksīdu (Eu2O3). Izmantojot to retzemju trīskrāsu fosfora pagatavošanai, tika konstatēts, ka: a) var labi un vienmērīgi sajaukt ar zaļo un zilo pulveri; b) laba pārklājuma veiktspēja; (c) Tā kā sarkanā pulvera daļiņu izmērs ir mazs, īpatnējais virsmas laukums palielinās un luminiscējošu daļiņu skaits palielinās, sarkanā pulvera daudzumu retzemju trīskrāsu luminoforos var samazināt, tādējādi samazinot izmaksas.

Gadolīnija oksīda nanodaļiņas (Gd2O3)

Tās galvenie lietojumi ir šādi: 1. Tā ūdenī šķīstošais paramagnētiskais komplekss var uzlabot cilvēka ķermeņa KMR attēlveidošanas signālu ārstniecībā. 2. Bāzes sēra oksīdu var izmantot kā osciloskopa caurules un rentgena ekrāna matricas režģi ar īpašu spilgtumu. 3. Nano-gadolīnija oksīds nano-gadolīnija gallija granātā ir ideāls viens substrāts magnētisko burbuļu atmiņai. 4. Ja nav Camot cikla ierobežojuma, to var izmantot kā cietu magnētisku dzesēšanas līdzekli. 5. To izmanto kā inhibitoru, lai kontrolētu ķēdes reakcijas līmeni atomelektrostacijās, lai nodrošinātu kodolreakciju drošību. Turklāt nano-gadolīnija oksīda un nano-lantāna oksīda izmantošana ir noderīga, lai mainītu vitrifikācijas reģionu un uzlabotu stikla termisko stabilitāti. Nano gadolīnija oksīdu var izmantot arī kondensatoru un rentgena staru pastiprinošu ekrānu ražošanai. Šobrīd pasaule pieliek lielas pūles, lai attīstītu nanogadolīnija oksīda un tā sakausējumu pielietojumu magnētiskajā dzesēšanā, un tā ir panākusi izrāvienu.

Terbija oksīda nanodaļiņas (Tb4O7)

Galvenās pielietošanas jomas ir šādas: 1. Fosforus izmanto kā zaļā pulvera aktivatorus trīskrāsu fosforos, piemēram, fosfātu matricā, kas aktivēta ar nano terbija oksīdu, silikāta matricu, kas aktivēta ar nano terbija oksīdu un nano cērija oksīda magnija alumināta matricu, kas aktivēta ar nano terbiju. oksīds, kas visi ierosinātā stāvoklī izstaro zaļo gaismu. 2. Magneto-optiskie uzglabāšanas materiāli.Pēdējos gados ir pētīti un izstrādāti nano-terbija oksīda magneto-optiskie materiāli. Magneto-optiskais disks, kas izgatavots no Tb-Fe amorfās plēves, tiek izmantots kā datora uzglabāšanas elements, un atmiņas ietilpību var palielināt par 10–15 reizēm. 3. Magneto-optiskais stikls, Faraday optiski aktīvais stikls, kas satur terbija oksīda nanometru, ir galvenais materiāls rotatoru, izolatoru, anulatoru izgatavošanai un plaši izmantots lāzertehnoloģijā. Nanometru terbija oksīda nanometru disprozija oksīdu galvenokārt izmanto hidrolokatoros, un tas ir plaši izmantots. izmanto daudzās jomās, piemēram, degvielas iesmidzināšanas sistēmā, šķidruma vārstu kontrolē, mikro pozicionēšanā, mehāniskajā izpildmehānismā, mehānismā un spārnā gaisa kuģa kosmosa teleskopa regulators.

