Ховор газрын цэргийн материал - ховор газрын тербиум

Газрын ховор элементшинэ эрчим хүч, материал зэрэг өндөр технологийн хөгжилд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд сансар судлал, үндэсний батлан ​​хамгаалах, цэргийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарт өргөн хэрэглээний ач холбогдолтой. Орчин үеийн дайны үр дүнгээс харахад газрын ховор зэвсэг байлдааны талбарт давамгайлж, газрын ховор элементийн технологийн давуу тал нь цэргийн технологийн давуу талыг илэрхийлж, нөөцтэй байх нь баталгаатай байгааг харуулж байна. Иймээс газрын ховор элемент нь дэлхийн томоохон эдийн засагт өрсөлдөх стратегийн нөөц болж, ховор элемент зэрэг түүхий эдийн гол стратегиуд нь үндэсний стратеги болж хувирдаг. Европ, Япон, АНУ болон бусад улс орон, бүс нутгууд газрын ховор элемент зэрэг гол материалд илүү анхаарал хандуулдаг. 2008 онд газрын ховор материалыг АНУ-ын Эрчим хүчний яамнаас "гол материалын стратеги"-д оруулсан; 2010 оны эхээр Европын холбоо газрын ховор элементийн стратегийн нөөц байгуулах тухай зарласан; 2007 онд Японы Боловсрол, соёл, шинжлэх ухаан, технологийн яам, Эдийн засаг, аж үйлдвэр, технологийн яамнаас "Элементийн стратеги төлөвлөгөө", "Ховор металлын өөр материал"-ын төлөвлөгөөг аль хэдийн дэвшүүлсэн. Тэд нөөцийн нөөц, технологийн дэвшил, нөөцийг олж авах, өөр материал хайх чиглэлээр тасралтгүй арга хэмжээ, бодлогыг авч ирсэн. Энэхүү нийтлэлээс эхлэн редактор эдгээр газрын ховор элементийн хөгжлийн чухал, бүр зайлшгүй чухал үүрэг даалгавар, гүйцэтгэх үүргийн талаар дэлгэрэнгүй танилцуулах болно.

Тербиум Хүнд ховор элементийн ангилалд багтдаг бөгөөд дэлхийн царцдас дахь 1.1 ppm-ийн бага хэмжээгээр агуулагддаг.Тербиумын исэлгазрын ховор элементийн 0.01% хүрэхгүй хувийг эзэлдэг. Их итри ионы төрлийн хүнд ховор шороон хүдэрт ч гэсэн тербиумын агууламж хамгийн их байдаг ч тербийн агууламж нийт газрын ховор элементийн 1.1-1.2%-ийг л эзэлдэг нь газрын ховор элементийн "эрхэм" ангилалд багтаж байгааг харуулж байна. Тербиум нь уян хатан, харьцангуй зөөлөн бүтэцтэй мөнгөн саарал металл бөгөөд хутгаар тайрч болно; Хайлах цэг 1360 ℃, буцлах температур 3123 ℃, нягт 8229 4кг/м3. 1843 онд тербиумыг нээснээс хойш 100 гаруй жилийн турш түүний хомсдол, үнэ цэнэ нь практикт хэрэглэхэд удаан хугацаагаар саад болж байна. Сүүлийн 30 жилийн хугацаанд л тербиум өвөрмөц авьяасаа харуулсан.

Тербиумын нээлт

Үүнтэй ижил хугацаандлантаннээсэн бол Шведийн Карл Г.Мосандер анх нээсэн зүйлд дүн шинжилгээ хийжээиттриуммөн 1842 онд тайлангаа нийтэлж, анх илрүүлсэн иттриум дэлхий нь нэг элементийн исэл биш, харин гурван элементийн исэл байсан гэдгийг тодруулсан. 1843 онд Мосандер иттриум дэлхий дээр хийсэн судалгаагаар terbium элементийг нээсэн. Тэр нэгийг нь иттриум шороо, нэгийг нь нэрлэсэн хэвээрэрбийн исэл. Зөвхөн 1877 он хүртэл үүнийг албан ёсоор terbium гэж нэрлэж, Tb элементийн тэмдэгтэй болсон. Итриумын хүдэр анх нээсэн Шведийн Стокгольмын ойролцоох Иттерби тосгоноос гаралтай иттритэй ижил эх сурвалжаас гаралтай. Тербиум болон лантан, эрби гэсэн хоёр элементийг нээсэн нь газрын ховор элементийг илрүүлэх хоёр дахь хаалгыг нээж, тэдгээрийн нээлтийн хоёр дахь шатыг тэмдэглэв. Анх 1905 онд Г.Урбан цэвэршүүлсэн.

