या दुर्मिळ पृथ्वी सामग्रीमध्ये मोठी क्षमता आहे!

दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोमटेरियल्स

दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोमटेरियल्स दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांमध्ये अद्वितीय 4f सब लेयर इलेक्ट्रॉनिक संरचना, मोठे अणु चुंबकीय क्षण, मजबूत स्पिन ऑर्बिट कपलिंग आणि इतर वैशिष्ट्ये आहेत, ज्यामुळे खूप समृद्ध ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, चुंबकीय आणि इतर गुणधर्म आहेत. पारंपारिक उद्योग बदलण्यासाठी आणि उच्च-तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी जगभरातील देशांसाठी ते अपरिहार्य धोरणात्मक साहित्य आहेत आणि त्यांना "नवीन सामग्रीचे खजिना" म्हणून ओळखले जाते.

मेटलर्जिकल मशिनरी, पेट्रोकेमिकल्स, ग्लास सिरॅमिक्स आणि हलके कापड यासारख्या पारंपारिक क्षेत्रात त्याच्या अनुप्रयोगांव्यतिरिक्त,दुर्मिळ पृथ्वीस्वच्छ ऊर्जा, मोठी वाहने, नवीन ऊर्जा वाहने, सेमीकंडक्टर लाइटिंग, आणि नवीन डिस्प्ले यासारख्या उदयोन्मुख क्षेत्रांमध्ये मानवी जीवनाशी जवळून संबंधित असलेल्या प्रमुख सहाय्यक सामग्री देखील आहेत.

अनेक दशकांच्या विकासानंतर, दुर्मिळ पृथ्वीशी संबंधित संशोधनाचा फोकस एकाच उच्च-शुद्धतेच्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या गळती आणि पृथक्करणापासून चुंबकत्व, ऑप्टिक्स, वीज, ऊर्जा संचयन, उत्प्रेरक, बायोमेडिसिन, यामधील दुर्मिळ पृथ्वीच्या उच्च-तंत्र अनुप्रयोगांकडे वळला आहे. आणि इतर फील्ड. एकीकडे, भौतिक प्रणालीमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी संमिश्र सामग्रीकडे अधिक कल आहे; दुसरीकडे, मॉर्फोलॉजीच्या दृष्टीने ते कमी आयामी कार्यात्मक क्रिस्टल सामग्रीवर अधिक केंद्रित आहे. विशेषत: आधुनिक नॅनोसायन्सच्या विकासासह, नॅनोमटेरियल्सचे लहान आकाराचे प्रभाव, क्वांटम इफेक्ट्स, पृष्ठभागावरील प्रभाव आणि इंटरफेस इफेक्ट्ससह दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांच्या अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक स्तर संरचना वैशिष्ट्यांसह, दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोमटेरियल्स पारंपारिक सामग्रीपेक्षा भिन्न अनेक नवीन गुणधर्म प्रदर्शित करतात, जास्तीत जास्त दुर्मिळ पृथ्वी सामग्रीची उत्कृष्ट कामगिरी, आणि पारंपारिक साहित्य आणि नवीन उच्च-तंत्र उत्पादन क्षेत्रात त्याचा वापर वाढवणे.

सध्या, दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो ल्युमिनेसेंट सामग्री, दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो उत्प्रेरक सामग्री, दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो चुंबकीय सामग्री,नॅनो सिरियम ऑक्साईडअल्ट्राव्हायोलेट शील्डिंग मटेरियल आणि इतर नॅनो फंक्शनल मटेरियल.

क्र.1दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो ल्युमिनेसेंट सामग्री

01. दुर्मिळ पृथ्वी सेंद्रिय-अकार्बनिक संकरित ल्युमिनेसेंट नॅनोमटेरियल

संमिश्र साहित्य आण्विक स्तरावर विविध कार्यात्मक एकके एकत्र करतात आणि पूरक आणि अनुकूल कार्ये साध्य करतात. सेंद्रिय अजैविक संकरित सामग्रीमध्ये सेंद्रिय आणि अजैविक घटकांची कार्ये असतात, चांगली यांत्रिक स्थिरता, लवचिकता, थर्मल स्थिरता आणि उत्कृष्ट प्रक्रियाक्षमता दर्शविते.