Nanodisprozija oksīds Dy2O3

Galvenie Dy2O3 nanodisprozija oksīda lietojumi ir:1. Nanodisprozija oksīds tiek izmantots kā fosfora aktivators, un trīsvērtīgais nanodisprozija oksīds ir daudzsološs trīskrāsu luminiscējošu materiālu aktivējošais jons ar vienu luminiscējošu centru. Tas galvenokārt sastāv no divām emisijas joslām, viena ir dzeltenās gaismas emisija, otra ir zilās gaismas emisija, un luminiscējošus materiālus, kas leģēti ar nanodisprozija oksīdu, var izmantot kā trīskrāsu luminoforus.2. Nanometra disprozija oksīds ir nepieciešams metāla izejmateriāls, lai sagatavotu Terfenola sakausējumu ar lielu magnetostriktīvu sakausējumu nano-terbija oksīdu un nano-disprozija oksīdu, kas var realizēt dažas precīzas mehāniskās kustības darbības. 3. Nanometru disprozija oksīda metālu var izmantot kā magneto-optisko uzglabāšanas materiālu ar augstu ierakstīšanas ātrumu un lasīšanas jutību. 4. Izmanto nanometru disprozija oksīda lampas pagatavošanai. Nano disprozija oksīda lampā izmantotā darba viela ir nanodisprozija oksīds, kura priekšrocības ir augsts spilgtums, laba krāsa, augsta krāsu temperatūra, mazs izmērs un stabila loka, un tā ir bijusi izmanto kā gaismas avotu filmām un drukāšanai. 5. Nanometru disprozija oksīds tiek izmantots neitronu enerģijas spektra mērīšanai vai kā neitronu absorbētājs atomenerģijas rūpniecībā, jo tam ir liels neitronu uztveršanas šķērsgriezuma laukums.

Ho2O3 nanometrs

Galvenie nanoholmija oksīda izmantošanas veidi ir šādi: 1. Metāla halogēna spuldze kā piedeva metāla halogēna lampai ir sava veida gāzizlādes spuldze, kas ir izstrādāta uz augstspiediena dzīvsudraba spuldzes bāzes, un tās īpašības ir ka spuldze ir piepildīta ar dažādiem retzemju halogenīdiem. Šobrīd galvenokārt tiek izmantoti retzemju jodīdi, kas gāzu izlādes laikā izstaro dažādas spektra līnijas. Nanoholmija oksīda lampā izmantotā darba viela ir nanoholmija oksīda jodīds, kas loka zonā var iegūt lielāku metāla atomu koncentrāciju, tādējādi ievērojami uzlabo starojuma efektivitāti. 2. Nanometru holmija oksīdu var izmantot kā itrija dzelzs vai itrija alumīnija granāta piedevu; 3. Nanoholmija oksīdu var izmantot kā itrija dzelzs alumīnija granātu (Ho:YAG), kas var izstarot 2 μm lāzeru, un cilvēka audu absorbcijas ātrums līdz 2 μm lāzeram ir augsts. Tas ir gandrīz par trim kārtām lielāks nekā Hd: YAG0. Tāpēc, izmantojot Ho:YAG lāzeru medicīniskai darbībai, tas var ne tikai uzlabot darbības efektivitāti un precizitāti, bet arī samazināt termisko bojājumu zonu līdz mazākam izmēram. Nano holmija oksīda kristāla radītais brīvais stars var izvadīt taukus, neradot pārmērīgu karstumu, tādējādi samazinot termiskos bojājumus, ko izraisa veseli audi. Tiek ziņots, ka glaukomas ārstēšana ar nanometru holmija oksīda lāzeru Amerikas Savienotajās Valstīs var samazināt sāpes operācija. 4. Magnetostriktīvajam sakausējumam Terfenol-D var pievienot arī nelielu daudzumu nanoizmēra holmija oksīda, lai samazinātu sakausējuma piesātinājuma magnetizēšanai nepieciešamo ārējo lauku.5. Turklāt optisko šķiedru, kas leģēta ar nanoholmija oksīdu, var izmantot, lai izgatavotu optiskās komunikācijas ierīces, piemēram, optisko šķiedru lāzerus, optisko šķiedru pastiprinātājus, optisko šķiedru sensorus utt. Tai būs lielāka nozīme mūsdienu straujajā optisko šķiedru komunikācijā.

