Bahan nadir bumi nanometer, kuasa baru dalam revolusi perindustrian

Bahan nadir bumi nanometer, kuasa baru dalam revolusi perindustrian

Nanoteknologi ialah bidang antara disiplin baharu yang dibangunkan secara beransur-ansur pada akhir 1980-an dan awal 1990-an. Kerana ia mempunyai potensi besar untuk mencipta proses pengeluaran baharu, bahan baharu dan produk baharu, ia akan mencetuskan revolusi perindustrian baharu pada abad baharu. Tahap pembangunan sains nano dan nanoteknologi semasa adalah serupa dengan teknologi komputer dan maklumat pada tahun 1950-an. Kebanyakan saintis yang komited dalam bidang ini meramalkan bahawa pembangunan nanoteknologi akan memberi kesan yang luas dan meluas ke atas banyak aspek teknologi. Para saintis percaya bahawa ia mempunyai sifat pelik dan prestasi yang unik, Kesan kurungan utama yang membawa kepada sifat aneh bahan nadir bumi nano ialah kesan permukaan khusus, kesan saiz kecil, kesan antara muka, kesan ketelusan, kesan terowong dan kesan kuantum makroskopik. Kesan ini menjadikan sifat fizikal sistem nano berbeza daripada bahan konvensional dalam cahaya, elektrik, haba dan kemagnetan, dan membentangkan banyak ciri baru. Pada masa hadapan, terdapat tiga hala tuju utama untuk para saintis menyelidik dan membangunkan nanoteknologi: penyediaan dan aplikasi daripada bahan nano dengan prestasi cemerlang; Mereka bentuk dan menyediakan pelbagai peranti dan peralatan nano; Mengesan dan menganalisis sifat rantau nano. Pada masa ini, nadir bumi nano terutamanya mempunyai arahan aplikasi berikut, dan aplikasinya perlu dikembangkan lagi pada masa hadapan.

Nanometer lanthanum oksida (La2O3)

Nanometer lanthanum oksida digunakan untuk bahan piezoelektrik, bahan elektroterma, bahan termoelektrik, bahan rintangan magnet, bahan bercahaya (serbuk biru), bahan simpanan hidrogen, kaca optik, bahan laser, pelbagai bahan aloi, pemangkin untuk menyediakan produk kimia organik, dan pemangkin untuk meneutralkan ekzos kereta, dan filem pertanian penukaran cahaya juga digunakan pada nanometer lanthanum oksida.

Nanometer serium oksida (CeO2)

Kegunaan utama nano cerium oxide adalah seperti berikut: 1. Sebagai bahan tambahan kaca, nano cerium oxide boleh menyerap sinar ultraungu dan sinar inframerah, dan telah digunakan pada kaca kereta. Ia bukan sahaja dapat menghalang sinaran ultraungu, tetapi juga mengurangkan suhu di dalam kereta, sekali gus menjimatkan tenaga elektrik untuk penghawa dingin. 2. Penggunaan nano cerium oksida dalam pemangkin penulenan ekzos kereta dengan berkesan boleh menghalang sejumlah besar gas ekzos kereta daripada dilepaskan ke udara.3. Nano-cerium oxide boleh digunakan dalam pigmen untuk mewarnakan plastik, dan juga boleh digunakan dalam industri salutan, dakwat dan kertas. 4. Penggunaan nano serium oksida dalam bahan penggilap telah diiktiraf secara meluas sebagai keperluan ketepatan tinggi untuk menggilap wafer silikon dan substrat kristal tunggal nilam.5. Selain itu, nano cerium oksida juga boleh digunakan untuk bahan simpanan hidrogen, bahan termoelektrik, elektrod tungsten nano cerium oksida, kapasitor seramik, seramik piezoelektrik, pelelas silikon karbida nano cerium oksida, bahan mentah sel bahan api, pemangkin petrol, beberapa bahan magnet kekal, pelbagai keluli aloi dan logam bukan ferus, dsb.

