Elementi rari tad-Dinjahuma indispensabbli għall-iżvilupp ta 'teknoloġija għolja bħal enerġija u materjali ġodda, u għandhom valur wiesa' ta 'applikazzjoni f'oqsma bħal aerospazjali, difiża nazzjonali, u industrija militari. Ir-riżultati tal-gwerra moderna jindikaw li l-armi tad-dinja rari jiddominaw il-kamp tal-battalja, il-vantaġġi teknoloġiċi tad-Dinja rari jirrappreżentaw vantaġġi teknoloġiċi militari, u li jkollhom riżorsi huwa garantit. Għalhekk, art rari saru wkoll riżorsi strateġiċi li l-ekonomiji ewlenin madwar id-dinja jikkompetu għal, u strateġiji ewlenin ta 'materja prima bħal art rari ħafna drabi jitilgħu għal strateġiji nazzjonali. L-Ewropa, il-Ġappun, l-Istati Uniti u pajjiżi u reġjuni oħra jagħtu aktar attenzjoni għal materjali ewlenin bħal Dinja Rari. Fl-2008, materjali tad-dinja rari ġew elenkati bħala "strateġija ta 'materjali ewlenin" mid-Dipartiment ta' l-Enerġija ta 'l-Istati Uniti; Fil-bidu tal-2010, l-Unjoni Ewropea ħabbret it-twaqqif ta 'riżerva strateġika ta' art rari; Fl-2007, il-Ministeru Ġappuniż ta 'l-Edukazzjoni, il-Kultura, ix-Xjenza u t-Teknoloġija, kif ukoll il-Ministeru ta' l-Ekonomija, l-Industrija u t-Teknoloġija, diġà pproponew il-pjan ta '"Pjan ta' Strateġija ta 'l-Element" u l-pjan "Materjali Alternattivi tal-Metall Rari". Huma ħadu miżuri u politiki kontinwi fir-riżervi tar-riżorsi, progress teknoloġiku, akkwist tar-riżorsi, u t-tfittxija għal materjali alternattivi. Minn dan l-artikolu, l-editur se jintroduċi fid-dettall il-missjonijiet u r-rwoli ta 'żvilupp storiku importanti u anke indispensabbli ta' dawn l-elementi tad-dinja rari.
Terbiju Jappartjeni għall-kategorija ta 'art rari tqal, b'abbundanza baxxa fil-qoxra tad-dinja għal 1.1 ppm biss.Ossidu tat-terbijujammonta għal inqas minn 0.01% tal-art rari totali. Anke fit-tip ta 'joni yttrium għoli ta' minerali ta 'l-art rari bl-ogħla kontenut ta' terbium, il-kontenut ta 'terbium jammonta biss għal 1.1-1.2% tad-Dinja rari totali, li jindika li jappartjeni għall-kategorija "nobbli" ta' elementi rari tad-dinja. Terbium huwa metall griż tal-fidda b'ductility u tessut relattivament artab, li jista 'jinqata' miftuħ b'sikkina; Punt tat-tidwib 1360 ℃, punt tat-togħlija 3123 ℃, densità 8229 4kg / m3. Għal aktar minn 100 sena mill-iskoperta ta 'terbium fl-1843, l-iskarsezza u l-valur tagħha ma ħallewx l-applikazzjoni prattika tagħha għal żmien twil. Huwa biss fl-aħħar 30 sena li Terbium wera t-talent uniku tiegħu.
L-iskoperta tat-terbium
Matul l-istess perjodu metaLanthanumġie skopert, Karl G. Mosander tal-Iżvezja analizza l-bidu skopertyttriumu ppubblika rapport fl-1842, li ċċarat li l-Yttrium Earth skopert inizjalment ma kienx ossidu elementari wieħed, iżda ossidu ta 'tliet elementi. Fl-1843, Mossander skopra l-element terbium permezz tar-riċerka tiegħu fuq id-Dinja Yttrium. Huwa xorta semma wieħed minnhom Yttrium Earth u wieħed minnhomossidu tal-erbium- Ma kienx sal-1877 li ġie msejjaħ uffiċjalment Terbium, bis-simbolu tal-element TB. L-ismijiet tiegħu ġejjin mill-istess sors bħal Yttrium, li joriġina mill-villaġġ ta 'Ytterby ħdejn Stokkolma, l-Iżvezja, fejn l-ewwel minerali Yttrium ġie skopert. L-iskoperta ta 'terbium u żewġ elementi oħra, lantanum u erbium, fetħu t-tieni bieb għall-iskoperta ta' elementi tad-dinja rari, li mmarkaw it-tieni stadju tal-iskoperta tagħhom. L-ewwel ġie ppurifikat minn G. Urban fl-1905.
