Retzemju nanomateriālu retzemju elementiem ir unikāla 4F apakšslāņa elektroniskā struktūra, liels atomu magnētiskais moments, spēcīga griešanās orbīta savienošana un citas īpašības, kā rezultātā tiek iegūtas ļoti bagātīgas optiskās, elektriskās, magnētiskās un citas īpašības. Tie ir neaizstājami stratēģiski materiāli visā pasaulē, lai pārveidotu tradicionālās nozares un attīstītu augsto tehnoloģiju, un tie ir pazīstami kā “jaunu materiālu dārgumu nams”.
Papildus pielietojumam tradicionālajās jomās, piemēram, metalurģijas mašīnās, naftas ķīmijas, stikla keramikas un gaismas tekstilizstrādājumos,retzemjuir arī galvenie atbalsta materiāli topošajās jomās, piemēram, tīra enerģija, lieli transportlīdzekļi, jauni enerģijas transportlīdzekļi, pusvadītāju apgaismojums un jauni displeji, kas ir cieši saistīti ar cilvēka dzīvību.
Pēc gadu desmitiem ilgas attīstības retu zemē saistītu pētījumu uzmanības centrā ir attiecīgi mainoties no vienas augstas tīrības retu zemes kausēšanas un atdalīšanas uz reto zemju augsto tehnoloģiju pielietojumu magnētismā, optikā, elektrībā, enerģijas uzkrāšanā, katalīzē, biomedicīnā un citās jomās. No vienas puses, materiālu sistēmā ir lielāka tendence uz retzemju kompozītmateriāliem; No otras puses, morfoloģijas izteiksmē tas vairāk koncentrējas uz zemas dimensijas funkcionāliem kristāla materiāliem. Īpaši attīstot mūsdienīgu nanozinātni, apvienojot nanomateriālu mazo izmēru efektus, kvantu efektus, virsmas efektus un saskarnes efektus ar retzemju elementu, retzemju nanomateriālu unikālajām elektroniskās slāņa struktūras īpašībām, kas atšķiras no tradicionālajiem materiāliem, kas ir tradicionālo materiālu izcilā veiktspēja, kas ir lielāka retu zemju izstrāde, un vēl vairāk paplašina tā pielietojumu tradicionālo materiālu un jaunu augstas tehnoloģiju ražošanas jomā.
Pašlaik galvenokārt ir šādi ļoti daudzsološi retzemju nanomateriāli, proti, retzemju nano luminiscējošie materiāli, retzemju nano katalītiskie materiāli, retzemju nano magnētiskie materiāli,Nano cerija oksīdsUltravioletā ekranēšanas materiāli un citi nano funkcionālie materiāli.
Nr.1Retzemju nano luminiscējošie materiāli
01. Retzemju organiskie-inorganiskie hibrīda luminiscējošie nanomateriāli
Kompozītmateriāli apvieno dažādas funkcionālās vienības molekulārā līmenī, lai sasniegtu papildinošas un optimizētas funkcijas. Organiskajam neorganiskajam hibrīdam materiālam ir organisko un neorganisko komponentu funkcijas, kas parāda labu mehānisko stabilitāti, elastību, termisko stabilitāti un lielisku apstrādājamību.
RetzemeKompleksiem ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta krāsu tīrība, satraukuma stāvokļa ilgums, augsta kvantu raža un bagātīgas emisijas spektra līnijas. Tos plaši izmanto daudzos laukos, piemēram, displejā, optiskā viļņvada pastiprināšanā, cietvielu lāzeros, biomarķierā un pretvalstī. Tomēr zemā fototermālā stabilitāte un slikta retzemju kompleksu apstrādājamība nopietni kavē to pielietojumu un veicināšanu. Retu zemes kompleksu apvienošana ar neorganiskām matricām ar labām mehāniskām īpašībām un stabilitāte ir efektīvs veids, kā uzlabot retzemju kompleksu luminiscējošās īpašības.