nanometer praseodymium oksida (Pr6O11)

Kegunaan utama nanometer praseodymium oxide adalah seperti berikut: 1. Ia digunakan secara meluas dalam membina seramik dan seramik kegunaan harian. Ia boleh dicampur dengan sayu seramik untuk membuat sayu berwarna, dan juga boleh digunakan sebagai pigmen underglaze sahaja. Pigmen yang disediakan adalah kuning muda dengan nada tulen dan elegan. 2. Ia digunakan untuk mengeluarkan magnet kekal dan digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik dan motor. 3. Ia digunakan untuk keretakan pemangkin petroleum. Aktiviti, selektiviti dan kestabilan pemangkinan boleh dipertingkatkan. 4. Nano-praseodymium oxide juga boleh digunakan untuk menggilap kasar. Di samping itu, penggunaan nanometer praseodymium oksida dalam bidang gentian optik semakin meluas.

Nanometer neodymium oksida (Nd2O3)

Nanometer neodymium oxide telah menjadi tempat hangat di pasaran selama bertahun-tahun kerana kedudukannya yang unik dalam bidang nadir bumi. Nano-neodymium oksida juga digunakan pada bahan bukan ferus. Menambah 1.5%~2.5% nano neodymium oksida ke dalam magnesium atau aloi aluminium boleh meningkatkan prestasi suhu tinggi, sesak udara dan rintangan kakisan aloi, dan ia digunakan secara meluas sebagai aeroangkasa bahan untuk penerbangan. Selain itu, nano yttrium aluminium garnet yang didop dengan nano neodymium oksida menghasilkan pancaran laser gelombang pendek, yang digunakan secara meluas untuk mengimpal dan memotong bahan nipis dengan ketebalan di bawah 10mm dalam industri. Dari segi perubatan, laser Nano-YAG didop dengan nano-Nd _ 2O _ 3 digunakan untuk membuang luka pembedahan atau membasmi kuman luka dan bukannya pisau pembedahan. Nanometer neodymium oksida juga digunakan untuk pewarna kaca dan bahan seramik, produk getah dan bahan tambahan.

Nanozarah samarium oksida (Sm2O3)

Kegunaan utama samarium oksida bersaiz nano ialah: samarium oksida bersaiz nano berwarna kuning muda, yang digunakan pada kapasitor dan pemangkin seramik. Di samping itu, samarium oksida bersaiz nano mempunyai sifat nuklear, dan boleh digunakan sebagai bahan struktur, bahan perisai dan bahan kawalan reaktor tenaga atom, supaya tenaga besar yang dihasilkan oleh pembelahan nuklear boleh digunakan dengan selamat. Nanopartikel Europium oksida (Eu2O3) kebanyakannya digunakan dalam fosfor.Eu3+ digunakan sebagai pengaktif fosfor merah, dan Eu2+ digunakan sebagai fosforus biru. Y0O3:Eu3+ ialah fosforus terbaik dalam kecekapan bercahaya, kestabilan salutan, kos pemulihan, dsb., dan ia digunakan secara meluas kerana peningkatan kecekapan dan kontras bercahaya. Baru-baru ini, nano europium oksida juga digunakan sebagai fosforus pelepasan yang dirangsang untuk sistem diagnosis perubatan sinar-X baharu. Nano-europium oksida juga boleh digunakan untuk pembuatan kanta berwarna dan penapis optik, untuk peranti penyimpanan gelembung magnetik, dan juga boleh menunjukkan bakatnya dalam bahan kawalan, bahan perisai dan bahan struktur reaktor atom. Zarah halus gadolinium europium oksida (Y2O3:Eu3+) fosfor merah telah disediakan dengan menggunakan nano yttrium oksida (Y2O3) dan nano europium oksida (Eu2O3) sebagai bahan mentah. Apabila menggunakannya untuk menyediakan fosfor tiga warna nadir bumi, didapati bahawa:(a) boleh dicampur dengan baik dan seragam dengan serbuk hijau dan serbuk biru; (b) Prestasi salutan yang baik; (c) Oleh kerana saiz zarah serbuk merah adalah kecil, luas permukaan tertentu meningkat dan bilangan zarah bercahaya meningkat, jumlah serbuk merah dalam fosfor triwarna nadir bumi boleh dikurangkan, menyebabkan kos yang lebih rendah.

