Газрын ховор наноматериалууд Газрын ховор элемент нь 4f дэд давхаргын электрон бүтэцтэй, том атомын соронзон момент, хүчтэй эргэх тойрог зам болон бусад шинж чанартай байдаг тул оптик, цахилгаан, соронзон болон бусад шинж чанарууд нь маш баялаг юм. Эдгээр нь дэлхийн улс орнуудын уламжлалт аж үйлдвэрийг өөрчлөх, өндөр технологийг хөгжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай стратегийн материал бөгөөд "шинэ материалын эрдэнэсийн өргөө" гэгддэг.
Металлургийн машин, нефть хими, шилэн керамик, хөнгөн нэхмэл эдлэл зэрэг уламжлалт салбарт ашиглахаас гаднагазрын ховор элементМөн хүний амьдралтай нягт холбоотой цэвэр эрчим хүч, том оврын тээврийн хэрэгсэл, шинэ эрчим хүчний машин, хагас дамжуулагч гэрэлтүүлэг, шинэ дэлгэц зэрэг шинээр гарч ирж буй салбаруудад туслах гол материал юм.
Хэдэн арван жилийн хөгжлийн дараа газрын ховор элементтэй холбоотой судалгааны гол зорилго нь нэг өндөр цэвэршилттэй газрын ховор элементийг хайлуулах, ялгахаас эхлээд соронзон, оптик, цахилгаан эрчим хүч, эрчим хүч хадгалах, катализ, биоанагаах ухаан зэрэгт газрын ховор элементийг өндөр технологийн хэрэглээ болгон өөрчлөхөд шилжсэн. болон бусад салбарууд. Нэг талаас, материалын системд газрын ховор нийлмэл материал руу чиглэх хандлага их байна; Нөгөө талаас морфологийн хувьд бага хэмжээст функциональ болор материалд илүү анхаардаг. Ялангуяа орчин үеийн нано шинжлэх ухаан хөгжиж, нано материалын жижиг хэмжээний эффект, квант эффект, гадаргуугийн эффект, интерфейсийн нөлөөг газрын ховор элементийн электрон давхаргын бүтцийн өвөрмөц онцлогтой хослуулснаар газрын ховор элементийн наноматериалууд нь уламжлалт материалаас ялгаатай олон шинэ шинж чанарыг харуулдаг. газрын ховор материалын маш сайн гүйцэтгэл, Уламжлалт материал болон шинэ өндөр технологийн үйлдвэрлэлийн салбарт хэрэглээгээ улам өргөжүүлнэ.
Одоогийн байдлаар дараах өндөр ирээдүйтэй газрын ховор нано материалууд, тухайлбал газрын ховор нано гэрэлтдэг материал, газрын ховор нано катализатор материал, газрын ховор нано соронзон материал,наноцерийн исэлхэт ягаан туяанаас хамгаалах материал болон бусад нано функциональ материал.
No1Газрын ховор нано гэрэлтдэг материал
01. Газрын ховор органик-органик бус эрлийз гэрэлтэгч наноматериалууд
Нийлмэл материалууд нь нэмэлт, оновчтой функцийг бий болгохын тулд өөр өөр функциональ нэгжүүдийг молекулын түвшинд нэгтгэдэг. Органик органик бус эрлийз материал нь органик болон органик бус бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд механик тогтвортой байдал, уян хатан чанар, дулааны тогтвортой байдал, маш сайн боловсруулалттай байдаг.
Ховор шорооцогцолборууд нь өнгөний өндөр цэвэршилттэй, өдөөгдсөн төлөвийн урт наслалт, өндөр квантын гарц, ялгаралтын спектрийн шугам зэрэг олон давуу талтай. Эдгээрийг дэлгэц, оптик долгион хөтлүүр олшруулах, хатуу төлөвт лазер, биомаркер, хуурамчаар үйлдэхээс урьдчилан сэргийлэх гэх мэт олон салбарт өргөнөөр ашигладаг. Гэсэн хэдий ч газрын ховор элементийн фототермийн тогтвортой байдал бага, боловсруулалт муу байгаа нь тэдгээрийг ашиглах, сурталчлахад ноцтой саад учруулж байна. Механик шинж чанар сайтай, тогтвортой байдал сайтай органик бус матрицтай газрын ховор элементийг хослуулах нь газрын ховор элементийн гэрэлтэх шинж чанарыг сайжруулах үр дүнтэй арга юм.
Газрын ховор органик органик бус эрлийз материал бий болсноос хойш тэдгээрийн хөгжлийн чиг хандлага нь дараах шинж чанаруудыг харуулж байна.