Mossander
Applikazzjoni tat-terbium
L-applikazzjoni ta 'terbijuL-aktar jinvolvi oqsma ta 'teknoloġija għolja, li huma proġetti ta' avvanzati intensivi u intensivi fit-teknoloġija, kif ukoll proġetti b'benefiċċji ekonomiċi sinifikanti, bi prospetti ta 'żvilupp attraenti. L-oqsma ewlenin ta 'applikazzjoni jinkludu: (1) li qed jintużaw fil-forma ta' art rari mħallta. Pereżempju, huwa użat bħala fertilizzant kompost tad-dinja rari u addittiv għall-għalf għall-agrikoltura. (2) Attivatur għal trab aħdar fi tliet trabijiet fluworexxenti primarji. Materjali optoelettroniċi moderni jeħtieġu l-użu ta 'tliet kuluri bażiċi ta' fosfri, jiġifieri aħmar, aħdar u blu, li jistgħu jintużaw biex sintetizza diversi kuluri. U t-terbiju huwa komponent indispensabbli f'ħafna trab fluworexxenti aħdar ta 'kwalità għolja. (3) Użat bħala materjal tal-ħażna ottika tal-manjet. Films irqaq tal-metall ta 'transizzjoni tal-metall ta' Terbium tal-metall amorfu ntużaw biex jimmanifatturaw diski ottiċi ta 'prestazzjoni għolja. (4) Ħġieġ ottiku tal-manifattura tal-manifattura. Ħġieġ li jdur Faraday li fih terbium huwa materjal ewlieni għall-manifattura ta 'rotaturi, iżolaturi, u ċirkolaturi fit-teknoloġija tal-lejżer. (5) L-iżvilupp u l-iżvilupp ta 'liga ferromagnetostrittiva tat-terbiju (terfenol) fetħet applikazzjonijiet ġodda għat-terbiju.
Għall-agrikoltura u t-trobbija tal-annimali
Terbium tad-Dinja rariJista 'jtejjeb il-kwalità tal-għelejjel u jżid ir-rata ta' fotosintesi f'ċerta firxa ta 'konċentrazzjoni. Il-kumplessi ta 'terbiju għandhom attività bijoloġika għolja, u l-kumplessi terniri ta' terbium, Tb (ALA) 3Benim (CLO4) 3H2O, għandhom effetti antibatteriċi u batteriċi tajbin fuq staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, u Escherichia coli, bi proprjetajiet ta 'l-ispettru wiesa'. L-istudju ta 'dawn il-kumplessi jipprovdi direzzjoni ta' riċerka ġdida għal mediċini batteriċidi moderni.
Użat fil-qasam tal-luminixxenza
Materjali optoelettroniċi moderni jeħtieġu l-użu ta 'tliet kuluri bażiċi ta' fosfri, jiġifieri aħmar, aħdar u blu, li jistgħu jintużaw biex sintetizza diversi kuluri. U t-terbiju huwa komponent indispensabbli f'ħafna trab fluworexxenti aħdar ta 'kwalità għolja. Jekk it-twelid ta 'trab tal-kulur tat-TV rari tat-TV aħmar stimula d-domanda għal yttrium u europium, allura l-applikazzjoni u l-iżvilupp ta' terbium ġew promossi minn art rari Tliet trab fluworexxenti aħdar ta 'kulur primarju għal fanali. Fil-bidu tas-snin 1980, Philips ivvinta l-ewwel lampa fluworexxenti kompatta tad-dinja u ppromwovaha malajr globalment. Il-joni TB3 + jistgħu jarmu dawl aħdar b'tul ta 'mewġa ta' 545nm, u kważi t-trabijiet fluworexxenti ħodor tad-Dinja rari jużaw it-terbiju bħala attivatur.
