Retzemju elementiir neaizstājami augsto tehnoloģiju, piemēram, jaunas enerģijas un materiālu, attīstībai, un tiem ir plaša pielietojuma vērtība tādās jomās kā aviācija, valsts aizsardzība un militārā rūpniecība. Mūsdienu karadarbības rezultāti liecina, ka kaujas laukā dominē retzemju ieroči, retzemju tehnoloģiju priekšrocības ir militāri tehnoloģiskas priekšrocības, un resursu esamība ir garantēta. Tāpēc retzemju metāli ir kļuvuši arī par stratēģiskiem resursiem, par kuriem konkurē lielākās ekonomikas visā pasaulē, un galvenās izejvielu stratēģijas, piemēram, retzemju metāli, bieži vien kļūst par valsts stratēģijām. Eiropa, Japāna, ASV un citas valstis un reģioni pievērš lielāku uzmanību galvenajiem materiāliem, piemēram, retzemju zemēm. 2008. gadā Amerikas Savienoto Valstu Enerģētikas departaments retzemju materiālus iekļāva kā "galveno materiālu stratēģiju"; 2010. gada sākumā Eiropas Savienība paziņoja par retzemju metālu stratēģiskās rezerves izveidi; 2007. gadā Japānas Izglītības, kultūras, zinātnes un tehnoloģiju ministrija, kā arī Ekonomikas, rūpniecības un tehnoloģiju ministrija jau bija ierosinājusi "Elementa stratēģijas plānu" un plānu "Reto metālu alternatīvie materiāli". Viņi ir veikuši nepārtrauktus pasākumus un politiku resursu rezervju, tehnoloģiskā progresa, resursu ieguves un alternatīvu materiālu meklējumos. Sākot ar šo rakstu, redaktors detalizēti iepazīstinās ar šo retzemju elementu svarīgajām un pat neaizstājamajām vēsturiskās attīstības misijām un lomām.
Terbijs pieder smago retzemju metālu kategorijai, ar zemu daudzumu Zemes garozā tikai 1,1 ppm.Terbija oksīdsveido mazāk nekā 0,01% no kopējā retzemju metālu daudzuma. Pat augsta itrija jonu tipa smagajā retzemju rūdā ar augstāko terbija saturu terbija saturs veido tikai 1,1–1,2% no kopējā retzemju daudzuma, norādot, ka tā pieder pie retzemju elementu kategorijas "cēls". Terbijs ir sudrabaini pelēks metāls ar elastību un samērā mīkstu tekstūru, ko var pārgriezt ar nazi; Kušanas temperatūra 1360 ℃, viršanas temperatūra 3123 ℃, blīvums 8229 4kg/m3. Vairāk nekā 100 gadus kopš terbija atklāšanas 1843. gadā tā trūkums un vērtība ilgu laiku ir kavējuši tā praktisko pielietojumu. Tikai pēdējo 30 gadu laikā terbijs ir parādījis savu unikālo talantu.
Terbija atklāšana
Tajā pašā laika posmā, kadlantānstika atklāts, zviedrs Karls G. Mosanders analizēja sākotnēji atklātoitrijsun 1842. gadā publicēja ziņojumu, precizējot, ka sākotnēji atklātā itrija zeme nebija viens elementārais oksīds, bet gan trīs elementu oksīds. 1843. gadā Mosanders atklāja terbija elementu, veicot pētījumus par itrija zemi. Viņš joprojām vienu no tiem nosauca par itrija zemi un vienu no tiemerbija oksīds. Tikai 1877. gadā tas tika oficiāli nosaukts par terbiju ar elementa simbolu Tb. Tā nosaukums cēlies no tā paša avota kā itrijs, kas cēlies no Iterbijas ciema netālu no Stokholmas, Zviedrijā, kur itrija rūda pirmo reizi tika atklāta. Terbija un divu citu elementu, lantāna un erbija, atklāšana pavēra otrās durvis retzemju elementu atklāšanai, iezīmējot to atklāšanas otro posmu. Pirmo reizi to attīrīja G. Urbans 1905. gadā.
