Nanomaterjali rari tad-Dinja Elementi tad-Dinja rari għandhom struttura elettronika unika sub-saff 4F, mument manjetiku atomiku kbir, akkoppjar qawwi ta 'orbita spin u karatteristiċi oħra, li jirriżultaw fi proprjetajiet ottiċi, elettriċi, manjetiċi u oħrajn sinjuri ħafna. Huma materjali strateġiċi indispensabbli għall-pajjiżi madwar id-dinja biex jittrasformaw l-industriji tradizzjonali u jiżviluppaw teknoloġija għolja, u huma magħrufa bħala l- "dar tat-teżor ta 'materjali ġodda".
Minbarra l-applikazzjonijiet tagħha f'oqsma tradizzjonali bħal makkinarju metallurġiku, petrokimiċi, ċeramika tal-ħġieġ, u tessuti ħfief,art rarihuma wkoll materjali ewlenin ta 'sostenn f'oqsma emerġenti bħal enerġija nadifa, vetturi kbar, vetturi ta' enerġija ġodda, dawl semikondutturi, u wirjiet ġodda, relatati mill-qrib mal-ħajja tal-bniedem.
Wara għexieren ta 'snin ta' żvilupp, il-fokus ta 'riċerka rari relatata mad-Dinja tbiddel b'mod korrispondenti mit-tidwib u s-separazzjoni ta' art rari ta 'purità għolja għall-applikazzjonijiet ta' teknoloġija għolja ta 'art rari fil-manjetiżmu, ottika, elettriku, ħażna ta' enerġija, katalisi, bijomediċina, u oqsma oħra. Min-naħa l-waħda, hemm xejra akbar lejn materjali komposti tad-dinja rari fis-sistema materjali; Min-naħa l-oħra, huwa aktar iffokat fuq materjali tal-kristall funzjonali dimensjonali baxxa f'termini ta 'morfoloġija. Speċjalment bl-iżvilupp ta 'nanoscience moderna, li jikkombinaw l-effetti ta' daqs żgħir, effetti kwantistiċi, effetti tal-wiċċ, u effetti ta 'interface ta' nanomaterjali bl-istruttura ta 'saff elettroniku uniku ta' elementi ta 'art rari, nanomaterjali rari tad-dinja juru bosta proprjetajiet ġodda differenti minn materjali tradizzjonali, li jimmassimizzaw il-prestazzjoni eċċellenti ta' materjali rari ta 'l-art, u jespandu aktar l-applikazzjoni tiegħu fl-oqsma ta' materjali tradizzjonali u manifattura ġdida ta 'teknoloġija għolja.
Fil-preżent, hemm prinċipalment in-nanomaterjali tad-dinja rari promettenti ħafna, jiġifieri materjali luminixxenti rari tad-dinja, materjali katalitiċi nano tad-dinja rari, materjali manjetiċi rari tad-Dinja Nano,Nano Cerium OxideMaterjali tal-ilqugħ ultravjola, u materjali oħra funzjonali nano.
No.1Materjali luminixxenti nano tad-dinja rari
01
Materjali komposti jikkombinaw unitajiet funzjonali differenti fil-livell molekulari biex jinkisbu funzjonijiet komplementari u ottimizzati. Materjal ibridu inorganiku organiku għandu l-funzjonijiet ta 'komponenti organiċi u inorganiċi, li juru stabbiltà mekkanika tajba, flessibilità, stabbiltà termali u proċessabilità eċċellenti.
Art rariIl-kumplessi għandhom ħafna vantaġġi, bħal purità ta 'kulur għoli, ħajja twila ta' stat eċċitat, rendiment quantum għoli, u linji ta 'spettru ta' emissjoni rikka. Huma użati ħafna f'ħafna oqsma, bħal wiri, amplifikazzjoni ottika tal-waveguide, lejżers ta 'stat solidu, bijomarkatur, u anti-iffalsifikar. Madankollu, l-istabbiltà fototermali baxxa u l-proċessabilità ħażina ta 'kumplessi tad-Dinja rari jfixklu serjament l-applikazzjoni u l-promozzjoni tagħhom. Li tgħaqqad kumplessi ta 'art rari ma' matriċi inorganiċi ma 'proprjetajiet mekkaniċi tajbin u l-istabbiltà hija mod effettiv biex titjieb il-proprjetajiet luminixxenti ta' kumplessi rari tad-Dinja.