Nanozarah gadolinium oksida (Gd2O3)

Kegunaan utamanya adalah seperti berikut: 1. Kompleks paramagnet larut airnya boleh meningkatkan isyarat pengimejan NMR tubuh manusia dalam rawatan perubatan. 2. Base sulfur oksida boleh digunakan sebagai grid matriks tiub osiloskop dan skrin X-ray dengan kecerahan khas. 3. Nano-gadolinium oksida dalam nano-gadolinium gallium garnet ialah substrat tunggal yang ideal untuk memori gelembung magnetik. 4. Apabila tiada had kitaran Camot, Ia boleh digunakan sebagai medium penyejukan magnet pepejal. 5. Ia digunakan sebagai perencat untuk mengawal tahap tindak balas rantai loji kuasa nuklear untuk memastikan keselamatan tindak balas nuklear. Di samping itu, penggunaan nano-gadolinium oksida dan nano-lanthanum oksida membantu untuk mengubah kawasan vitrifikasi dan meningkatkan kestabilan terma kaca. Nano gadolinium oksida juga boleh digunakan untuk pembuatan kapasitor dan skrin pengukuhan sinar-X. Pada masa ini, dunia sedang berusaha keras untuk membangunkan aplikasi nano-gadolinium oksida dan aloinya dalam penyejukan magnet, dan telah mencapai kemajuan yang cemerlang.

Nanozarah terbium oksida (Tb4O7)

Bidang aplikasi utama adalah seperti berikut: 1. Fosfor digunakan sebagai pengaktif serbuk hijau dalam fosfor triwarna, seperti matriks fosfat diaktifkan oleh nano terbium oksida, matriks silikat diaktifkan oleh nano terbium oksida dan nano cerium oksida magnesium aluminat matriks diaktifkan oleh nano terbium. oksida, yang semuanya memancarkan cahaya hijau dalam keadaan teruja. 2. Bahan simpanan magneto-optik, Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan magneto-optik nano-terbium oksida telah dikaji dan dibangunkan. Cakera magneto-optik yang diperbuat daripada filem amorf Tb-Fe digunakan sebagai elemen storan komputer, dan kapasiti storan boleh ditingkatkan sebanyak 10~15 kali ganda. 3. Kaca magneto-optik, kaca aktif optik Faraday yang mengandungi nanometer terbium oksida, adalah bahan utama untuk membuat pemutar, pengasing, annulator dan digunakan secara meluas dalam teknologi laser. Nanometer terbium oksida nanometer disprosium oksida digunakan terutamanya dalam sonar, dan telah digunakan secara meluas. digunakan dalam banyak bidang, seperti sistem suntikan bahan api, kawalan injap cecair, kedudukan mikro, penggerak mekanikal, mekanisme dan pengatur sayap teleskop angkasa pesawat.