Mossanders
Terbija pielietojums
Piemērošanaterbijspārsvarā ietver augsto tehnoloģiju jomas, kas ir tehnoloģiju ietilpīgi un zināšanu ietilpīgi progresīvi projekti, kā arī projekti ar ievērojamu ekonomisku labumu, ar pievilcīgām attīstības perspektīvām. Galvenās pielietojuma jomas ir šādas: (1) tiek izmantota jauktu retzemju metālu veidā. Piemēram, to izmanto kā retzemju komplekso mēslojumu un barības piedevu lauksaimniecībai. (2) Aktivators zaļajam pulverim trīs primārajos fluorescējošos pulveros. Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir jāizmanto trīs fosfora pamatkrāsas, proti, sarkanā, zaļā un zilā, ko var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Un terbijs ir neaizstājama sastāvdaļa daudzos augstas kvalitātes zaļos fluorescējošos pulveros. (3) Izmanto kā magnētisko optisko uzglabāšanas materiālu. Amorfā metāla terbija pārejas metālu sakausējuma plānās plēves ir izmantotas augstas veiktspējas magnētisko optisko disku ražošanai. (4) Magnētiskā optiskā stikla ražošana. Faraday rotējošais stikls, kas satur terbiju, ir galvenais materiāls rotatoru, izolatoru un cirkulācijas sūkņu ražošanā lāzertehnoloģijā. (5) Terbija disprozija feromagnetostriktīvā sakausējuma (TerFenol) izstrāde un attīstība ir pavērusi jaunus terbija pielietojumus.
Lauksaimniecībai un lopkopībai
Retzemju terbijsvar uzlabot labības kvalitāti un palielināt fotosintēzes ātrumu noteiktā koncentrācijas diapazonā. Terbija kompleksiem ir augsta bioloģiskā aktivitāte, un trīskāršajiem terbija kompleksiem Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O ir laba antibakteriāla un baktericīda iedarbība uz Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis un Escherichia coli, ar plaša spektra antibakteriālu iedarbību. īpašības. Šo kompleksu izpēte sniedz jaunu pētījumu virzienu mūsdienu baktericīdām zālēm.
Izmanto luminiscences jomā
Mūsdienu optoelektroniskajiem materiāliem ir jāizmanto trīs fosfora pamatkrāsas, proti, sarkanā, zaļā un zilā, ko var izmantot dažādu krāsu sintezēšanai. Un terbijs ir neaizstājama sastāvdaļa daudzos augstas kvalitātes zaļos fluorescējošos pulveros. Ja retzemju krāsainā TV sarkanā dienasgaismas pulvera rašanās ir veicinājusi pieprasījumu pēc itrija un eiropija, tad terbija pielietojumu un attīstību ir veicinājis retzemju trīs pamatkrāsu zaļais dienasgaismas pulveris lampām. Astoņdesmito gadu sākumā Philips izgudroja pasaulē pirmo kompakto enerģijas taupīšanas dienasgaismas spuldzi un ātri to popularizēja visā pasaulē. Tb3+joni var izstarot zaļo gaismu ar viļņa garumu 545nm, un gandrīz visi retzemju zaļie fluorescējošie pulveri izmanto terbiju kā aktivatoru.
Zaļais fluorescējošais pulveris, ko izmanto krāsu TV katodstaru lampām (CRT), vienmēr ir galvenokārt balstīts uz lētu un efektīvu cinka sulfīdu, bet terbija pulveris vienmēr ir izmantots kā projekcijas krāsu TV zaļais pulveris, piemēram, Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ un LaOBr: Tb3+. Izstrādājot liela ekrāna augstas izšķirtspējas televizoru (HDTV), tiek izstrādāti arī augstas veiktspējas zaļie fluorescējošie pulveri CRT. Piemēram, ārzemēs ir izstrādāts hibrīds zaļais fluorescējošais pulveris, kas sastāv no Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ un Y2SiO5: Tb3+, kuriem ir lieliska luminiscences efektivitāte pie liela strāvas blīvuma.
Tradicionālais rentgena fluorescējošais pulveris ir kalcija volframāts. 1970. un 1980. gados tika izstrādāti retzemju fluorescējošie pulveri sensibilizācijas ekrāniem, piemēram, terbija aktivētais lantāna sulfīda oksīds, terbija aktivētais lantāna bromīda oksīds (zaļajiem ekrāniem) un terbija aktivētais itrija sulfīda oksīds. Salīdzinot ar kalcija volframātu, retzemju fluorescējošais pulveris var samazināt pacientu rentgenstaru apstarošanas laiku par 80%, uzlabot rentgena filmu izšķirtspēju, pagarināt rentgenstaru lampu kalpošanas laiku un samazināt enerģijas patēriņu. Terbium tiek izmantots arī kā fluorescējošs pulvera aktivators medicīniskiem rentgenstaru uzlabošanas ekrāniem, kas var ievērojami uzlabot rentgenstaru pārveidošanas optiskos attēlos jutīgumu, uzlabot rentgena filmu skaidrību un ievērojami samazināt rentgena ekspozīcijas devu. stari uz cilvēka ķermeni (vairāk nekā par 50%).