Mill-iżvilupp ta 'materjal ibridu inorganiku organiku tad-Dinja rari, ix-xejriet ta' żvilupp tagħhom juru l-karatteristiċi li ġejjin:
① Il-materjal ibridu miksub bil-metodu ta 'doping kimiku għandu komponenti attivi stabbli, ammont għoli ta' doping u distribuzzjoni uniformi ta 'komponenti;
② It-trasformazzjoni minn materjali funzjonali singoli għal materjali multifunzjonali, tiżviluppa materjali multifunzjonali biex jagħmlu l-applikazzjonijiet tagħhom aktar estensivi;
③ Il-matriċi hija diversa, minn primarjament silika għal diversi substrati bħal dijossidu tat-titanju, polimeri organiċi, tafal, u likwidi joniċi.
02
Meta mqabbel ma 'teknoloġiji tad-dawl eżistenti, prodotti tad-dawl tas-semikondutturi bħal dijodi li jarmu d-dawl (LEDs) għandhom vantaġġi bħal ħajja twila ta' servizz, konsum ta 'enerġija baxxa, effiċjenza luminuża għolja, ħielsa mill-merkurju, ħieles mill-merkurju, ħieles mill-UV, u operazzjoni stabbli. Huma meqjusa bħala "sors tad-dawl tar-raba 'ġenerazzjoni" wara fanali inkandexxenti, lampi fluworexxenti, u lampi ta' kwittanza tal-gass b'qawwa għolja (HIDs).
L-Abjad LED huwa magħmul minn ċipep, substrati, fosfri, u sewwieqa. Trab fluworexxenti tad-dinja rari għandu rwol kruċjali fil-prestazzjoni tal-LED abjad. F’dawn l-aħħar snin, sar ammont kbir ta ’xogħol ta’ riċerka fuq fosfri mmexxija bl-abjad u sar progress eċċellenti:
① L-iżvilupp ta 'tip ġdid ta' fosfru eċċitat minn Blue LED (460m) wettaq riċerka dwar id-doping u l-modifika fuq YAO2CE (YAG: CE) użat fiċ-ċipep LED blu biex itejjeb l-effiċjenza tad-dawl u l-għoti tal-kulur;
② L-iżvilupp ta 'trab fluworexxenti ġodda eċċitati minn dawl ultravjola (400m) jew dawl ultravjola (360mm) studjat sistematikament il-kompożizzjoni, l-istruttura, u l-karatteristiċi spettrali ta' trab fluworexxenti blu u aħdar blu, kif ukoll il-proporzjonijiet differenti tat-tliet trabijiet fluworexxenti biex jiksbu LED abjad;
③ Twettqet aktar xogħol fuq il-kwistjonijiet xjentifiċi bażiċi fil-proċess ta 'preparazzjoni ta' trab fluworexxenti, bħall-influwenza tal-proċess ta 'preparazzjoni fuq il-fluss, biex tiżgura l-kwalità u l-istabbiltà tat-trab fluworexxenti.
Barra minn hekk, LED ta 'dawl abjad jadotta prinċipalment proċess ta' ppakkjar imħallat ta 'trab fluworexxenti u silikon. Minħabba l-konduttività termali fqira ta 'trab fluworexxenti, l-apparat se jsaħħan minħabba ħin ta' xogħol fit-tul, li jwassal għal tixjiħ tas-silikon u tqassar il-ħajja tas-servizz tal-apparat. Din il-problema hija partikolarment serja f'LEDs ta 'dawl abjad b'qawwa għolja. L-imballaġġ mill-bogħod huwa mod wieħed kif tissolva din il-problema billi twaħħal trab fluworexxenti mas-sottostrat u tisseparaha mis-sors tad-dawl LED blu, u b'hekk tnaqqas l-impatt tas-sħana ġġenerata miċ-ċippa fuq il-prestazzjoni luminixxenti tat-trab fluworexxenti. Jekk iċ-ċeramika fluworexxenti tad-dinja rari għandha l-karatteristiċi ta 'konduttività termali għolja, reżistenza għolja għall-korrużjoni, stabbiltà għolja, u prestazzjoni ottika eċċellenti ottika, jistgħu jissodisfaw aħjar ir-rekwiżiti ta' applikazzjoni ta 'LED abjad b'qawwa għolja b'densità ta' enerġija għolja. Trab tal-mikro nano b'attività ta 'sinterizzazzjoni għolja u dispersjoni għolja saru prerekwiżit importanti għall-preparazzjoni ta' trasparenza għolja rari tad-dinja ċeramika funzjonali ottika b'rendiment ottiku għoli tal-ħruġ.