Nano Dysprosium oxide Dy2O3

Kegunaan utama Dy2O3 nano dysprosium oxide ialah:1. Nano-disprosium oksida digunakan sebagai pengaktif fosfor, dan trivalen nano-disprosium oksida ialah ion pengaktifan yang menjanjikan bagi bahan bercahaya tiga warna dengan pusat bercahaya tunggal. Ia terutamanya terdiri daripada dua jalur pancaran, satu pancaran cahaya kuning, satu lagi pancaran cahaya biru, dan bahan pendarfluor yang didopkan dengan nano-disprosium oksida boleh digunakan sebagai fosforus tiga warna.2. Nanometer disprosium oksida ialah bahan mentah logam yang diperlukan untuk menyediakan aloi Terfenol dengan aloi nano-terbium oksida dan nano-dysprosium oksida magnetostrictive besar, yang boleh merealisasikan beberapa aktiviti pergerakan mekanikal yang tepat. 3. Logam disprosium oksida nanometer boleh digunakan sebagai bahan simpanan magneto-optik dengan kelajuan rakaman tinggi dan kepekaan bacaan. 4. Digunakan untuk penyediaan lampu disprosium oksida nanometer. Bahan kerja yang digunakan dalam lampu nano disprosium oksida ialah nano disprosium oksida, yang mempunyai kelebihan kecerahan tinggi, warna yang baik, suhu warna yang tinggi, saiz kecil dan arka yang stabil, dan telah digunakan sebagai sumber pencahayaan untuk filem dan percetakan. 5. Nanometer disprosium oksida digunakan untuk mengukur spektrum tenaga neutron atau sebagai penyerap neutron dalam industri tenaga atom kerana luas keratan rentas tangkapan neutronnya yang besar.

Nanometer Ho2O3

Kegunaan utama nano-holmium oksida adalah seperti berikut: 1. Sebagai bahan tambahan lampu halogen logam, lampu halogen logam adalah sejenis lampu nyahcas gas, yang dibangunkan berdasarkan lampu merkuri tekanan tinggi, dan ciri-cirinya adalah bahawa mentol itu diisi dengan pelbagai halida nadir bumi. Pada masa ini, iodida nadir bumi digunakan terutamanya, yang mengeluarkan garis spektrum yang berbeza apabila pelepasan gas. Bahan kerja yang digunakan dalam lampu oksida nano-holmium ialah iodida nano-holmium oksida, yang boleh memperoleh kepekatan atom logam yang lebih tinggi dalam zon arka, oleh itu. sangat meningkatkan kecekapan sinaran. 2. Nanometer holmium oksida boleh digunakan sebagai bahan tambahan besi yttrium atau garnet aluminium yttrium; 3. Nano-holmium oksida boleh digunakan sebagai garnet aluminium besi yttrium (Ho:YAG), yang boleh mengeluarkan laser 2μm, dan kadar penyerapan tisu manusia kepada laser 2μm adalah tinggi. Ia adalah hampir tiga susunan magnitud lebih tinggi daripada Hd: YAG0. Oleh itu, apabila menggunakan laser Ho:YAG untuk operasi perubatan, ia bukan sahaja dapat meningkatkan kecekapan dan ketepatan operasi, tetapi juga mengurangkan kawasan kerosakan haba kepada saiz yang lebih kecil. Rasuk bebas yang dihasilkan oleh kristal nano holmium oksida boleh menghilangkan lemak tanpa menghasilkan haba yang berlebihan, dengan itu mengurangkan kerosakan haba yang disebabkan oleh tisu yang sihat. Dilaporkan bahawa rawatan glaukoma dengan laser nanometer holmium oksida di Amerika Syarikat boleh mengurangkan kesakitan pembedahan. 4. Dalam aloi magnetostrictive Terfenol-D, sejumlah kecil holmium oksida bersaiz nano juga boleh ditambah untuk mengurangkan medan luaran yang diperlukan untuk kemagnetan tepu aloi.5. Di samping itu, gentian optik yang didop dengan nano-holmium oksida boleh digunakan untuk membuat peranti komunikasi optik seperti laser gentian optik, penguat gentian optik, penderia gentian optik, dan lain-lain. Ia akan memainkan peranan yang lebih penting dalam komunikasi gentian optik yang pesat hari ini.

