Elementi rari tad-dinjahuma indispensabbli għall-iżvilupp ta 'teknoloġija avvanzata bħal enerġija u materjali ġodda, u għandhom valur ta' applikazzjoni wiesa 'f'oqsma bħall-ajruspazju, id-difiża nazzjonali u l-industrija militari. Ir-riżultati tal-gwerra moderna jindikaw li l-armi tad-dinja rari jiddominaw il-kamp tal-battalja, il-vantaġġi teknoloġiċi tal-art rari jirrappreżentaw vantaġġi teknoloġiċi militari, u li jkollhom riżorsi huwa garantit. Għalhekk, l-artijiet rari saru wkoll riżorsi strateġiċi li l-ekonomiji ewlenin madwar id-dinja jikkompetu għalihom, u strateġiji ewlenin tal-materja prima bħall-artijiet rari ħafna drabi jqumu għal strateġiji nazzjonali. L-Ewropa, il-Ġappun, l-Istati Uniti u pajjiżi u reġjuni oħra jagħtu aktar attenzjoni lil materjali ewlenin bħall-art rari. Fl-2008, materjali tad-dinja rari ġew elenkati bħala "strateġija ta ' materjali ewlenin" mid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti; Fil-bidu tal-2010, l-Unjoni Ewropea ħabbret it-twaqqif ta 'riżerva strateġika ta' artijiet rari; Fl-2007, il-Ministeru tal-Edukazzjoni, il-Kultura, ix-Xjenza u t-Teknoloġija Ġappuniż, kif ukoll il-Ministeru tal-Ekonomija, l-Industrija u t-Teknoloġija, kienu diġà pproponew il-"Pjan Strateġiku tal-Element" u l-pjan "Materjali Alternattivi tal-Metall Rari". Ħadu miżuri u politiki kontinwi fir-riżervi tar-riżorsi, il-progress teknoloġiku, l-akkwist tar-riżorsi, u t-tfittxija għal materjali alternattivi. Jibda minn dan l-artiklu, l-editur se jintroduċi fid-dettall il-missjonijiet u r-rwoli ta 'żvilupp storiku importanti u anke indispensabbli ta' dawn l-elementi ta 'art rari.
Terbju jappartjeni għall-kategorija ta 'artijiet rari tqal, b'abbundanza baxxa fil-qoxra tad-Dinja b'1.1 ppm biss.Ossidu tat-terbjujammonta għal inqas minn 0.01% tal-artijiet rari totali. Anke fil-mineral ta 'art rari tqil tat-tip ta' jone ta 'ittriju għoli bl-ogħla kontenut ta' terbju, il-kontenut ta 'terbju jammonta biss għal 1.1-1.2% tad-dinja rari totali, li jindika li jappartjeni għall-kategorija "nobbli" ta' elementi ta 'art rari. Terbju huwa metall griż tal-fidda b'duttilità 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 tat-terbju fl-1843, l-iskarsezza u l-valur tiegħu żammew l-applikazzjoni prattika tiegħu għal żmien twil. Huwa biss fl-aħħar 30 sena li terbium wera t-talent uniku tiegħu.
L-iskoperta tat-terbju
Matul l-istess perjodu metalantanuġie skopert, Karl G. Mosander tal-Isvezja analizza l-inizjalment skopertiittrijuu ppubblikat rapport fl-1842, li jiċċara li l-art tal-ittriju skoperta inizjalment ma kinitx ossidu elementali wieħed, iżda ossidu ta 'tliet elementi. Fl-1843, Mossander skopra l-element terbju permezz tar-riċerka tiegħu fuq l-art ittriju. Għadu semma waħda minnhom ittriju earth u waħda minnhomossidu tal-erbju. Kien biss fl-1877 li ġie msemmi uffiċjalment terbium, bis-simbolu tal-element Tb. L-isem tiegħu ġej mill-istess sors bħall-ittriju, li joriġina mir-raħal ta 'Ytterby qrib Stokkolma, l-Isvezja, fejn il-mineral tal-ittriju ġie skopert għall-ewwel darba. L-iskoperta ta 'terbju u żewġ elementi oħra, lantanum u erbju, fetħu t-tieni bieb għall-iskoperta ta' elementi ta 'art rari, u mmarkat it-tieni stadju tal-iskoperta tagħhom. Ġie purifikat għall-ewwel darba minn G. Urban fl-1905.