 दुर्मिळ पृथ्वीकॉम्प्लेक्सचे अनेक फायदे आहेत, जसे की उच्च रंगाची शुद्धता, उत्तेजित अवस्थेचे दीर्घ आयुष्य, उच्च क्वांटम उत्पन्न आणि समृद्ध उत्सर्जन स्पेक्ट्रम लाइन. ते डिस्प्ले, ऑप्टिकल वेव्हगाईड ॲम्प्लीफिकेशन, सॉलिड-स्टेट लेझर, बायोमार्कर आणि अँटी-काउंटरफीटिंग यासारख्या अनेक क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. तथापि, कमी फोटोथर्मल स्थिरता आणि दुर्मिळ पृथ्वी संकुलांची खराब प्रक्रियाक्षमता त्यांच्या अनुप्रयोगास आणि प्रचारात गंभीरपणे अडथळा आणते. चांगल्या यांत्रिक गुणधर्मांसह आणि स्थिरतेसह अकार्बनिक मॅट्रिक्ससह दुर्मिळ पृथ्वी कॉम्प्लेक्स एकत्र करणे हा दुर्मिळ पृथ्वी संकुलांचे ल्युमिनेसेंट गुणधर्म सुधारण्याचा एक प्रभावी मार्ग आहे.

दुर्मिळ पृथ्वी सेंद्रिय अजैविक संकरित सामग्रीच्या विकासापासून, त्यांच्या विकासाचा ट्रेंड खालील वैशिष्ट्ये दर्शवितो:

① रासायनिक डोपिंग पद्धतीद्वारे प्राप्त केलेल्या संकरित सामग्रीमध्ये स्थिर सक्रिय घटक, उच्च डोपिंग प्रमाण आणि घटकांचे एकसमान वितरण असते;

② सिंगल फंक्शनल मटेरियलमधून मल्टीफंक्शनल मटेरियलमध्ये रूपांतरित करणे, त्यांचे ॲप्लिकेशन अधिक विस्तृत करण्यासाठी मल्टीफंक्शनल मटेरियल विकसित करणे;

③ मॅट्रिक्स वैविध्यपूर्ण आहे, प्रामुख्याने सिलिका ते टायटॅनियम डायऑक्साइड, ऑरगॅनिक पॉलिमर, क्ले आणि आयनिक द्रव यासारख्या विविध सब्सट्रेट्सपर्यंत.

02. पांढरा एलईडी दुर्मिळ पृथ्वी ल्युमिनेसेंट सामग्री

विद्यमान प्रकाश तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LEDs) सारख्या अर्धसंवाहक प्रकाश उत्पादनांचे फायदे आहेत जसे की दीर्घ सेवा आयुष्य, कमी ऊर्जा वापर, उच्च प्रकाश कार्यक्षमता, पारा मुक्त, अतिनील मुक्त आणि स्थिर ऑपरेशन. इनॅन्डेन्सेंट दिवे, फ्लोरोसेंट दिवे आणि उच्च-शक्तीचे गॅस डिस्चार्ज दिवे (एचआयडी) नंतर ते "चौथ्या पिढीचा प्रकाश स्रोत" मानले जातात.