It-trab fluworexxenti aħdar użat għat-tubi tar-raġġi tal-katodi tat-TV bil-kulur (CRTs) dejjem kien ibbażat prinċipalment fuq sulfid taż-żingu irħis u effiċjenti, iżda t-trab terbium dejjem intuża bħala projezzjoni tal-kulur tat-TV tat-TV aħdar, bħal Y2SIO5: TB3 +, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3 +, u Laobr: TB3 +. Bl-iżvilupp ta 'televiżjoni b'definizzjoni għolja ta' skrin kbir (HDTV), trab fluworexxenti aħdar ta 'prestazzjoni għolja għal CRTs qed jiġu żviluppati wkoll. Pereżempju, trab fluworexxenti aħdar ibridu ġie żviluppat barra mill-pajjiż, li jikkonsisti minn Y3 (AL, GA) 5O12: TB3 +, LAOCL: TB3 +, u Y2SIO5: TB3 +, li għandhom effiċjenza eċċellenti ta 'luminixxenza f'densità għolja ta' kurrent.
It-trab fluworexxenti tradizzjonali tar-raġġi X huwa t-tungstat tal-kalċju. Fis-snin 70 u 1980, ġew żviluppati trab fluworexxenti tad-dinja rari għal skrins ta 'sensitizzazzjoni, bħal ossidu tal-lanthanum sulfide attivat terbium, terbiju attivat l-ossidu tal-bromid tal-lantanum (għal skrins aħdar), u t-terbiju attivat l-ossidu tas-sulfid ta' Yttrium. Meta mqabbel mat-tungstat tal-kalċju, trab fluworexxenti tad-dinja rari jista 'jnaqqas il-ħin tal-irradjazzjoni tar-raġġi X għall-pazjenti b'80%, itejjeb ir-riżoluzzjoni tal-films tar-raġġi X, jestendi l-ħajja tat-tubi tar-raġġi X, u jnaqqas il-konsum tal-enerġija. It-terbiju jintuża wkoll bħala attivatur tat-trab fluworexxenti għal skrins tat-tisħiħ tar-raġġi X mediċi, li jistgħu jtejbu ħafna s-sensittività tal-konverżjoni tar-raġġi X f'immaġini ottiċi, itejbu ċ-ċarezza tal-films tar-raġġi X, u tnaqqas ħafna d-doża ta 'esponiment ta' raġġi X għall-ġisem tal-bniedem (b'aktar minn 50%).
Terbijujintuża wkoll bħala attivatur fil-fosfru LED abjad eċċitat bid-dawl blu għal dawl semikondutturi ġdid. Jista 'jintuża biex jipproduċi fosfori tal-kristall ottiku tal-aluminju tat-terbiju, bl-użu ta' dijodi li jarmu dawl blu bħala sorsi tad-dawl ta 'eċċitazzjoni, u l-fluworexxenza ġġenerata hija mħallta mad-dawl ta' eċċitazzjoni biex tipproduċi dawl abjad pur.
Il-materjali elettroluminesċenti magħmula mit-terbiju jinkludu prinċipalment trab fluworexxenti aħdar taż-żingu sulfide bit-terbiju bħala l-attivatur. Taħt irradjazzjoni ultravjola, kumplessi organiċi ta 'terbiju jistgħu jarmu fluworexxenza ħadra qawwija u jistgħu jintużaw bħala materjali elettroluminesċenti tal-film irqiq. Għalkemm sar progress sinifikanti fl-istudju ta 'films irqaq elettroluminesċenti kumplessi organiċi tad-Dinja Rari, għad hemm ċertu lakuna mill-prattiċità, u r-riċerka fuq films u apparati elettroluminescenti kumplessi organiċi tad-Dinja rari għadha fil-fond.
Il-karatteristiċi tal-fluworexxenza tat-terbiju jintużaw ukoll bħala sondi tal-fluworexxenza. L-interazzjoni bejn l-aċidu kumpless ta 'terbium (TB3 +) u deoxyribonucleic (DNA) ġiet studjata bl-użu ta' fluworexxenza u spettri ta 'assorbiment, bħalma hi s-sonda ta' fluworexxenza ta 'oroxacin terbium (TB3 +). Ir-riżultati wrew li s-sonda ta 'Ofloxacin TB3 + tista' tifforma kanal li jorbot ma 'molekuli tad-DNA, u l-aċidu deoxyribonucleic jista' jsaħħaħ b'mod sinifikanti l-fluworexxenza tas-sistema ta 'Ofloxacin TB3 +. Abbażi ta 'din il-bidla, l-aċidu deoxyribonucleic jista' jiġi ddeterminat.