Mossander
Applikazzjoni ta' terbju
L-applikazzjoni ta'terbjul-aktar jinvolvi oqsma ta' teknoloġija għolja, li huma proġetti avvanzati intensivi fit-teknoloġija u l-għarfien, kif ukoll proġetti b'benefiċċji ekonomiċi sinifikanti, bi prospetti ta' żvilupp attraenti. L-oqsma ta 'applikazzjoni ewlenin jinkludu: (1) qed jiġi utilizzat fil-forma ta' artijiet rari mħallta. Pereżempju, jintuża bħala fertilizzant kompost ta 'art rari u addittiv ta' l-għalf għall-agrikoltura. (2) Attivatur għal trab aħdar fi tliet trabijiet fluworexxenti primarji. Materjali optoelettroniċi moderni jeħtieġu l-użu ta 'tliet kuluri bażiċi ta' fosfori, jiġifieri aħmar, aħdar u blu, li jistgħu jintużaw biex jiġu sintetizzati diversi kuluri. U t-terbju huwa komponent indispensabbli f'ħafna trabijiet fluworexxenti ħodor ta 'kwalità għolja. (3) Użat bħala materjal ta 'ħażna ottika manjeto. Films irqaq tal-liga tal-metall ta 'transizzjoni tat-terbju tal-metall amorfu intużaw biex jimmanifatturaw diski ottiċi manjeto ta' prestazzjoni għolja. (4) Manifattura tal-ħġieġ ottiku manjeto. Il-ħġieġ rotatorju ta 'Faraday li fih it-terbju huwa materjal ewlieni għall-manifattura ta' rotaturi, iżolaturi u ċirkolaturi fit-teknoloġija tal-laser. (5) L-iżvilupp u l-iżvilupp ta 'liga ferromagnetostrictive terbium dysprosium (TerFenol) fetaħ applikazzjonijiet ġodda għat-terbju.
Għall-agrikoltura u t-trobbija tal-annimali
Terbju tad-dinja rarijista 'jtejjeb il-kwalità tal-uċuħ tar-raba' u jżid ir-rata tal-fotosintesi f'ċerta firxa ta 'konċentrazzjoni. Il-kumplessi ta 'terbju għandhom attività bijoloġika għolja, u l-kumplessi ternarji ta' terbju, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, għandhom effetti antibatteriċi u batteriċi tajbin fuq Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, u Escherichia coli, bi spettru wiesa 'antibatteriċi proprjetajiet. L-istudju ta 'dawn il-kumplessi jipprovdi direzzjoni ġdida ta' riċerka għal mediċini batteriċida moderni.
Użat fil-qasam tal-luminixxenza
Materjali optoelettroniċi moderni jeħtieġu l-użu ta 'tliet kuluri bażiċi ta' fosfori, jiġifieri aħmar, aħdar u blu, li jistgħu jintużaw biex jiġu sintetizzati diversi kuluri. U t-terbju huwa komponent indispensabbli f'ħafna trabijiet fluworexxenti ħodor ta 'kwalità għolja. Jekk it-twelid ta 'trab fluworexxenti aħmar tat-TV tal-kulur tad-dinja rari stimula d-domanda għall-ittriju u l-ewropju, allura l-applikazzjoni u l-iżvilupp tat-terbju ġew promossi minn trab fluworexxenti aħdar ta' tliet kuluri primarji rari għal lampi. Fil-bidu tas-snin 80, Philips ivvintat l-ewwel lampa fluworexxenti kompatta li tiffranka l-enerġija fid-dinja u malajr ippromwovietha globalment. Tb3 + jonji jistgħu jarmu dawl aħdar b'wavelength ta '545nm, u kważi t-trabijiet fluworexxenti ħodor rari kollha tad-dinja jużaw terbju bħala attivatur.