पांढरा एलईडी चिप्स, सब्सट्रेट्स, फॉस्फर आणि ड्रायव्हर्सचा बनलेला आहे. पांढऱ्या एलईडीच्या कामगिरीमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी फ्लोरोसेंट पावडर महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. अलिकडच्या वर्षांत, पांढर्या एलईडी फॉस्फरवर मोठ्या प्रमाणावर संशोधन कार्य केले गेले आहे आणि उत्कृष्ट प्रगती केली गेली आहे:

① ब्लू LED (460m) द्वारे उत्तेजित नवीन प्रकारच्या फॉस्फरच्या विकासाने प्रकाश कार्यक्षमता आणि रंग प्रस्तुतीकरण सुधारण्यासाठी ब्लू LED चिप्समध्ये वापरल्या जाणाऱ्या YAO2Ce (YAG: Ce) वर डोपिंग आणि सुधारणा संशोधन केले आहे;

② अतिनील प्रकाश (400m) किंवा अतिनील प्रकाश (360mm) द्वारे उत्तेजित नवीन फ्लोरोसेंट पावडरच्या विकासाने लाल आणि हिरव्या निळ्या फ्लोरोसेंट पावडरची रचना, रचना आणि वर्णक्रमीय वैशिष्ट्ये तसेच तीन फ्लोरोसेंट पावडरच्या भिन्न गुणोत्तरांचा पद्धतशीरपणे अभ्यास केला आहे. भिन्न रंग तापमानासह पांढरा एलईडी प्राप्त करण्यासाठी;

③ फ्लोरोसेंट पावडर तयार करण्याच्या प्रक्रियेतील मूलभूत वैज्ञानिक मुद्द्यांवर पुढील कार्य केले गेले आहे, जसे की फ्लक्सवर तयारी प्रक्रियेचा प्रभाव, फ्लोरोसेंट पावडरची गुणवत्ता आणि स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी.

याव्यतिरिक्त, पांढरा प्रकाश एलईडी प्रामुख्याने फ्लोरोसेंट पावडर आणि सिलिकॉनच्या मिश्रित पॅकेजिंग प्रक्रियेचा अवलंब करते. फ्लोरोसेंट पावडरच्या खराब थर्मल चालकतेमुळे, दीर्घकाळापर्यंत काम केल्यामुळे डिव्हाइस गरम होईल, ज्यामुळे सिलिकॉन वृद्धत्व होते आणि डिव्हाइसचे सेवा आयुष्य कमी होते. ही समस्या विशेषतः उच्च-शक्तीच्या पांढर्या प्रकाश LEDs मध्ये गंभीर आहे. रिमोट पॅकेजिंग हा या समस्येचे निराकरण करण्याचा एक मार्ग आहे फ्लोरोसेंट पावडरला सब्सट्रेटला जोडणे आणि निळ्या एलईडी प्रकाश स्रोतापासून वेगळे करणे, ज्यामुळे फ्लूरोसंट पावडरच्या ल्युमिनेसेंट कार्यक्षमतेवर चिपद्वारे निर्माण होणाऱ्या उष्णतेचा प्रभाव कमी होतो. जर दुर्मिळ पृथ्वीच्या फ्लोरोसेंट सिरॅमिक्समध्ये उच्च थर्मल चालकता, उच्च गंज प्रतिरोधकता, उच्च स्थिरता आणि उत्कृष्ट ऑप्टिकल आउटपुट कार्यक्षमतेची वैशिष्ट्ये असतील तर ते उच्च उर्जा घनतेसह उच्च-शक्तीच्या पांढर्या एलईडीच्या वापराच्या आवश्यकता अधिक चांगल्या प्रकारे पूर्ण करू शकतात. उच्च सिंटरिंग क्रियाकलाप आणि उच्च फैलाव असलेले मायक्रो नॅनो पावडर उच्च ऑप्टिकल आउटपुट कार्यक्षमतेसह उच्च पारदर्शकता दुर्मिळ पृथ्वी ऑप्टिकल फंक्शनल सिरेमिक तयार करण्यासाठी एक महत्त्वाची पूर्व शर्त बनली आहे.