Моссандер

Тербиумын хэрэглээ

-ийн хэрэглээтербиумголдуу өндөр технологийн салбарууд болох технологи, мэдлэг шаардсан дэвшилтэт төслүүд, түүнчлэн эдийн засгийн үр өгөөжтэй, хөгжлийн сонирхол татахуйц төслүүдийг хамардаг. Хэрэглэх үндсэн талбарт: (1) газрын ховор элементийн холимог хэлбэрээр ашиглах. Тухайлбал, газар тариалангийн газрын ховор нийлмэл бордоо, тэжээлийн нэмэлт болгон ашигладаг. (2) Гурван үндсэн флюресцент нунтаг дахь ногоон нунтаг идэвхжүүлэгч. Орчин үеийн оптоэлектроник материалууд нь янз бүрийн өнгийг нэгтгэхэд ашиглаж болох улаан, ногоон, цэнхэр гэсэн гурван үндсэн өнгөт фосфорыг ашиглахыг шаарддаг. Мөн terbium нь олон өндөр чанартай ногоон флюресцент нунтагуудын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. (3) Соронзон оптик хадгалах материал болгон ашигладаг. Аморф металлын шилжилтийн металлын хайлш нимгэн хальсыг өндөр хүчин чадалтай соронзон оптик диск үйлдвэрлэхэд ашигласан. (4) Соронзон оптик шил үйлдвэрлэх. Тербиум агуулсан Фарадей эргэдэг шил нь лазер технологид эргүүлэгч, тусгаарлагч, эргэлтийн төхөөрөмж үйлдвэрлэх гол материал юм. (5) Terbium dysprosium ferromagnetostrictive хайлшийг (TerFenol) боловсруулж, хөгжүүлснээр terbium-ийн шинэ хэрэглээ нээгдэв.

 Газар тариалан, мал аж ахуйн зориулалттай

Ховор газрын тербиумургацын чанарыг сайжруулж, тодорхой концентрацийн хүрээнд фотосинтезийн хурдыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Тербиумын нэгдлүүд нь биологийн өндөр идэвхжилтэй бөгөөд тербиумын гурвалсан цогцолборууд болох Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O нь нянгийн эсрэг өргөн хүрээтэй, алтан стафилококк, бациллис, гэдэсний савханцрын эсрэг бактерийн эсрэг болон нян устгах сайн нөлөөтэй. шинж чанарууд. Эдгээр цогцолборыг судлах нь орчин үеийн нян устгах эмийн судалгааны шинэ чиглэлийг бий болгодог.

Гэрэлтүүлгийн салбарт ашигладаг

Орчин үеийн оптоэлектроник материалууд нь янз бүрийн өнгийг нэгтгэхэд ашиглаж болох улаан, ногоон, цэнхэр гэсэн гурван үндсэн өнгөт фосфорыг ашиглахыг шаарддаг. Мөн terbium нь олон өндөр чанартай ногоон флюресцент нунтагуудын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хэрэв газрын ховор элементийн өнгөт зурагт улаан флюресцент нунтаг үүссэн нь иттриум ба европийн эрэлтийг өдөөсөн бол тербиумын хэрэглээ, хөгжлийг чийдэнгийн гурван үндсэн өнгөт ногоон флюресцент нунтаг газрын ховор элементээр дэмжсэн. 1980-аад оны эхээр Philips дэлхийн анхны авсаархан эрчим хүчний хэмнэлттэй флюресцент чийдэнг зохион бүтээж, дэлхий даяар хурдан сурталчлав. Tb3+ионууд нь 545нм долгионы урттай ногоон гэрлийг ялгаруулж чаддаг ба бараг бүх газрын ховор ногоон флюресцент нунтагууд нь идэвхжүүлэгч болгон terbium ашигладаг.