It-trab fluworexxenti aħdar użat għat-tubi tar-raġġi cathode tat-TV bil-kulur (CRTs) dejjem kien ibbażat prinċipalment fuq sulfide taż-żingu irħis u effiċjenti, iżda trab tat-terbju dejjem intuża bħala trab aħdar tat-TV bil-kulur tal-projezzjoni, bħal Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, u LaOBr: Tb3+. Bl-iżvilupp ta 'televiżjoni b'definizzjoni għolja ta' skrin kbir (HDTV), qed jiġu żviluppati wkoll trabijiet fluworexxenti ħodor ta 'prestazzjoni għolja għal CRTs. Pereżempju, ġie żviluppat trab fluworexxenti aħdar ibridu barra mill-pajjiż, li jikkonsisti f'Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, u Y2SiO5: Tb3+, li għandhom effiċjenza ta 'luminexxenza eċċellenti f'densità għolja ta' kurrent.
It-trab fluworexxenti tar-raġġi X tradizzjonali huwa tungstate tal-kalċju. Fis-snin sebgħin u tmenin, ġew żviluppati trabijiet fluworexxenti tad-dinja rari għal skrins ta 'sensitizzazzjoni, bħal ossidu tal-sulfide tal-lantanum attivat bit-terbju, ossidu tal-bromur tal-lantanum attivat bit-terbju (għal skrins ħodor), u ossidu tas-sulfid tal-ittriju attivat bit-terbju. Meta mqabbel mat-tungstate tal-kalċju, trab fluworexxenti tad-dinja rari jista 'jnaqqas il-ħin tal-irradjazzjoni tar-raġġi X għall-pazjenti bi 80%, itejjeb ir-riżoluzzjoni tal-films tar-raġġi X, jestendi l-ħajja tat-tubi tar-raġġi X, u jnaqqas il-konsum tal-enerġija. Terbju jintuża wkoll bħala attivatur ta 'trab fluworexxenti għal skrins mediċi ta' titjib tar-raġġi-X, li jista 'jtejjeb ħafna s-sensittività tal-konverżjoni tar-raġġi-X f'immaġini ottiċi, itejjeb iċ-ċarezza tal-films tar-raġġi-X, u jnaqqas ħafna d-doża ta' espożizzjoni ta 'X- raġġi għall-ġisem tal-bniedem (b'aktar minn 50%).
Terbjujintuża wkoll bħala attivatur fil-fosfru LED abjad eċċitati minn dawl blu għal dawl semikonduttur ġdid. Jista 'jintuża biex jipproduċi fosfori tal-kristall ottiku manjeto ta' l-aluminju tat-terbju, bl-użu ta 'dijodi li jarmu dawl blu bħala sorsi ta' dawl ta 'eċċitazzjoni, u l-fluworexxenza ġenerata titħallat mad-dawl ta' eċċitazzjoni biex tipproduċi dawl abjad pur.
Il-materjali elettroluminixxenti magħmula mit-terbju jinkludu prinċipalment trab fluworexxenti aħdar tas-sulfid taż-żingu bit-terbju bħala l-attivatur. Taħt irradjazzjoni ultravjola, kumplessi organiċi ta 'terbju jistgħu jarmu fluworexxenza ħadra qawwija u jistgħu jintużaw bħala materjali elettroluminixxenti ta' film irqiq. Għalkemm sar progress sinifikanti fl-istudju ta 'films irqaq elettroluminixxenti kumplessi organiċi tad-dinja rari, għad hemm ċertu vojt mill-prattiċità, u r-riċerka dwar films u apparati rqaq elettroluminixxenti kumplessi organiċi rari tad-dinja għadha fil-fond.