 03. दुर्मिळ पृथ्वी अपरूपांतरण ल्युमिनेसेंट नॅनोमटेरियल्स

 अप-कन्व्हर्जन ल्युमिनेसेन्स ही एक विशेष प्रकारची ल्युमिनेसेन्स प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये अनेक कमी-ऊर्जा फोटॉनचे ल्युमिनेसेंट पदार्थांद्वारे शोषण आणि उच्च-ऊर्जा फोटॉन उत्सर्जनाच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले जाते. पारंपारिक ऑरगॅनिक डाई रेणू किंवा क्वांटम डॉट्सच्या तुलनेत, दुर्मिळ पृथ्वी अप-कन्व्हर्जन ल्युमिनेसेंट नॅनोमटेरिअल्समध्ये मोठे अँटी स्टोक्स शिफ्ट, अरुंद उत्सर्जन बँड, चांगली स्थिरता, कमी विषारीपणा, उच्च ऊती प्रवेशाची खोली आणि कमी उत्स्फूर्त फ्लोरोसेन्स हस्तक्षेप यांसारखे अनेक फायदे आहेत. बायोमेडिकल क्षेत्रात त्यांच्याकडे मोठ्या प्रमाणावर अर्ज करण्याची शक्यता आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, दुर्मिळ पृथ्वी अपरूपांतरित ल्युमिनेसेंट नॅनोमटेरियल्सने संश्लेषण, पृष्ठभाग सुधारणे, पृष्ठभाग कार्यशीलता आणि बायोमेडिकल अनुप्रयोगांमध्ये लक्षणीय प्रगती केली आहे. लोक नॅनोस्केलवर त्यांची रचना, फेज स्टेट, आकार इ. इष्टतम करून आणि संक्रमण संभाव्यता वाढवण्यासाठी, ल्युमिनेसेन्स क्वेंचिंग सेंटर कमी करण्यासाठी कोर/शेल स्ट्रक्चर एकत्र करून त्यांची ल्युमिनेसेन्स कामगिरी सुधारतात. रासायनिक बदल करून, विषारीपणा कमी करण्यासाठी चांगल्या बायोकॉम्पॅटिबिलिटीसह तंत्रज्ञान प्रस्थापित करा आणि ल्युमिनेसेंट जिवंत पेशी आणि विवोमध्ये अपरूपांतरण करण्यासाठी इमेजिंग पद्धती विकसित करा; विविध ऍप्लिकेशन्सच्या (इम्यून डिटेक्शन सेल, व्हिव्हो फ्लूरोसेन्स इमेजिंग, फोटोडायनामिक थेरपी, फोटोथर्मल थेरपी, फोटो नियंत्रित रिलीझ ड्रग्स इ.) च्या गरजांवर आधारित कार्यक्षम आणि सुरक्षित जैविक कपलिंग पद्धती विकसित करा.

या अभ्यासामध्ये मोठ्या प्रमाणावर अर्ज करण्याची क्षमता आणि आर्थिक फायदे आहेत आणि नॅनोमेडिसिनच्या विकासासाठी, मानवी आरोग्याच्या वाढीसाठी आणि सामाजिक प्रगतीसाठी महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्त्व आहे.

क्रमांक 2 दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो चुंबकीय साहित्य

 
दुर्मिळ पृथ्वीचे स्थायी चुंबक साहित्य विकासाच्या तीन टप्प्यांतून गेले आहे: SmCo5, Sm2Co7 आणि Nd2Fe14B. बॉन्डेड परमनंट मॅग्नेट मटेरिअलसाठी जलद विझवलेली NdFeB चुंबकीय पावडर म्हणून, धान्याचा आकार 20nm ते 50nm पर्यंत असतो, ज्यामुळे तो एक विशिष्ट नॅनोक्रिस्टलाइन दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक सामग्री बनतो.