Nanoerbija (III) oksīds

Galvenie lietojumi ir:

1. Nanometra Erbija(III) oksīda gaismas emisijai pie 1550nm ir īpaša nozīme, jo šis viļņa garums ir tieši mazākais optiskās šķiedras optiskās šķiedras zudums. Pēc gaismas ierosināšanas pie 980 nm un 1480 nm nanometru Erbija (III) oksīda jons pāriet no pamatstāvokļa 4115/2 uz augstas enerģijas stāvokli 4113/2. Kad Er3+ augstas enerģijas stāvoklī pāriet atpakaļ uz pamata stāvokli, tas izstaro gaismu ar viļņa garumu 1550 nm. Kvarca šķiedra var pārraidīt dažāda viļņa garuma gaismu, tomēr dažādi optiskie vājināšanās rādītāji ir atšķirīgi, jo 1550 nm frekvenču joslai ir zemākais optiskā vājinājuma līmenis (0,15 decibeli uz kilometru) kvarca šķiedras pārraidē, kas ir gandrīz zemākais vājinājuma līmenis. Tāpēc, ja optisko šķiedru sakarus izmanto kā signāla gaismu pie 1550 nm, gaismas zudumi tiek samazināti līdz minimumam. Tādā veidā, ja atbilstošā nano Erbija (III) oksīda koncentrācija tiek leģēta atbilstošajā matricā, pastiprinātājs var kompensēt sakaru sistēmas zudumus saskaņā ar lāzera principu. Tāpēc telekomunikāciju tīklā, kuram jāpastiprina 1550 nm optiskais signāls, nano Erbija (III) oksīda leģētais šķiedru pastiprinātājs ir neaizstājama optiskā ierīce. Pašlaik ir komercializēts nano Erbija (III) oksīda leģētais silīcija šķiedras pastiprinātājs. Tiek ziņots, ka, lai izvairītos no nelietderīgas absorbcijas, nano Erbija (III) oksīda dopinga daudzums šķiedrās ir desmitiem līdz simtiem ppm. Optisko šķiedru sakaru straujā attīstība pavērs jaunu nano Erbija (III) oksīda pielietojuma jomu.

2. Lāzera kristāls, kas leģēts ar nanometru Erbija (III) oksīdu, un tā 1730 nm lāzera un 1550 nm lāzera izvade ir droši cilvēka acīm, tam ir laba atmosfēras pārraides veiktspēja, spēcīga dūmu iekļūšanas spēja kaujas laukā, laba konfidencialitāte, nav viegli būt. ko atklāj ienaidnieks, un tiem ir liels kontrasts, apgaismojot militāros mērķus. Militārai lietošanai ir izgatavots pārnēsājams lāzera tālmērs, kas ir drošs cilvēka acīm.

3. Nanometru Erbija (III) oksīdu var pievienot stiklam, lai izgatavotu retzemju stikla lāzera materiālu, kas ir cietais lāzera materiāls ar lielāko izejas impulsa enerģiju un lielāko izejas jaudu šobrīd.

4. Nanometru Erbija(III) oksīdu var izmantot arī kā retzemju uz augšu konversijas lāzera materiālu aktivācijas jonu.

5. Nanometru Erbija(III) oksīdu var izmantot arī briļļu un kristāliskā stikla atkrāsošanā un iekrāsošanā.

Nanometrs itrija oksīds (Y2O3)