Kopš retzemju organiskā neorganiskā hibrīda materiāla attīstības to attīstības tendences parāda šādas īpašības:
① Hibrīda materiālam, kas iegūts, izmantojot ķīmisko dopinga metodi, ir stabili aktīvie komponenti, liels dopinga daudzums un vienmērīgs komponentu sadalījums;
② Pārveidošana no atsevišķiem funkcionāliem materiāliem uz daudzfunkcionāliem materiāliem, izstrādājot daudzfunkcionālus materiālus, lai to pielietojums būtu plašāks;
③ Matrica ir daudzveidīga, sākot no galvenokārt silīcija dioksīda līdz dažādiem substrātiem, piemēram, titāna dioksīdu, organiskajiem polimēriem, māliem un jonu šķidrumiem.
02. Balta LED retzemju luminiscējošais materiāls
Salīdzinot ar esošajām apgaismojuma tehnoloģijām, pusvadītāju apgaismojuma produktiem, piemēram, gaismas diodēm (LED), ir tādas priekšrocības kā ilgs kalpošanas laiks, zema enerģijas patēriņš, augsta gaismas efektivitāte, bez dzīvsudraba, bez UV un stabila darbība. Tos uzskata par "ceturtās paaudzes gaismas avotu" pēc kvēlspuldzēm, dienasgaismas spuldzēm un augstas stiprības gāzes izlādes lampām (HIDS).
Baltā LED sastāv no mikroshēmām, substrātiem, fosforiem un autovadītājiem. Retzemju dienasgaismas pulverim ir izšķiroša loma baltās LED veiktspējā. Pēdējos gados uz baltajām LED fosforiem ir veikts liels daudz pētījumu darbu, un ir panākts lielisks progress:
① Jauna veida fosfora izstrāde, ko satrauc Zilais LED (460M), ir veikusi yao2ce (YAG: CE) dopinga un modifikācijas pētījumu, ko izmanto zilās LED mikroshēmās, lai uzlabotu gaismas efektivitāti un krāsu atveidošanu;
② Jaunu fluorescējošu pulveru izstrāde, ko ierosina ultravioletā gaisma (400 m) vai ultravioletā gaisma (360 mm), ir sistemātiski izpētījusi sarkanā un zaļā zila dienasgaismas pulveru sastāvu, struktūru un spektrālās īpašības, kā arī trīs dienasgaismas pulveru atšķirīgās attiecības, lai iegūtu balto krāsu ar dažādu krāsu temperatūru;
Tālāk ir veikts turpmāks darbs zinātniskos jautājumos fluorescējoša pulvera sagatavošanas procesā, piemēram, sagatavošanas procesa ietekme uz plūsmu, lai nodrošinātu dienasgaismas pulvera kvalitāti un stabilitāti.
Turklāt baltā gaisma LED galvenokārt pieņem jauktu fluorescējoša pulvera un silikona iepakojuma procesu. Sakarā ar slikto fluorescējošā pulvera siltumvadītspēju, ierīce uzkarsēs ilgstoša darba laika dēļ, izraisot silikona novecošanos un saīsinot ierīces kalpošanas laiku. Šī problēma ir īpaši nopietna lieljaudas baltās gaismas gaismas diodes. Attālais iepakojums ir viens no veidiem, kā atrisināt šo problēmu, piestiprinot fluorescējošu pulveri substrātam un atdalot to no zilā LED gaismas avota, tādējādi samazinot mikroshēmas radīto siltuma ietekmi uz dienasgaismas pulvera luminiscējošo veiktspēju. Ja retzemju fluorescējošās keramikas īpašības ir augstas siltumvadītspējas, augsta izturības pret koroziju, augstu stabilitāti un lielisku optisko izejas veiktspēju, tie var labāk izpildīt lieljaudas baltās LED pielietojuma prasības ar augstu enerģijas blīvumu. Mikro nano pulveri ar augstu saķepināšanas aktivitāti un augstu izkliedei ir kļuvuši par svarīgu priekšnoteikumu augstas caurspīdīguma retzemju optiskās funkcionālās keramikas sagatavošanai ar augstu optisko izejas veiktspēju.