Өнгөт телевизийн катодын цацрагийн хоолойд (CRT) ашигладаг ногоон флюресцент нунтаг нь үргэлж хямд, үр ашигтай цайрын сульфид дээр суурилдаг байсан ч тербиум нунтаг нь Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, мөн LaOBr: Tb3+. Том дэлгэцтэй өндөр нягтралтай телевизор (HDTV) хөгжихийн хэрээр CRT-д зориулсан өндөр хүчин чадалтай ногоон флюресцент нунтагууд бас бий болж байна. Тухайлбал, өндөр гүйдлийн нягтралд маш сайн гэрэлтэх үр ашигтай Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, Y2SiO5: Tb3+-аас бүрдсэн эрлийз ногоон флюресцент нунтагыг гадаадад боловсруулсан.

Уламжлалт рентген флюресцент нунтаг бол кальцийн гянт болд юм. 1970-1980-аад онд мэдрэмтгий болгох дэлгэцийн ховор флюресцент нунтаг болох тербиум идэвхижүүлсэн лантан сульфидын исэл, тербиум идэвхижүүлсэн лантан бромидын исэл (ногоон дэлгэцийн хувьд), тербиум идэвхижүүлсэн иттриум сульфидын исэл зэрэг бүтээгдсэн. Кальцийн вольдболдтой харьцуулахад газрын ховор флюресцент нунтаг нь өвчтөний рентген туяанд өртөх хугацааг 80%-иар бууруулж, рентген хальсны нягтралыг сайжруулж, рентген гуурсын ашиглалтын хугацааг уртасгаж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулдаг. Тербиумыг мөн эмнэлгийн рентген туяаг сайжруулах дэлгэцийн флюресцент нунтаг идэвхжүүлэгч болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь рентген туяаг оптик дүрс болгон хувиргах мэдрэмжийг ихээхэн сайжруулж, рентген хальсны тод байдлыг сайжруулж, рентген туяаны өртөлтийн тунг эрс бууруулдаг. хүний ​​биед цацраг туяа (50% -иас дээш).

ТербиумМөн хагас дамжуулагчийн шинэ гэрэлтүүлэгт цэнхэр гэрлээр өдөөгдсөн цагаан LED фосфорын идэвхжүүлэгч болгон ашигладаг. Цэнхэр гэрэл ялгаруулах диодыг өдөөх гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглан тербиум хөнгөн цагаан соронзон оптик болор фосфор үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох ба үүссэн флюресценцийг өдөөх гэрэлтэй хольж цэвэр цагаан гэрэл үүсгэдэг.

Тербиумаар хийсэн электролюминесцент материалд голчлон цайрын сульфидын ногоон флюресцент нунтаг, идэвхжүүлэгч болгон тербиум орно. Хэт ягаан туяаны цацрагийн дор тербиумын органик цогцолборууд нь хүчтэй ногоон флюресцент ялгаруулж, нимгэн хальсан цахилгаан гэрэлтэгч материал болгон ашиглаж болно. Газрын ховор элементийн органик нийлмэл электролюминесцент нимгэн хальсыг судлахад ихээхэн ахиц дэвшил гарсан хэдий ч практик талаасаа тодорхой зөрүүтэй байсаар байгаа бөгөөд газрын ховор органик нийлмэл цахилгаан гэрэлтдэг нимгэн хальс, төхөөрөмжүүдийн судалгаа гүнзгийрсэн хэвээр байна.