दुर्मिळ पृथ्वीच्या नॅनोमॅग्नेटिक सामग्रीमध्ये लहान आकार, सिंगल डोमेन स्ट्रक्चर आणि उच्च जबरदस्ती ही वैशिष्ट्ये आहेत. चुंबकीय रेकॉर्डिंग सामग्रीचा वापर सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर आणि प्रतिमा गुणवत्ता सुधारू शकतो. त्याच्या लहान आकारामुळे आणि उच्च विश्वासार्हतेमुळे, मायक्रो मोटर सिस्टममध्ये त्याचा वापर नवीन पिढीच्या विमानचालन, एरोस्पेस आणि सागरी मोटर्सच्या विकासासाठी एक महत्त्वाची दिशा आहे. चुंबकीय मेमरी, चुंबकीय द्रवपदार्थ, जायंट मॅग्नेटो रेझिस्टन्स सामग्रीसाठी, कार्यप्रदर्शन मोठ्या प्रमाणात सुधारले जाऊ शकते, ज्यामुळे उपकरणे उच्च-कार्यक्षमता आणि सूक्ष्म बनतात.

क्र.3दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोउत्प्रेरक साहित्य

दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरक सामग्रीमध्ये जवळजवळ सर्व उत्प्रेरक प्रतिक्रियांचा समावेश होतो. पृष्ठभागावरील प्रभाव, व्हॉल्यूम इफेक्ट्स आणि क्वांटम साइज इफेक्ट्समुळे, दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोटेक्नॉलॉजीकडे अधिकाधिक लक्ष वेधले गेले आहे. अनेक रासायनिक अभिक्रियांमध्ये, दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरकांचा वापर केला जातो. दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोकॅटलिस्ट्स वापरल्यास, उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारली जाईल.

रेअर अर्थ नॅनोकॅटलिस्ट्सचा वापर सामान्यत: पेट्रोलियम कॅटॅलिटिक क्रॅकिंग आणि ऑटोमोटिव्ह एक्झॉस्टच्या शुद्धीकरण उपचारांमध्ये केला जातो. सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोकॅटॅलिटिक सामग्री आहेतCeO2आणिLa2O3, ज्याचा उपयोग उत्प्रेरक आणि प्रवर्तक, तसेच उत्प्रेरक वाहक म्हणून केला जाऊ शकतो.

क्र.4नॅनो सिरियम ऑक्साईडअतिनील संरक्षण सामग्री

नॅनो सेरिअम ऑक्साईड हे थर्ड जनरेशन अल्ट्राव्हायोलेट आयसोलेशन एजंट म्हणून ओळखले जाते, चांगले अलगाव प्रभाव आणि उच्च संप्रेषणासह. सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये, कमी उत्प्रेरक क्रियाकलाप नॅनो सेरियाचा वापर यूव्ही पृथक्करण एजंट म्हणून करणे आवश्यक आहे. त्यामुळे, नॅनो सेरिअम ऑक्साईड अल्ट्राव्हायोलेट शील्डिंग मटेरियलचे बाजारातील लक्ष आणि ओळख जास्त आहे. इंटिग्रेटेड सर्किट इंटिग्रेशनमध्ये सतत सुधारणा करण्यासाठी इंटिग्रेटेड सर्किट चिप मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेसाठी नवीन सामग्रीची आवश्यकता असते. पॉलिशिंग फ्लुइड्ससाठी नवीन मटेरिअलची जास्त आवश्यकता असते आणि सेमीकंडक्टर रेअर अर्थ पॉलिशिंग फ्लुइड्सना जलद पॉलिशिंग गती आणि कमी पॉलिशिंग व्हॉल्यूमसह ही आवश्यकता पूर्ण करणे आवश्यक आहे. नॅनो रेअर अर्थ पॉलिशिंग मटेरियलला विस्तृत बाजारपेठ आहे.