03
Upconversion luminiscence ir īpašs luminiscences procesa veids, kam raksturīga vairāku zemas enerģijas fotonu absorbcija ar luminiscējošiem materiāliem un augstas enerģijas fotonu emisijas ģenerēšana. Salīdzinot ar tradicionālajām organisko krāsvielu molekulām vai kvantu punktiem, retzemju augšupvērstās luminiscējošās nanomateriālu ir daudz priekšrocību, piemēram, lielas pretstoksu maiņas, šauras emisijas joslas, laba stabilitāte, zema toksicitāte, augsta audu iespiešanās dziļums un zema spontāna fluorescences traucējumi. Viņiem ir plašas piemērošanas iespējas biomedicīnas jomā.
Pēdējos gados retzemju augšupvērstās luminiscējošās nanomateriālas ir ievērojami progresējušas sintēzē, virsmas modifikācijā, virsmas funkcionalizācijā un biomedicīnas lietojumos. Cilvēki uzlabo materiālu luminiscences veiktspēju, optimizējot to sastāvu, fāzes stāvokli, lielumu utt. Nanoskalā un apvienojot serdes/apvalka struktūru, lai samazinātu luminiscences slāpēšanas centru, lai palielinātu pārejas varbūtību. Pēc ķīmiskām modifikācijām izveidojiet tehnoloģijas ar labu bioloģisko savietojamību, lai samazinātu toksicitāti, un attīstīt attēlveidošanas metodes augšupvērstības luminiscējošām dzīvām šūnām un in vivo; Izstrādājiet efektīvas un drošas bioloģiskās savienošanas metodes, pamatojoties uz dažādu pielietojumu vajadzībām (imūno noteikšanas šūnas, in vivo fluorescences attēlveidošana, fotodinamiskā terapija, fototermiskā terapija, fotoattēlu kontrolētas zāles utt.).
Šim pētījumam ir milzīgs pielietojuma potenciāls un ekonomiskie ieguvumi, un tam ir būtiska zinātniska nozīme nanomedicīnas attīstībā, cilvēku veselības veicināšanā un sociālajā progresā.
Nr.2 retzemju nano magnētiskie materiāli
Retzemju pastāvīgo magnētu materiāli ir izgājuši trīs attīstības posmus: SMCO5, SM2CO7 un ND2FE14B. Kā ātrs rūdīts NDFEB magnētiskais pulveris savienotiem pastāvīgiem magnēta materiāliem, graudu lielums svārstās no 20 nm līdz 50 nm, padarot to par tipisku nanokristālisku retzemju pastāvīgo magnētu materiālu.
Retzemju nanomagnētiskajiem materiāliem ir maza izmēra, viena domēna struktūras un augsta piespiešanas īpašības. Magnētisko ierakstīšanas materiālu izmantošana var uzlabot signāla un trokšņa attiecību un attēla kvalitāti. Sakarā ar nelielu izmēru un augsto uzticamību, tā izmantošana mikro motoros sistēmās ir svarīgs virziens jaunās paaudzes aviācijas, kosmosa un jūras motoru attīstībai. Magnētiskajai atmiņai, magnētiskajam šķidrumam, milzu magneto pretestības materiāliem, veiktspēju var ievērojami uzlabot, padarot ierīces kļūst augstas veiktspējas un miniaturizētas.
Nr.3Retzemju nanokatalītiskie materiāli
Retzemju katalītiskie materiāli ir saistīti ar gandrīz visām katalītiskajām reakcijām. Virsmas ietekmes, tilpuma efektu un kvantu lieluma ietekmes dēļ retzemju nanotehnoloģija arvien vairāk piesaistīja uzmanību. Daudzās ķīmiskajās reakcijās tiek izmantoti retzemju katalizatori. Ja tiek izmantoti retzemju nanokatalizatori, katalītiskā aktivitāte un efektivitāte tiks ievērojami uzlabota.
Retzemju nanokatalizatorus parasti izmanto automobiļu izplūdes gāzu naftas katalītiskajā plaisāšanā un attīrīšanas apstrādē. Visbiežāk izmantotie retzemju nanokatalītiskie materiāli irIzpilddirektorsunLA2O3, ko var izmantot kā katalizatorus un veicinātājus, kā arī katalizatora pārvadātājus.