Тербиумын флюресценцийн шинж чанарыг мөн флюресценцийн датчик болгон ашигладаг. Офлоксацин тербиум (Tb3+) цогцолбор ба дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) хоорондын харилцан үйлчлэлийг офлоксацин тербиумын (Tb3+) флюресценцийн мэдрэгч гэх мэт флюресценц ба шингээлтийн спектр ашиглан судалсан. Үр дүн нь офлоксацин Tb3+зонд нь ДНХ-ийн молекулуудтай ховил үүсгэж, дезоксирибонуклеины хүчил нь офлоксацин Tb3+системийн флюресценцийг мэдэгдэхүйц сайжруулж болохыг харуулсан. Энэ өөрчлөлтийг үндэслэн дезоксирибонуклеины хүчлийг тодорхойлж болно.

Соронзон оптик материалын хувьд

Соронзон-оптик материал гэж нэрлэгддэг Фарадей эффекттэй материалыг лазер болон бусад оптик төхөөрөмжид өргөн ашигладаг. Соронзон оптик материалын хоёр нийтлэг төрөл байдаг: соронзон оптик талст ба соронзон оптик шил. Тэдгээрийн дотроос соронзон-оптик талстууд (иттриум төмрийн анар, галлий тербийн анар гэх мэт) нь тохируулгатай ажиллах давтамж, өндөр дулааны тогтвортой байдал зэрэг давуу талтай боловч тэдгээр нь үнэтэй бөгөөд үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг. Нэмж дурдахад Фарадей эргүүлэх өнцөг бүхий олон соронзон-оптик талстууд нь богино долгионы мужид өндөр шингээлттэй байдаг нь тэдний хэрэглээг хязгаарладаг. Соронзон оптик талстуудтай харьцуулахад соронзон оптик шил нь өндөр дамжуулалтын давуу талтай бөгөөд том блок эсвэл утас хийхэд хялбар байдаг. Одоогийн байдлаар Фарадейгийн өндөр эффекттэй соронзон-оптик шилнүүд нь голчлон газрын ховор ион агуулсан шил юм.

Соронзон оптик хадгалах материалд ашигладаг

Сүүлийн жилүүдэд мультимедиа болон оффисын автоматжуулалт хурдацтай хөгжихийн хэрээр шинэ өндөр хүчин чадалтай соронзон дискний эрэлт нэмэгдэж байна. Аморф металлын шилжилтийн металлын хайлш нимгэн хальсыг өндөр хүчин чадалтай соронзон оптик диск үйлдвэрлэхэд ашигласан. Тэдгээрийн дотроос TbFeCo хайлшны нимгэн хальс нь хамгийн сайн гүйцэтгэлтэй байдаг. Тербид суурилсан соронзон-оптик материалыг их хэмжээгээр үйлдвэрлэж, тэдгээрээр хийсэн соронзон-оптик дискийг компьютерийн санах ойн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж, хадгалах багтаамжийг 10-15 дахин нэмэгдүүлсэн. Эдгээр нь том багтаамжтай, хурдан нэвтрэх хурдтай давуу талтай бөгөөд өндөр нягтралтай оптик дискэнд ашиглахад хэдэн арван мянган удаа арчиж, бүрэх боломжтой. Эдгээр нь цахим мэдээлэл хадгалах технологийн чухал материал юм. Үзэгдэх ба ойрын хэт улаан туяаны зурваст хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг соронзон-оптик материал бол Terbium Gallium Garnet (TGG) дан болор бөгөөд энэ нь Фарадей эргүүлэгч ба тусгаарлагчийг үйлдвэрлэхэд хамгийн сайн соронзон-оптик материал юм.

Соронзон оптик шилний хувьд

Фарадей соронзон оптик шил нь харагдахуйц болон хэт улаан туяаны бүсэд сайн ил тод, изотропи шинж чанартай бөгөөд янз бүрийн нарийн төвөгтэй хэлбэрийг үүсгэж чаддаг. Энэ нь том хэмжээтэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хялбар бөгөөд оптик утас руу татах боломжтой. Тиймээс энэ нь соронзон оптик тусгаарлагч, соронзон оптик модулятор, шилэн кабелийн гүйдлийн мэдрэгч зэрэг соронзон оптик төхөөрөмжүүдэд өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байна. Үзэгдэх болон хэт улаан туяаны муж дахь соронзон момент нь том, шингээлтийн коэффициент бага тул Tb3+ионууд нь соронзон оптик шилнүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг газрын ховор ионууд болсон.