① Химийн допингийн аргаар олж авсан эрлийз материал нь тогтвортой идэвхтэй найрлагатай, допингийн хэмжээ өндөр, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жигд тархалттай;
② Нэг функцтэй материалаас олон үйлдэлт материал болгон хувиргах, тэдгээрийн хэрэглээг илүү өргөн цар хүрээтэй болгохын тулд олон үйлдэлт материалыг хөгжүүлэх;
③ Матриц нь үндсэн цахиураас эхлээд титаны давхар исэл, органик полимер, шавар, ионы шингэн зэрэг янз бүрийн субстрат хүртэл олон янз байдаг.
02. Цагаан LED ховор шороон гэрэлтэгч материал
Одоо байгаа гэрэлтүүлгийн технологитой харьцуулахад гэрэл ялгаруулах диод (LED) зэрэг хагас дамжуулагч гэрэлтүүлгийн бүтээгдэхүүнүүд нь удаан эдэлгээтэй, эрчим хүч бага зарцуулдаг, гэрэлтүүлгийн үр ашиг өндөртэй, мөнгөн усгүй, хэт ягаан туяанд өртөөгүй, тогтвортой ажиллах зэрэг давуу талуудтай. Эдгээр нь улайсдаг чийдэн, флюресцент чийдэн, өндөр бат бэх хий ялгаруулах чийдэнгийн (HIDs) дараа "дөрөв дэх үеийн гэрлийн эх үүсвэр" гэж тооцогддог.
Цагаан LED нь чип, субстрат, фосфор, драйверуудаас бүрдэнэ. Ховор газрын флюресцент нунтаг нь цагаан LED-ийн гүйцэтгэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Сүүлийн жилүүдэд цагаан LED фосфорын талаар их хэмжээний судалгааны ажил хийгдэж, маш сайн ахиц дэвшил гарсан.
① Цэнхэр LED (460м)-ээр өдөөгдсөн шинэ төрлийн фосфорыг бүтээх нь гэрлийн үр ашиг, өнгөт дүрслэлийг сайжруулахын тулд цэнхэр LED чипэнд ашигладаг YAO2Ce (YAG: Ce) дээр допинг хийх, өөрчлөх судалгаа хийсэн;
② Хэт ягаан туяа (400 м) эсвэл хэт ягаан туяа (360 мм) туяагаар өдөөгдсөн шинэ флюресцент нунтаг бүтээх нь улаан, ногоон цэнхэр флюресцент нунтагуудын найрлага, бүтэц, спектрийн шинж чанар, түүнчлэн гурван флюресцент нунтагуудын өөр өөр харьцааг системтэйгээр судалсан. янз бүрийн өнгөний температуртай цагаан LED авах;
③ Цаашид флюресцент нунтаг бэлтгэх үйл явц, тухайлбал, флюресцент нунтаг чанар, тогтвортой байдлыг хангахын тулд флюресцент нунтаг бэлтгэх үйл явцын урсгалд үзүүлэх нөлөөлөл зэрэг шинжлэх ухааны үндсэн асуудлууд дээр ажиллаж байна.
Нэмж дурдахад цагаан гэрлийн LED нь флюресцент нунтаг ба силикон хольцтой савлагааны процессыг голчлон ашигладаг. Флюресцент нунтаг нь дулаан дамжилтын чанар муутай тул удаан ажиллах хугацаанаас болж төхөөрөмж халж, силикон хөгширч, төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг богиносгодог. Энэ асуудал ялангуяа өндөр хүчин чадалтай цагаан гэрлийн LED-д ноцтой байдаг. Алсын зайнаас савлах нь флюресцент нунтагийг субстратад нааж, цэнхэр LED гэрлийн эх үүсвэрээс салгах замаар энэ асуудлыг шийдэх нэг арга бөгөөд ингэснээр чипээс үүсэх дулааны флюресцент нунтагийн гэрэлтэх үйл ажиллагаанд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулдаг. Газрын ховор флюресцент керамик нь өндөр дулаан дамжилтын шинж чанартай, зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр тогтвортой байдал, маш сайн оптик гаралтын гүйцэтгэлтэй бол өндөр эрчим хүчний нягтрал бүхий өндөр чадлын цагаан LED-ийн хэрэглээний шаардлагыг илүү сайн хангаж чадна. Бичил нано нунтаг нь өндөр нягтралтай, өндөр тархалттай, өндөр тунгалаг, өндөр оптик гаралтын гүйцэтгэлтэй ховор шороон оптик функциональ керамик бэлтгэх чухал урьдчилсан нөхцөл болсон.