Nano itrija oksīda galvenie lietojumi ir šādi: 1. Tērauda un krāsaino metālu sakausējumu piedevas. FeCr sakausējums parasti satur 0,5% ~ 4% nano itrija oksīda, kas var uzlabot šo nerūsējošā tērauda izturību pret oksidēšanu un elastību Pēc tam, kad MB26 sakausējumā tika pievienots atbilstošs daudzums jauktu retzemju, kas bagāts ar nanometru itrija oksīdu, sakausējuma visaptverošās īpašības acīmredzami bija. vakar uzlabots, tas var aizstāt dažus vidējus un stiprus alumīnija sakausējumus gaisa kuģu noslogotajām sastāvdaļām; Neliela daudzuma nano itrija oksīda retzemju metālu pievienošana Al-Zr sakausējumam var uzlabot sakausējuma vadītspēju; Šo sakausējumu ir pieņēmusi lielākā daļa stiepļu rūpnīcu Ķīnā. Vara sakausējumam tika pievienots nano-itrija oksīds, lai uzlabotu vadītspēju un mehānisko izturību. 2. Silīcija nitrīda keramikas materiāls, kas satur 6% nano itrija oksīda un 2% alumīnija. To var izmantot dzinēja detaļu izstrādei. 3. Lielapjoma detaļu urbšana, griešana, metināšana un cita mehāniskā apstrāde tiek veikta, izmantojot nano neodīma oksīda alumīnija granāta lāzera staru ar jaudu 400 vati. 4. Elektronu mikroskopa ekrānam, kas sastāv no Y-Al granāta monokristāla, ir augsts fluorescences spilgtums, zema izkliedētās gaismas absorbcija un laba augstas temperatūras izturība un mehāniskā nodilumizturība.5. Augstas nano itrija oksīda struktūras sakausējums, kas satur 90% nano gadolīnija oksīda, var tikt izmantots aviācijā un citos gadījumos, kad nepieciešams zems blīvums un augsta kušanas temperatūra. 6. Augstas temperatūras protonus vadošiem materiāliem, kas satur 90% nano itrija oksīda, ir liela nozīme kurināmā elementu, elektrolītisko elementu un gāzes sensoru ražošanā, kam nepieciešama augsta ūdeņraža šķīdība. Turklāt nano-itrija oksīds tiek izmantots arī kā augstas temperatūras izsmidzināšanas izturīgs materiāls, atomu reaktora degvielas atšķaidītājs, pastāvīgā magnēta materiāla piedeva un geteris elektroniskajā rūpniecībā.

Papildus iepriekšminētajam nano retzemju oksīdus var izmantot arī apģērba materiālos cilvēku veselības aprūpei un vides aizsardzībai. No pašreizējām pētniecības vienībām tiem visiem ir noteikti virzieni: pret ultravioleto starojumu; Gaisa piesārņojums un ultravioletais starojums ir pakļauti ādas slimībām un ādas vēzim; Piesārņojuma novēršana apgrūtina piesārņojošo vielu pielipšanu apģērbam; Tā tiek pētīta arī pretsiltuma saglabāšanas virzienā. Tā kā āda ir cieta un viegli novecojoša, lietainās dienās tā ir visvairāk pakļauta miltrasai. Ādu var mīkstināt, balinot ar nano retzemju cērija oksīdu, kuru nav viegli novecot un pelēt, un to ir ērti valkāt. Pēdējos gados nanomateriālu izpētes uzmanības centrā ir arī nanopārklājumu materiāli, un galvenie pētījumi ir vērsti uz funkcionāliem pārklājumiem. Y2O3 ar 80nm Amerikas Savienotajās Valstīs var izmantot kā infrasarkano staru aizsargpārklājumu. Siltuma atstarošanas efektivitāte ir ļoti augsta. CeO2 ir augsts refrakcijas indekss un augsta stabilitāte. Ja pārklājumam pievieno nano retzemju itrija oksīdu, nano lantāna oksīdu un nano cērija oksīda pulveri, ārsiena var izturēt novecošanos, jo ārsienas pārklājums ir viegli novecojošs un nokrīt, jo krāsa ir pakļauta saules un ultravioleto staru iedarbībai. uz ilgu laiku, un pēc cērija oksīda un itrija oksīda pievienošanas tas var izturēt ultravioletos starus. Turklāt tā daļiņu izmērs ir ļoti liels mazs un nano cērija oksīds tiek izmantots kā ultravioletā starojuma absorbētājs, ko paredzēts izmantot, lai novērstu plastmasas izstrādājumu novecošanos ultravioletā starojuma dēļ, tvertnes, automašīnas, kuģi, naftas uzglabāšanas tvertnes utt., kas vislabāk var aizsargāt āra lielus stendus. un novērš pelējumu, mitrumu un piesārņojumu iekšējo sienu pārklājumiem. Mazo daļiņu izmēra dēļ putekļi nav viegli pielipuši pie sienas. Tos var notīrīt ar ūdeni. Joprojām ir jāturpina pētīt un attīstīt nano retzemju oksīdu daudzus lietojumus, un mēs patiesi ceram, ka tam būs spožāka nākotne.