Terbijstiek izmantots arī kā aktivators baltajā LED luminoforā, ko ierosina zilā gaisma jaunam pusvadītāju apgaismojumam. To var izmantot terbija alumīnija magnētisko optisko kristālu luminoforu ražošanai, izmantojot zilās gaismas diodes kā ierosmes gaismas avotus, un radītā fluorescence tiek sajaukta ar ierosmes gaismu, lai iegūtu tīri baltu gaismu.
Elektroluminiscējošie materiāli, kas izgatavoti no terbija, galvenokārt ietver cinka sulfīda zaļo fluorescējošo pulveri ar terbiju kā aktivatoru. Ultravioletā starojuma apstākļos terbija organiskie kompleksi var izstarot spēcīgu zaļo fluorescenci, un tos var izmantot kā plānslāņa elektroluminiscējošus materiālus. Lai gan ir panākts ievērojams progress retzemju organisko kompleksu elektroluminiscējošu plānu kārtiņu izpētē, joprojām pastāv zināma atšķirība no praktiskuma, un pētījumi par retzemju organisko kompleksu elektroluminiscējošām plānām kārtiņām un ierīcēm joprojām ir padziļināti.
Terbija fluorescences īpašības tiek izmantotas arī kā fluorescences zondes. Ofloksacīna terbija (Tb3+) kompleksa un dezoksiribonukleīnskābes (DNS) mijiedarbība tika pētīta, izmantojot fluorescences un absorbcijas spektrus, piemēram, ofloksacīna terbija (Tb3+) fluorescences zondi. Rezultāti parādīja, ka ofloksacīna Tb3+ zonde var veidot rievu saistīšanos ar DNS molekulām, un dezoksiribonukleīnskābe var ievērojami uzlabot ofloksacīna Tb3+ sistēmas fluorescenci. Pamatojoties uz šīm izmaiņām, var noteikt dezoksiribonukleīnskābi.
Magnētoptiskajiem materiāliem
Materiāli ar Faraday efektu, kas pazīstami arī kā magneto-optiskie materiāli, tiek plaši izmantoti lāzeros un citās optiskās ierīcēs. Ir divi izplatīti magnētisko optisko materiālu veidi: magnētiskie optiskie kristāli un magnētiskais optiskais stikls. Tostarp magneto-optiskajiem kristāliem (piemēram, itrija dzelzs granāts un terbija gallija granāts) ir regulējama darbības frekvence un augsta termiskā stabilitāte, taču tie ir dārgi un grūti izgatavojami. Turklāt daudziem magnētiski optiskiem kristāliem ar augstiem Faraday rotācijas leņķiem ir augsta absorbcija īso viļņu diapazonā, kas ierobežo to izmantošanu. Salīdzinot ar magnētiskajiem optiskajiem kristāliem, magnētiskā optiskā stikla priekšrocība ir augsta caurlaidība, un to ir viegli izgatavot lielos blokos vai šķiedrās. Pašlaik magneto-optiskie stikli ar augstu Faraday efektu galvenokārt ir stikli, kas leģēti ar retzemju jonu.
Izmanto magnētisko optisko uzglabāšanas materiāliem
Pēdējos gados, strauji attīstoties multimediju un biroja automatizācijai, pieaug pieprasījums pēc jauniem lielas ietilpības magnētiskajiem diskiem. Amorfā metāla terbija pārejas metālu sakausējuma plānās plēves ir izmantotas augstas veiktspējas magnētisko optisko disku ražošanai. Starp tiem TbFeCo sakausējuma plānajai plēvei ir vislabākā veiktspēja. Magnētoptiskie materiāli uz terbija bāzes ir ražoti plašā apjomā, un no tiem izgatavotie magnetooptiskie diski tiek izmantoti kā datora atmiņas komponenti, kuru uzglabāšanas ietilpība ir palielināta 10-15 reizes. To priekšrocības ir liela ietilpība un ātrs piekļuves ātrums, un tos var noslaucīt un pārklāt desmitiem tūkstošu reižu, ja tos izmanto augsta blīvuma optiskajiem diskiem. Tie ir svarīgi materiāli elektroniskās informācijas uzglabāšanas tehnoloģijā. Visbiežāk izmantotais magnetooptiskais materiāls redzamajās un tuvu infrasarkanajās joslās ir Terbija gallija granāta (TGG) monokristāls, kas ir labākais magnētiski optiskais materiāls Faraday rotatoru un izolatoru izgatavošanai.