Terbium dysprosium ferromagnetostrictive хайлш

20-р зууны төгсгөлд дэлхийн технологийн хувьсгал тасралтгүй гүнзгийрч, газрын ховор элементийн хэрэглээний шинэ материалууд хурдацтай гарч ирэв. 1984 онд Айова мужийн их сургууль, АНУ-ын Эрчим хүчний яамны Амес лаборатори, АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн гадаргын зэвсгийн судалгааны төв (хожим байгуулагдсан Edge Technology Corporation (ET REMA)-ийн үндсэн ажилтнууд эндээс ирсэн) хамтран шинэ ховор . дэлхийн ухаалаг материал, тухайлбал terbium dysprosium ферромагнит соронзон соронзон материал. Энэхүү шинэ ухаалаг материал нь цахилгаан энергийг хурдан механик энерги болгон хувиргах гайхалтай шинж чанартай. Энэхүү аварга соронзон соронзон материалаар хийсэн усан болон цахилгаан-акустик хувиргагчийг тэнгисийн цэргийн тоног төхөөрөмж, газрын тосны худаг илрүүлэх чанга яригч, дуу чимээ, чичиргээний хяналтын систем, далайн хайгуул, газар доорх холбооны системд амжилттай тохируулсан. Иймээс тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронз стриктив материал гарч ирэнгүүт дэлхийн аж үйлдвэржсэн орнуудын анхаарлыг ихэд татав. АНУ-ын Edge Technologies компани 1989 онд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг үйлдвэрлэж эхэлсэн бөгөөд тэдгээрийг Терфенол Д гэж нэрлэсэн. Дараа нь Швед, Япон, Орос, Их Британи, Австрали зэрэг улсууд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг бүтээжээ.

АНУ-д энэ материалын хөгжлийн түүхээс харахад уг материалыг зохион бүтээсэн болон түүний анхны монополь хэрэглээний аль аль нь цэргийн үйлдвэртэй (тухайлбал, тэнгисийн цэргийн флот) шууд холбоотой байдаг. Хэдийгээр Хятадын цэргийн болон батлан ​​хамгаалах яам энэ материалын талаарх ойлголтоо аажмаар бэхжүүлж байна. Гэсэн хэдий ч Хятадын үндэсний бүх талын хүчин чадал мэдэгдэхүйц нэмэгдэж байгаа тул 21-р зууны цэргийн өрсөлдөх стратегид хүрэх, техник хэрэгслийн түвшинг сайжруулах шаардлага маш чухал болох нь гарцаагүй. Иймд тербиум диспрозиум төмрийн аварга соронзон соронзон материалыг цэргийн болон үндэсний батлан ​​хамгаалах яамд өргөнөөр ашиглах нь түүхэн шаардлага байх болно.

Товчхондоо, -ийн олон гайхалтай шинж чанаруудтербиумүүнийг олон функциональ материалын зайлшгүй гишүүн болгож, зарим хэрэглээний талбарт орлуулшгүй байр суурь болгоно. Гэвч тербиумын үнэ өндөр байгаа тул үйлдвэрлэлийн өртгийг бууруулахын тулд тербиумын хэрэглээнээс хэрхэн зайлсхийх, багасгах талаар судалж байна. Жишээлбэл, газрын ховор соронзон-оптик материалууд нь хямд үнэтэй диспрозиум төмрийн кобальт эсвэл гадолиниум тербийн кобальтыг аль болох ихээр ашиглах; Хэрэглэх ёстой ногоон флюресцент нунтаг дахь terbium-ийн агууламжийг багасгахыг хичээ. Үнэ нь тербиумын өргөн хэрэглээг хязгаарлах чухал хүчин зүйл болсон. Гэхдээ олон тооны функциональ материалыг үүнгүйгээр хийх боломжгүй тул бид "иргэн дээр сайн ган ашиглах" зарчмыг баримталж, тербиумын хэрэглээг аль болох хэмнэхийг хичээх хэрэгтэй.