Nano Erbium(III) oksida

Kegunaan utama ialah:

1. Pancaran cahaya nanometer Erbium(III) oksida pada 1550nm adalah sangat penting, kerana panjang gelombang ini betul-betul kehilangan minimum gentian optik komunikasi Gentian optik. Selepas teruja dengan cahaya pada 980nm dan 1480nm, ion oksida nanometer Erbium(III) beralih daripada keadaan dasar 4115/2 kepada keadaan tenaga tinggi 4113/2. Apabila Er3+ dalam keadaan tenaga tinggi beralih kembali ke keadaan dasar, ia memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 1550nm. Gentian kuarza boleh menghantar cahaya pelbagai panjang gelombang, Walau bagaimanapun, kadar pengecilan optik yang berbeza berbeza-beza, dengan jalur frekuensi 1550nm mempunyai kadar pengecilan optik terendah (0.15 desibel setiap kilometer) dalam penghantaran gentian kuarza, iaitu hampir kadar pengecilan had yang lebih rendah. Oleh itu, apabila komunikasi gentian optik digunakan sebagai lampu isyarat pada 1550nm, kehilangan cahaya diminimumkan. Dengan cara ini, jika kepekatan nano Erbium(III) oksida yang sesuai dimasukkan ke dalam matriks yang sesuai, penguat boleh mengimbangi kehilangan dalam sistem komunikasi mengikut prinsip laser. Oleh itu, dalam rangkaian telekomunikasi yang perlu menguatkan isyarat optik 1550nm, penguat gentian doped nano Erbium(III) oksida adalah peranti optik yang sangat diperlukan. Pada masa ini, penguat gentian silika doped nano Erbium(III) oksida telah dikomersialkan. Dilaporkan bahawa untuk mengelakkan penyerapan yang tidak berguna, jumlah doping nano Erbium(III) oksida dalam gentian adalah berpuluh hingga ratusan ppm. Perkembangan pesat komunikasi gentian optik akan membuka bidang aplikasi baharu nano Erbium(III) oksida.

2. Kristal laser didop dengan nanometer Erbium(III) oksida dan laser 1730nm dan output laser 1550nmnya selamat untuk mata manusia, mempunyai prestasi penghantaran atmosfera yang baik, mempunyai keupayaan penembusan asap yang kuat ke medan perang, kerahsiaan yang baik, tidak mudah untuk dikesan oleh musuh, dan mempunyai kontras yang besar apabila menerangi sasaran tentera. Pencari jarak laser mudah alih telah dibuat untuk kegunaan tentera, yang selamat untuk mata manusia.

3. Nanometer Erbium(III) oksida boleh ditambah ke dalam kaca untuk membuat bahan laser kaca nadir bumi, iaitu bahan laser pepejal dengan tenaga nadi keluaran terbesar dan kuasa keluaran tertinggi pada masa ini.

4. Nanometer Erbium(III) oksida juga boleh digunakan sebagai ion pengaktifan bahan laser penukaran nadir bumi ke atas.

5. Nanometer Erbium(III) oksida juga boleh digunakan dalam penyahwarnaan dan pewarnaan cermin mata dan kaca kristal.

Nanometer yttrium oksida (Y2O3)