Magnētiskajam optiskajam stiklam
Faraday magneto optiskajam stiklam ir laba caurspīdīgums un izotropija redzamajā un infrasarkanajā zonā, un tas var veidot dažādas sarežģītas formas. Ir viegli ražot liela izmēra izstrādājumus, un to var ievilkt optiskajās šķiedrās. Tāpēc tam ir plašas pielietojuma iespējas magnētisko optisko ierīču, piemēram, magnētisko optisko izolatoru, magnētisko optisko modulatoru un optisko šķiedru strāvas sensoru jomā. Pateicoties tā lielajam magnētiskajam momentam un mazajam absorbcijas koeficientam redzamajā un infrasarkanajā diapazonā, Tb3+ joni ir kļuvuši par plaši izmantotiem retzemju joniem magnētisko optiskajos stiklos.
Terbija disprozija feromagnetostriktīvs sakausējums
20. gadsimta beigās, nepārtraukti padziļinoties pasaules tehnoloģiskajai revolūcijai, strauji parādījās jauni retzemju pielietojuma materiāli. 1984. gadā Aiovas štata universitāte, ASV Enerģētikas departamenta Eimsas laboratorija un ASV Jūras spēku Virszemes ieroču pētniecības centrs (no kura ieradās vēlāk izveidotās Edge Technology Corporation (ET REMA) galvenais personāls) sadarbojās, lai izstrādātu jaunu retu. Zemes viedais materiāls, proti, terbija disprozija feromagnētisks magnetostriktīvs materiāls. Šim jaunajam viedajam materiālam ir lieliskas īpašības, kas ātri pārvērš elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Zemūdens un elektroakustiskie devēji, kas izgatavoti no šī milzīgā magnetostriktīvā materiāla, ir veiksmīgi konfigurēti jūras aprīkojumā, naftas urbumu noteikšanas skaļruņos, trokšņa un vibrācijas kontroles sistēmās, kā arī okeāna izpētes un pazemes sakaru sistēmās. Tāpēc, tiklīdz radās terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvs materiāls, tas saņēma plašu rūpnieciski attīstīto valstu uzmanību visā pasaulē. Edge Technologies Amerikas Savienotajās Valstīs sāka ražot terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvus materiālus 1989. gadā un nosauca tos par Terfenol D. Pēc tam Zviedrija, Japāna, Krievija, Apvienotā Karaliste un Austrālija izstrādāja arī terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvus materiālus.
No šī materiāla attīstības vēstures Amerikas Savienotajās Valstīs gan materiāla izgudrošana, gan tā agrīnie monopolistiskie pielietojumi ir tieši saistīti ar militāro nozari (piemēram, floti). Lai gan Ķīnas militārie un aizsardzības departamenti pamazām stiprina savu izpratni par šo materiālu. Tomēr, ievērojami palielinot Ķīnas visaptverošo nacionālo spēku, pieprasījums pēc 21. gadsimta militārās konkurences stratēģijas sasniegšanas un aprīkojuma līmeņa uzlabošanas noteikti būs ļoti steidzams. Tāpēc plaša terbija disprozija dzelzs milzu magnetostriktīvo materiālu izmantošana militārajās un valsts aizsardzības nodaļās būs vēsturiska nepieciešamība.
Īsāk sakot, daudzas lieliskas īpašībasterbijspadara to par daudzu funkcionālu materiālu neaizstājamu sastāvdaļu un neaizstājamu vietu dažās pielietojuma jomās. Tomēr augsto terbija cenu dēļ cilvēki ir pētījuši, kā izvairīties no terbija izmantošanas un samazināt to izmantošanu, lai samazinātu ražošanas izmaksas. Piemēram, retzemju magnetooptiskajos materiālos pēc iespējas vairāk jāizmanto arī lēts disprozija dzelzs kobalts vai gadolīnija terbija kobalts; Mēģiniet samazināt terbija saturu zaļajā fluorescējošā pulverī, kas jāizmanto. Cena ir kļuvusi par svarīgu faktoru, kas ierobežo terbija plašu izmantošanu. Bet daudzi funkcionālie materiāli bez tā nevar iztikt, tāpēc mums ir jāievēro princips "uz asmeni izmantot labu tēraudu" un jācenšas pēc iespējas ietaupīt terbija izmantošanu.
Publicēšanas laiks: 07.07.2023