कारच्या मालकीतील लक्षणीय वाढीमुळे गंभीर वायू प्रदूषण झाले आहे आणि कार एक्झॉस्ट शुद्धीकरण उत्प्रेरकांची स्थापना हा एक्झॉस्ट प्रदूषण नियंत्रित करण्याचा सर्वात प्रभावी मार्ग आहे. नॅनो सेरिअम झिरकोनियम कंपोझिट ऑक्साईड्स टेल गॅस शुद्धीकरणाची गुणवत्ता सुधारण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

क्र.5 इतर नॅनो फंक्शनल साहित्य

01. दुर्मिळ पृथ्वी नॅनो सिरॅमिक साहित्य

नॅनो सिरेमिक पावडर सिंटरिंग तापमान लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते, जे समान रचना असलेल्या नॅनो सिरेमिक पावडरपेक्षा 200 ℃~300 ℃ कमी आहे. सिरॅमिक्समध्ये नॅनो CeO2 जोडल्याने सिंटरिंग तापमान कमी होऊ शकते, जाळीच्या वाढीस प्रतिबंध होऊ शकतो आणि सिरॅमिकची घनता सुधारू शकते. जसे की दुर्मिळ पृथ्वी घटक जोडणेY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2ZrO2 चे उच्च-तापमान फेज ट्रान्सफॉर्मेशन आणि ॲब्रिटलमेंट रोखू शकते आणि ZrO2 फेज ट्रान्सफॉर्मेशन टफन सिरेमिक स्ट्रक्चरल मटेरियल मिळवू शकते.

अल्ट्राफाइन किंवा नॅनोस्केल CeO2, Y2O3 वापरून तयार केलेले इलेक्ट्रॉनिक सिरॅमिक्स (इलेक्ट्रॉनिक सेन्सर्स, PTC साहित्य, मायक्रोवेव्ह साहित्य, कॅपेसिटर, थर्मिस्टर्स इ.)Nd2O3, Sm2O3, इत्यादींनी विद्युत, थर्मल आणि स्थिरता गुणधर्म सुधारले आहेत.

ग्लेझ फॉर्म्युलामध्ये दुर्मिळ पृथ्वी सक्रिय फोटोकॅटॅलिटिक मिश्रित सामग्री जोडल्याने दुर्मिळ पृथ्वी प्रतिजैविक सिरॅमिक्स तयार होऊ शकतात.

02.रेअर अर्थ नॅनो पातळ फिल्म मटेरियल

 विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, उत्पादनांसाठी कार्यप्रदर्शन आवश्यकता अधिकाधिक कठोर होत आहेत, ज्यासाठी अति-दंड, अति-पातळ, अति-उच्च घनता आणि उत्पादनांचे अल्ट्रा-फिलिंग आवश्यक आहे. सध्या, दुर्मिळ अर्थ नॅनो फिल्म्सच्या तीन प्रमुख श्रेणी विकसित केल्या आहेत: दुर्मिळ अर्थ कॉम्प्लेक्स नॅनो फिल्म्स, रेअर अर्थ ऑक्साईड नॅनो फिल्म्स आणि रेअर अर्थ नॅनो ॲलॉय फिल्म्स. रेअर अर्थ नॅनो फिल्म्स माहिती उद्योग, उत्प्रेरक, ऊर्जा, वाहतूक आणि जीवन औषधांमध्ये देखील महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात.

निष्कर्ष

चीन हा दुर्मिळ पृथ्वीवरील संसाधनांचा प्रमुख देश आहे. दुर्मिळ पृथ्वी नॅनोमटेरियल्सचा विकास आणि वापर हा दुर्मिळ पृथ्वी संसाधनांचा प्रभावीपणे वापर करण्याचा एक नवीन मार्ग आहे. दुर्मिळ पृथ्वीच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती वाढवण्यासाठी आणि नवीन कार्यात्मक सामग्रीच्या विकासास प्रोत्साहन देण्यासाठी, नॅनोस्केलवर संशोधनाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, दुर्मिळ पृथ्वीच्या नॅनोमटेरियल्सची कार्यक्षमता अधिक चांगली करण्यासाठी आणि उदयास आणण्यासाठी सामग्री सिद्धांतामध्ये एक नवीन सैद्धांतिक प्रणाली स्थापित केली जावी. नवीन गुणधर्म आणि कार्ये शक्य आहेत.