Kegunaan utama nano yttrium oksida adalah seperti berikut: 1. Bahan tambahan untuk aloi keluli dan bukan ferus. Aloi FeCr biasanya mengandungi 0.5%~4% nano yttrium oksida, yang boleh meningkatkan rintangan pengoksidaan dan kemuluran keluli tahan karat ini Selepas menambah jumlah yang betul campuran nadir bumi yang kaya dengan nanometer yttrium oksida ke dalam aloi MB26, sifat komprehensif aloi itu jelas kelihatan. dipertingkatkan semalam, Ia boleh menggantikan beberapa aloi aluminium sederhana dan kuat untuk komponen pesawat yang ditekankan; Menambah sedikit nano yttrium oksida nadir bumi ke dalam aloi Al-Zr boleh meningkatkan kekonduksian aloi; Aloi telah diterima pakai oleh kebanyakan kilang wayar di China. Nano-yttrium oksida telah ditambah ke dalam aloi kuprum untuk meningkatkan kekonduksian dan kekuatan mekanikal. 2. Bahan seramik silikon nitrida yang mengandungi 6% nano yttrium oksida dan 2% aluminium. Ia boleh digunakan untuk membangunkan bahagian enjin. 3. Penggerudian, pemotongan, kimpalan dan pemprosesan mekanikal lain dijalankan pada komponen berskala besar dengan menggunakan pancaran laser garnet aluminium nano neodymium oksida aluminium dengan kuasa 400 watt. 4. Skrin mikroskop elektron yang terdiri daripada kristal tunggal garnet Y-Al mempunyai kecerahan pendarfluor yang tinggi, penyerapan cahaya bertaburan yang rendah, dan rintangan suhu tinggi yang baik dan rintangan haus mekanikal.5. Aloi struktur nano yttrium oksida tinggi yang mengandungi 90% nano gadolinium oksida boleh digunakan untuk penerbangan dan keadaan lain yang memerlukan ketumpatan rendah dan takat lebur yang tinggi. 6. Bahan konduktif proton suhu tinggi yang mengandungi 90% nano yttrium oksida adalah sangat penting kepada penghasilan sel bahan api, sel elektrolitik dan penderia gas yang memerlukan keterlarutan hidrogen yang tinggi. Selain itu, Nano-yttrium oksida juga digunakan sebagai bahan tahan semburan suhu tinggi, pelarut bahan api reaktor atom, bahan tambahan bahan magnet kekal dan pengambil dalam industri elektronik.

Selain perkara di atas, oksida nadir bumi nano juga boleh digunakan dalam bahan pakaian untuk penjagaan kesihatan manusia dan perlindungan alam sekitar. Daripada unit penyelidikan semasa, kesemuanya mempunyai arah tertentu: sinaran anti-ultraungu; Pencemaran udara dan sinaran ultraungu terdedah kepada penyakit kulit dan kanser kulit; Pencegahan pencemaran menyukarkan bahan pencemar melekat pada pakaian; Ia juga sedang dikaji ke arah penyimpanan anti-panas. Oleh kerana kulit keras dan mudah tua, ia paling terdedah kepada cendawan pada hari hujan. Kulit boleh dilembutkan dengan pelunturan dengan nano nadir bumi cerium oksida, yang tidak mudah tua dan cendawan, dan ia selesa dipakai. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahan salutan nano juga menjadi tumpuan penyelidikan bahan nano, dan penyelidikan utama tertumpu pada salutan berfungsi. Y2O3 dengan 80nm di Amerika Syarikat boleh digunakan sebagai salutan perisai inframerah. Kecekapan memantulkan haba adalah sangat tinggi. CeO2 mempunyai indeks biasan yang tinggi dan kestabilan yang tinggi. Apabila nano nadir bumi yttrium oksida, nano lanthanum oksida dan serbuk nano cerium oksida ditambah pada salutan, dinding luar boleh menahan penuaan, kerana salutan dinding luar mudah menua dan jatuh kerana cat terdedah kepada cahaya matahari dan sinaran ultraungu. untuk masa yang lama, dan ia boleh menahan sinar ultraviolet selepas menambah serium oksida dan yttrium oksida. Selain itu, saiz zarahnya sangat kecil, dan nano cerium oksida digunakan sebagai penyerap ultraviolet, yang dijangka digunakan untuk mencegah penuaan produk plastik akibat penyinaran ultraungu, tangki, kereta, kapal, tangki simpanan minyak, dsb., yang terbaik boleh melindungi papan iklan besar luar dan mencegah cendawan, lembapan dan pencemaran untuk salutan dinding dalaman. Kerana saiz zarahnya yang kecil, habuk tidak mudah melekat pada dinding.Dan boleh digosok dengan air. Masih terdapat banyak kegunaan oksida nadir bumi nano untuk dikaji dan dibangunkan dengan lebih lanjut, dan kami amat berharap ia akan mempunyai masa depan yang lebih cemerlang.