03.Ховор шороог дээш хувиргах гэрэлтэгч наноматериалууд
Дээш хувиргах гэрэлтэлт нь гэрэлтэгч материалаар олон бага энергитэй фотонуудыг шингээж, өндөр энергитэй фотон ялгаруулснаар тодорхойлогддог гэрэлтэх процессын тусгай төрөл юм. Уламжлалт органик будгийн молекулууд эсвэл квант цэгүүдтэй харьцуулахад ховор шороог дээш хувиргах гэрэлтэгч наноматериалууд нь Стоксын эсрэг том шилжилт, нарийн ялгаралтын зурвас, сайн тогтвортой байдал, бага хоруу чанар, эдэд нэвтрэн орох гүн, аяндаа флюресцентийн интерференц бага зэрэг олон давуу талтай. Тэд биоанагаахын салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй байдаг.
Сүүлийн жилүүдэд газрын ховор элементийг хувиргах гэрэлтэгч наноматериалууд нь нийлэгжилт, гадаргуугийн өөрчлөлт, гадаргуугийн функционалчлал, биоанагаахын хэрэглээнд ихээхэн ахиц дэвшил гаргасан. Хүмүүс шилжилтийн магадлалыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийн бүтэц, фазын төлөв, хэмжээ гэх мэтийг нано хэмжээстээр оновчтой болгож, цөм/бүрхүүл бүтцийг хослуулан гэрэлтэлтийг унтраах төвийг багасгах замаар материалын гэрэлтэх чадварыг сайжруулдаг. Химийн өөрчлөлтөөр хоруу чанарыг бууруулах сайн био нийцтэй технологиудыг бий болгож, гэрэлтэгч амьд эсийг болон in vivo хувиргах дүрслэлийн аргыг боловсруулах; Төрөл бүрийн хэрэглээний хэрэгцээнд (дархлаа илрүүлэх эсүүд, in vivo флюресценцийн дүрслэл, фотодинамик эмчилгээ, фототермал эмчилгээ, фото хяналттай ялгаруулдаг эм гэх мэт) хэрэгцээнд үндэслэн үр ашигтай, аюулгүй биологийн холболтын аргуудыг боловсруулах.
Энэхүү судалгаа нь хэрэглээний асар их боломж, эдийн засгийн үр өгөөжтэй бөгөөд наноанагаах ухааныг хөгжүүлэх, хүний эрүүл мэндийг дэмжих, нийгмийн дэвшилд шинжлэх ухааны чухал ач холбогдолтой юм.
No2 Газрын ховор нано соронзон материал
Газрын ховор соронз материал нь SmCo5, Sm2Co7, Nd2Fe14B гэсэн гурван хөгжлийн үе шатыг туулсан. Байнгын соронзон материалд зориулсан хурдан унтардаг NdFeB соронзон нунтаг бөгөөд ширхэгийн хэмжээ нь 20 нм-ээс 50 нм хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь ердийн нанокристалл ховор шороон байнгын соронзон материал болдог.
Газрын ховор нано соронзон материалууд нь жижиг хэмжээтэй, нэг домэйн бүтэцтэй, өндөр албадлагатай байдаг. Соронзон бичлэгийн материалыг ашиглах нь дохио-шуугианы харьцаа болон зургийн чанарыг сайжруулах боломжтой. Жижиг хэмжээтэй, өндөр найдвартай тул микро моторын системд ашиглах нь шинэ үеийн нисэх, сансар, далайн моторыг хөгжүүлэх чухал чиглэл юм. Соронзон санах ой, соронзон шингэн, аварга соронзон эсэргүүцлийн материалын хувьд гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулж, төхөөрөмжийг өндөр гүйцэтгэлтэй, жижигрүүлсэн болгодог.
No3Ховор шороон нанокаталитик материал
Газрын ховор катализаторын материалд бараг бүх катализаторын урвал ордог. Гадаргуугийн нөлөөлөл, эзэлхүүний нөлөөлөл, квант хэмжээсийн нөлөөллөөс шалтгаалан газрын ховор элементийн нанотехнологи улам бүр анхаарал татаж байна. Олон тооны химийн урвалуудад газрын ховор катализаторыг ашигладаг. Хэрэв газрын ховор элементийн нанокатализаторыг ашиглавал катализаторын идэвхжил, үр ашиг эрс дээшилнэ.
Газрын тосны катализаторын хагарал, автомашины янданыг цэвэршүүлэхэд газрын ховор нанокатализаторыг ихэвчлэн ашигладаг. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг газрын ховор нанокаталитик материалуудCeO2болонLa2O3, энэ нь катализатор болон дэмжигч, түүнчлэн катализатор тээвэрлэгч болгон ашиглаж болно.