Għal materjali ottiċi magneto
Materjali b'effett Faraday, magħrufa wkoll bħala materjali manjeto-ottiċi, huma użati ħafna fil-lejżers u apparat ottiku ieħor. Hemm żewġ tipi komuni ta 'materjali ottiċi magneto: kristalli ottiċi magneto u ħġieġ ottiku manjet. Fost dawn, kristalli manjeto-ottiċi (bħal granata tal-ħadid yttrium u terbiju gallju garnet) għandhom il-vantaġġi ta 'frekwenza operattiva aġġustabbli u stabbiltà termali għolja, iżda huma għoljin u diffiċli biex jimmanifatturaw. Barra minn hekk, ħafna kristalli manjeto-ottiċi b'angoli ta 'rotazzjoni ta' Faraday għolja għandhom assorbiment għoli fil-firxa tal-mewġ qasir, li tillimita l-użu tagħhom. Meta mqabbel ma 'kristalli ottiċi magneto, il-ħġieġ ottiku magneto għandu l-vantaġġ ta' trasmittanza għolja u huwa faċli li jsir fi blokki jew fibri kbar. Fil-preżent, nuċċalijiet manjeto-ottiċi b'effett ta 'faraday għoli huma prinċipalment nuċċalijiet ta' joni tad-dinja rari.
Użat għal materjali tal-ħażna ottika manjet
F’dawn l-aħħar snin, bl-iżvilupp rapidu tal-multimedja u l-awtomazzjoni tal-uffiċċju, id-domanda għal diski manjetiċi ġodda ta ’kapaċità għolja kienet qed tiżdied. Films irqaq tal-metall ta 'transizzjoni tal-metall ta' Terbium tal-metall amorfu ntużaw biex jimmanifatturaw diski ottiċi ta 'prestazzjoni għolja. Fost dawn, il-film irqiq tal-liga tbfeco għandu l-aħjar prestazzjoni. Materjali manjeto-ottiċi bbażati fuq it-terbiju ġew prodotti fuq skala kbira, u diski manjeto-ottiċi magħmula minnhom jintużaw bħala komponenti ta 'ħażna tal-kompjuter, b'kapaċità ta' ħażna tiżdied b'10-15-il darba. Huma għandhom il-vantaġġi ta 'kapaċità kbira u veloċità ta' aċċess mgħaġġel, u jistgħu jintmesaħ u miksi għexieren ta 'eluf ta' drabi meta jintużaw għal diski ottiċi ta 'densità għolja. Huma materjali importanti fit-teknoloġija tal-ħażna tal-informazzjoni elettronika. Il-materjal manjeto-ottiku l-iktar użat komunement fil-faxex viżibbli u ta 'infra-aħmar kważi huwa l-kristall uniku tal-granata tat-terbiju gallium (TGG), li huwa l-aħjar materjal manjeto-ottiku biex jagħmlu rotaturi u iżolaturi Faraday.
Għal ħġieġ ottiku manjet
Ħġieġ ottiku Faraday Magneto għandu trasparenza tajba u iżotropija fir-reġjuni viżibbli u infra-aħmar, u jista 'jifforma diversi forom kumplessi. Huwa faċli li tipproduċi prodotti ta 'daqs kbir u tista' tinġibed f'fibri ottiċi. Għalhekk, għandu prospetti ta 'applikazzjoni wesgħin f'apparat ottiku manjet bħal iżolaturi ottiċi magneto, modulaturi ottiċi magneto, u sensuri tal-kurrent ottiku tal-fibra. Minħabba l-mument manjetiku kbir tagħha u l-koeffiċjent ta 'assorbiment żgħir fil-firxa viżibbli u infra-aħmar, il-joni TB3 + saru komunement użati joni tad-dinja rari fi nuċċalijiet ottiċi magneto.