Nr.4Nano cerija oksīdsultravioletā ekranēšanas materiāls
Nano cerija oksīds ir pazīstams kā trešās paaudzes ultravioletā izolācijas līdzeklis ar labu izolācijas efektu un lielu caurlaidību. Kosmētikā zema katalītiskā aktivitāte Nano Ceria jāizmanto kā UV izolācijas līdzeklis. Tāpēc tirgus uzmanība un nano cerija oksīda ultravioletā ekranēšanas materiālu uzmanība un atpazīšana ir augsta. Nepārtrauktajai integrētās shēmas integrācijas uzlabošanai ir nepieciešami jauni materiāli integrētām shēmu ražošanas procesiem. Jauniem materiāliem ir augstākas prasības šķidrumu pulēšanai, un pusvadītāju retzemju pulēšanas šķidrumiem ir jāizpilda šī prasība ar ātrāku pulēšanas ātrumu un mazāku pulēšanas tilpumu. Nano retzemju pulēšanas materiāliem ir plašs tirgus.
Ievērojamais automašīnu īpašumtiesību pieaugums ir izraisījis nopietnu gaisa piesārņojumu, un automašīnu izplūdes attīrīšanas katalizatoru uzstādīšana ir visefektīvākais veids, kā kontrolēt izplūdes piesārņojumu. Nano cerija cirkonija kompozītmateriālu oksīdiem ir liela nozīme astes gāzes attīrīšanas kvalitātes uzlabošanā.
Nr.5 Citi nano funkcionālie materiāli
01. Retzemju nano keramikas materiāli
Nano keramikas pulveris var ievērojami samazināt saķepināšanas temperatūru, kas ir 200 ℃ ~ 300 ℃ zemāka nekā nav keramikas pulveris ar tādu pašu sastāvu. Nano izpilddirektora pievienošana keramikai var samazināt saķepināšanas temperatūru, kavēt režģa augšanu un uzlabot keramikas blīvumu. Pievienojot retzemju elementus, piemēram,Y2o3, Izpilddirektors2, or LA2O3 to Zro2var novērst augstas temperatūras fāžu pārveidi un ZRO2 apkopošanu un iegūt ZRO2 fāzes transformācijas rūdītus keramikas strukturālos materiālus.
Elektroniskā keramika (elektroniski sensori, PTC materiāli, mikroviļņu materiāli, kondensatori, termistori utt.), Kas sagatavoti, izmantojot ultrafine vai Nanoscale CEO2, Y2O3,ND2O3, Sm2O3utt. Ir uzlabojušās elektriskās, termiskās un stabilitātes īpašības.
Retu zemes aktivizētu fotokatalītisko kompozītmateriālu pievienošana glazūras formulai var sagatavot retzemju antibakteriālo keramiku.
02.Rare Earth Nano plānas plēves materiāli
Izstrādājot zinātni un tehnoloģiju, produktu veiktspējas prasības kļūst arvien stingrākas, kurām nepieciešama īpaši smalka, īpaši plāna, īpaši augsta blīvuma un īpaši aizpildīšanas produktu. Pašlaik ir izstrādātas trīs galvenās retzemju nano filmu kategorijas: retzemju kompleksu nano filmas, retzemju oksīda nano filmas un retzemju nano sakausējumu filmas. Retzemju nano filmām ir arī svarīga loma informācijas nozarē, katalīzē, enerģētikā, transportā un dzīves medicīnā.
Secinājums
Ķīna ir galvenā retzemju resursu valsts. Retzemju nanomateriālu izstrāde un pielietošana ir jauns veids, kā efektīvi izmantot retzemju resursus. Lai paplašinātu retzemju retzemju pielietojuma apjomu un veicinātu jaunu funkcionālu materiālu izstrādi, materiālu teorijā jāizveido jauna teorētiskā sistēma, lai apmierinātu pētniecības vajadzības nanoskalā, padarot retzemju nanomateriālus, kuriem ir labāka veiktspēja, un tas varētu parādīties jaunu īpašību un funkciju parādīšanos.
Pasta laiks: maijs-29-2023