No4Наноцерийн исэлхэт ягаан туяанаас хамгаалах материал
Нано цериум исэл нь хэт ягаан туяаг тусгаарлах гурав дахь үеийн бодис гэдгээрээ алдартай бөгөөд сайн тусгаарлах үйлчилгээтэй, өндөр дамжуулалттай. Гоо сайхны бүтээгдэхүүнд катализатор багатай нано цериаг хэт ягаан туяанаас тусгаарлах бодис болгон ашиглах ёстой. Тиймээс наноцерийн ислийн хэт ягаан туяанаас хамгаалах материалын зах зээлийн анхаарал, хүлээн зөвшөөрөлт өндөр байна. Нэгдсэн хэлхээний интеграцчлалыг тасралтгүй сайжруулахын тулд нэгдсэн хэлхээний чип үйлдвэрлэх процесст шинэ материал шаардлагатай. Шинэ материалууд өнгөлгөөний шингэнд илүү өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд хагас дамжуулагч ховор шороон өнгөлгөөний шингэн нь энэ шаардлагыг хангаж, өнгөлгөөний хурд өндөр, өнгөлгөөний хэмжээ бага байх шаардлагатай. Нано газрын ховор элемент өнгөлөх материал өргөн зах зээлтэй.
Автомашины эзэмшлийн хэмжээ мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн нь агаарын бохирдлыг ноцтойгоор үүсгэсэн бөгөөд автомашины яндан цэвэрлэх катализатор суурилуулах нь яндангийн бохирдлыг хянах хамгийн үр дүнтэй арга юм. Нано цериум циркониум нийлмэл исэлүүд нь сүүлний хий цэвэршүүлэх чанарыг сайжруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
No5 Бусад нано функциональ материал
01. Газрын ховор нано керамик материал
Нано керамик нунтаг нь ижил найрлагатай нано керамик нунтагтай харьцуулахад 200 ℃ ~ 300 ℃ бага байдаг шингээлтийн температурыг мэдэгдэхүйц бууруулж чаддаг. Шаазан эдлэлд нано CeO2 нэмэх нь агломерын температурыг бууруулж, торны өсөлтийг саатуулж, керамикийн нягтыг сайжруулдаг. зэрэг газрын ховор элементийг нэмжY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2нь ZrO2-ийн өндөр температурт фазын хувирал, хэврэгшихээс сэргийлж, ZrO2-ийн фазын хувиргалтаар хатуурсан керамик бүтцийн материалыг олж авах боломжтой.
Цахим керамик (цахим мэдрэгч, PTC материал, богино долгионы материал, конденсатор, термистор гэх мэт) нь хэт нарийн эсвэл нано хэмжээний CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3гэх мэт цахилгаан, дулааны болон тогтвортой байдлын шинж чанарыг сайжруулсан.
Паалангын найрлагад газрын ховор элементийг идэвхжүүлсэн фотокаталитик нийлмэл материалыг нэмснээр ховор шороон бактерийн эсрэг керамик бэлтгэх боломжтой.
02.Ховор газрын нано нимгэн хальсан материал
Шинжлэх ухаан, технологи хөгжихийн хэрээр бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлд тавигдах шаардлага улам бүр хатуу болж, хэт нарийн, хэт нимгэн, хэт өндөр нягтралтай, хэт дүүргэх шаардлагатай болж байна. Одоогийн байдлаар газрын ховор элементийн нано хальсыг гурван үндсэн ангилалд хамруулж байна: газрын ховор элементийн нийлмэл нано хальс, газрын ховор оксидын нано хальс, газрын ховор нано хайлш хальс. Газрын ховор нано хальс нь мэдээллийн үйлдвэрлэл, катализ, эрчим хүч, тээвэр, амьдралын анагаах ухаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дүгнэлт
Хятад бол газрын ховор элементийн нөөцөөрөө томоохон орон юм. Газрын ховор элементийн наноматериалыг боловсруулж хэрэглэх нь газрын ховор элементийн нөөцийг үр ашигтай ашиглах шинэ арга зам юм. Газрын ховор элементийн хэрэглээний цар хүрээг өргөжүүлэх, шинэ функциональ материалыг хөгжүүлэхийн тулд материалын онолын шинэ онолын тогтолцоог нано хэмжээний судалгааны хэрэгцээг хангах, газрын ховор элементийн наноматериалыг илүү сайн гүйцэтгэлтэй болгох, үүсэх боломжийг бий болгох хэрэгтэй. боломжтой шинэ шинж чанар, функцууд.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 5-р сарын 29-ний хооронд