Il-karatteristiċi tal-fluworexxenza tat-terbju jintużaw ukoll bħala sondi tal-fluworexxenza. L-interazzjoni bejn il-kumpless ofloxacin terbium (Tb3+) u l-aċidu deoxyribonucleic (DNA) ġiet studjata bl-użu ta 'spettri ta' fluworexxenza u assorbiment, bħall-sonda ta 'fluworexxenza ta' ofloxacin terbium (Tb3+). Ir-riżultati wrew li s-sonda ofloxacin Tb3 + tista 'tifforma rabta ma' molekuli tad-DNA, u l-aċidu deoxyribonucleic jista 'jtejjeb b'mod sinifikanti l-fluworexxenza tas-sistema ofloxacin Tb3 +. Ibbażat fuq din il-bidla, jista 'jiġi determinat l-aċidu deossiribonuklejku.
Għal materjali ottiċi manjeto
Materjali b'effett Faraday, magħrufa wkoll bħala materjali manjeto-ottiċi, jintużaw ħafna fil-lejżers u apparat ottiku ieħor. Hemm żewġ tipi komuni ta 'materjali ottiċi manjeto: kristalli ottiċi manjeto u ħġieġ ottiku manjeto. Fost dawn, kristalli manjeto-ottiċi (bħal granata tal-ħadid ittriju u granata tal-gallju tat-terbju) għandhom il-vantaġġi ta 'frekwenza operattiva aġġustabbli u stabbiltà termali għolja, iżda huma għaljin u diffiċli biex jiġu manifatturati. Barra minn hekk, ħafna kristalli manjeto-ottiċi b'angoli ta 'rotazzjoni Faraday għoljin għandhom assorbiment għoli fil-medda tal-mewġ qasir, li jillimita l-użu tagħhom. Meta mqabbel mal-kristalli ottiċi manjeto, il-ħġieġ ottiku manjeto għandu l-vantaġġ ta 'trasmittanza għolja u huwa faċli li jsir fi blokki jew fibri kbar. Fil-preżent, nuċċalijiet manjeto-ottiċi b'effett Faraday għoli huma prinċipalment nuċċalijiet drogati bil-jone tad-dinja rari.
Użat għal materjali tal-ħażna ottika manjeto
F'dawn l-aħħar snin, bl-iżvilupp mgħaġġel tal-multimedja u l-awtomazzjoni tal-uffiċċju, id-domanda għal diski manjetiċi ġodda ta 'kapaċità għolja qed tiżdied. Films irqaq tal-liga tal-metall ta 'transizzjoni tat-terbju tal-metall amorfu intużaw biex jimmanifatturaw diski ottiċi manjeto ta' prestazzjoni għolja. Fosthom, il-film irqiq tal-liga TbFeCo għandu l-aħjar prestazzjoni. Materjali manjeto-ottiċi bbażati fuq it-terbju ġew prodotti fuq skala kbira, u diski manjeto-ottiċi magħmula minnhom jintużaw bħala komponenti tal-ħażna tal-kompjuter, b'kapaċità ta 'ħażna miżjuda b'10-15-il darba. Għandhom il-vantaġġi ta 'kapaċità kbira u veloċità ta' aċċess veloċi, u jistgħu jintmesaħ u miksija 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-aktar użat komunement fil-meded viżibbli u qrib infra-aħmar huwa Terbium Gallium Garnet (TGG) kristall wieħed, li huwa l-aħjar materjal manjeto-ottiku biex isiru rotaturi u iżolaturi Faraday.
Għal ħġieġ ottiku manjeto
Il-ħġieġ ottiku manjeto Faraday għandu trasparenza u isotropija tajba 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 wiesgħa ta 'applikazzjoni f'apparati ottiċi manjeto bħal iżolaturi ottiċi manjeto, modulaturi ottiċi manjeto, u sensuri tal-kurrent tal-fibra ottika. Minħabba l-mument manjetiku kbir tiegħu u l-koeffiċjent żgħir ta 'assorbiment fil-medda viżibbli u infra-aħmar, Tb3 + jonji saru jonji ta' art rari użati b'mod komuni f'nuċċalijiet ottiċi manjeto.