Liga ferromagnetostrittiva tat-terbium disprosium
Fl-aħħar tas-seklu 20, bl-approfondiment kontinwu tar-Rivoluzzjoni Teknoloġika Dinjija, materjali ġodda ta 'applikazzjoni tad-Dinja rari kienu qed joħorġu malajr. Fl-1984, l-Università tal-Istat tal-Iowa, il-Laboratorju tal-AMES tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti, u ċ-Ċentru tar-Riċerka dwar l-Armi tal-Wiċċ tal-Istati Uniti (li minnu ġew il-persunal ewlieni tal-korporazzjoni tat-teknoloġija tat-tarf stabbilit aktar tard (et rema)) ikkollaboraw biex jiżviluppaw materjal intelliġenti tad-Dinja rari ġdid, jiġifieri Materjal tal-Kalanja Ferromagnetika tat-Terbium Disprosju. Dan il-materjal intelliġenti ġdid għandu karatteristiċi eċċellenti ta 'konverżjoni ta' enerġija elettrika malajr f'enerġija mekkanika. It-transduċers taħt l-ilma u elettro-akustiċi magħmula minn dan il-materjal manjetostrittiv ġgant ġew ikkonfigurati b'suċċess f'tagħmir navali, kelliema ta 'skoperta ta' bir, sistemi ta 'kontroll tal-ħoss u tal-vibrazzjoni, u esplorazzjoni tal-oċeani u sistemi ta' komunikazzjoni taħt l-art. Għalhekk, malli twieled il-materjal manjetostrittiv ġgant tal-ħadid tat-terbiju, irċieva attenzjoni mifruxa minn pajjiżi industrijalizzati madwar id-dinja. Teknoloġiji tat-tarf fl-Istati Uniti bdew jipproduċu materjali manjetostrittivi tal-ġgant tal-ħadid tat-terbiju fl-1989 u semmewhom Terfenol D. Sussegwentement, l-Iżvezja, il-Ġappun, ir-Russja, ir-Renju Unit, u l-Awstralja żviluppaw ukoll materjali manjetostrittivi tad-disprosju tat-terbiju.
Mill-istorja tal-iżvilupp ta 'dan il-materjal fl-Istati Uniti, kemm l-invenzjoni tal-materjal kif ukoll l-applikazzjonijiet monopolistiċi bikrija tiegħu huma relatati direttament mal-industrija militari (bħall-Armata). Għalkemm id-dipartimenti militari u tad-difiża taċ-Ċina qegħdin isaħħu gradwalment il-fehim tagħhom ta 'dan il-materjal. Madankollu, bit-titjib sinifikanti tas-saħħa nazzjonali komprensiva taċ-Ċina, id-domanda għall-kisba ta 'strateġija kompetittiva militari tas-seklu 21 u t-titjib tal-livelli ta' tagħmir definittivament se tkun urġenti ħafna. Għalhekk, l-użu mifrux ta 'materjali manjetostrittivi ġganti tad-disprosju tat-terbiju mid-dipartimenti tad-difiża militari u nazzjonali se jkun neċessità storika.
Fil-qosor, il-ħafna proprjetajiet eċċellenti ta 'terbijuAgħmel membru indispensabbli ta 'ħafna materjali funzjonali u pożizzjoni insostitwibbli f'xi oqsma ta' applikazzjoni. Madankollu, minħabba l-prezz għoli tat-terbiju, in-nies ilhom jistudjaw kif jevitaw u jimminimizzaw l-użu tat-terbiju sabiex inaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni. Pereżempju, materjali manjeto-ottiċi tad-dinja rari għandhom ukoll jużaw kobalt tal-ħadid bi prezz baxx jew kobalt tat-terbium gadolinium kemm jista 'jkun; Ipprova tnaqqas il-kontenut ta 'terbium fit-trab fluworexxenti aħdar li għandu jintuża. Il-prezz sar fattur importanti li jirrestrinġi l-użu mifrux tat-terbiju. Iżda ħafna materjali funzjonali ma jistgħux jgħaddu mingħajrha, u għalhekk irridu naderixxu mal-prinċipju ta '"billi nużaw azzar tajjeb fuq ix-xafra" u nippruvaw isalvaw l-użu tat-terbiju kemm jista' jkun.
POST TIME: AUG-07-2023