Liga ferromagnetostrictive tat-terbju dysprosium
Fl-aħħar tas-seklu 20, bl-approfondiment kontinwu tar-rivoluzzjoni teknoloġika dinjija, materjali ġodda ta 'applikazzjoni tad-dinja rari kienu qed jitfaċċaw malajr. Fl-1984, Iowa State University, il-Laboratorju Ames tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti, u ċ-Ċentru tar-Riċerka dwar l-Armi tal-wiċċ tal-US Navy (li minnu ġie l-persunal ewlieni tal-Edge Technology Corporation (ET REMA) stabbilita aktar tard) ikkollaboraw biex jiżviluppaw rari ġdid. materjal intelliġenti tad-dinja, jiġifieri materjal magnetostrictive ferromanjetiku tat-terbium dysprosium. Dan il-materjal intelliġenti ġdid għandu karatteristiċi eċċellenti li jikkonverti malajr l-enerġija elettrika f'enerġija mekkanika. It-transducers taħt l-ilma u elettro-akustiċi magħmulin minn dan il-materjal manjetostrittiv ġgant ġew ikkonfigurati b'suċċess f'tagħmir navali, kelliema għall-iskoperta ta 'bjar taż-żejt, sistemi ta' kontroll tal-ħoss u vibrazzjoni, u esplorazzjoni tal-oċeani u sistemi ta 'komunikazzjoni taħt l-art. Għalhekk, hekk kif twieled il-materjal magnetostrictive ġgant tal-ħadid terbium dysprosium, irċieva attenzjoni mifruxa minn pajjiżi industrijalizzati madwar id-dinja. Teknoloġiji Edge fl-Istati Uniti bdew jipproduċu materjali magnetostrictive ġgant tal-ħadid terbium dysprosium fl-1989 u semmewhom Terfenol D. Sussegwentement, l-Isvezja, il-Ġappun, ir-Russja, ir-Renju Unit, u l-Awstralja żviluppaw ukoll materjali magnetostrictive ġgant tal-ħadid terbium dysprosium.
Mill-istorja tal-iżvilupp ta 'dan il-materjal fl-Istati Uniti, kemm l-invenzjoni tal-materjal kif ukoll l-applikazzjonijiet monopolistiċi bikrija tiegħu huma direttament relatati mal-industrija militari (bħall-flotta). Għalkemm id-dipartimenti militari u tad-difiża taċ-Ċina qed 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 tat-tagħmir definittivament se tkun urġenti ħafna. Għalhekk, l-użu mifrux ta 'terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materjali mid-dipartimenti militari u tad-difiża nazzjonali se jkun ħtieġa storika.
Fil-qosor, il-ħafna proprjetajiet eċċellenti ta 'terbjujagħmluha membru indispensabbli ta 'ħafna materjali funzjonali u pożizzjoni insostitwibbli f'xi oqsma ta' applikazzjoni. Madankollu, minħabba l-prezz għoli tat-terbju, in-nies ilhom jistudjaw kif jevitaw u jimminimizzaw l-użu tat-terbju sabiex jitnaqqsu l-ispejjeż tal-produzzjoni. Pereżempju, materjali manjeto-ottiċi tad-dinja rari għandhom ukoll jużaw kobalt tal-ħadid dysprosium bi prezz baxx jew kobalt tal-gadolinju terbium kemm jista 'jkun; Ipprova tnaqqas il-kontenut tat-terbju fit-trab fluworexxenti aħdar li għandu jintuża. Il-prezz sar fattur importanti li jirrestrinġi l-użu mifrux tat-terbju. Iżda ħafna materjali funzjonali ma jistgħux jgħaddu mingħajrha, għalhekk għandna nżommu mal-prinċipju ta '"użu ta' azzar tajjeb fuq ix-xafra" u nippruvaw insalvaw l-użu tat-terbju kemm jista 'jkun.
Ħin tal-post: Awissu-07-2023