03.Rare Earth Up conversion Nanomaterjali luminixxenti
Il-luminixxenza tal-konverżjoni hija tip speċjali ta 'proċess ta' luminixxenza kkaratterizzat mill-assorbiment ta 'fotoni b'enerġija baxxa multipla minn materjali luminixxenti u l-ġenerazzjoni ta' emissjoni ta 'fotoni b'enerġija għolja. Meta mqabbel ma 'molekuli ta' żebgħa organika tradizzjonali jew tikek kwantistiċi, in-nanomaterjali luminexxenti ta 'konverżjoni rari tad-dinja għandhom ħafna vantaġġi bħal bidla anti-stokes, faxxa ta' emissjoni dejqa, stabbiltà tajba, tossiċità baxxa, fond ta 'penetrazzjoni ta' tessut għoli, u interferenza spontanja baxxa ta 'fluworexxenza. Huma għandhom prospetti ta 'applikazzjoni wiesgħa fil-qasam bijomediku.
F’dawn l-aħħar snin, in-nanomaterjali luminexxenti tal-konverżjoni tad-Dinja rari għamlu progress sinifikanti fis-sinteżi, il-modifika tal-wiċċ, il-funzjonalizzazzjoni tal-wiċċ, u l-applikazzjonijiet bijomediċi. In-nies itejbu l-prestazzjoni tal-luminixxenza tal-materjali billi jottimizzaw il-kompożizzjoni tagħhom, l-istat tal-fażi, id-daqs, eċċ fin-nanoskala, u jgħaqqdu l-istruttura tal-qalba / qoxra biex tnaqqas iċ-ċentru ta 'tkessiħ tal-luminixxenza, sabiex tiżdied il-probabbiltà ta' transizzjoni. Permezz ta 'modifika kimika, tistabbilixxi teknoloġiji b'bijokompatibilità tajba biex tnaqqas it-tossiċità, u tiżviluppa metodi ta' immaġini għal ċelloli ħajjin luminexxenti u up converżjoni u in vivo; Tiżviluppa metodi ta 'akkoppjar bijoloġiċi effiċjenti u sikuri bbażati fuq il-bżonnijiet ta' applikazzjonijiet differenti (ċelloli ta 'skoperta immuni, immaġini ta' fluworexxenza in vivo, terapija fotodinamika, terapija fototermali, mediċini ta 'rilaxx ikkontrollat bir-ritratti, eċċ.).
Dan l-istudju għandu benefiċċji potenzjali u ekonomiċi ta 'applikazzjoni enormi, u għandu sinifikat xjentifiku importanti għall-iżvilupp tan-nanomediċina, il-promozzjoni tas-saħħa tal-bniedem, u l-progress soċjali.
No.2 Materjali manjetiċi rari tad-Dinja Nano
Materjali tal-kalamita permanenti tad-Dinja Rari għaddew minn tliet stadji ta 'żvilupp: SMCO5, SM2CO7, u ND2FE14B. Bħala trab manjetiku ta 'NDFEB imkessaħ malajr għal materjali tal-kalamita permanenti marbuta, id-daqs tal-qamħ ivarja minn 20nm sa 50nm, li jagħmilha materjal ta' kalamita permanenti ta 'l-art rari tipika rari.
Materjali nanomagnetiċi rari tad-dinja għandhom il-karatteristiċi ta 'daqs żgħir, struttura ta' dominju wieħed, u sfurzar għoli. L-użu ta 'materjali ta' reġistrazzjoni manjetika jista 'jtejjeb il-proporzjon sinjal-ħoss u l-kwalità tal-immaġini. Minħabba d-daqs żgħir u l-affidabbiltà għolja tiegħu, l-użu tiegħu fis-sistemi tal-muturi mikro huwa direzzjoni importanti għall-iżvilupp tal-ġenerazzjoni l-ġdida ta 'avjazzjoni, aerospazjali, u muturi tal-baħar. Għall-memorja manjetika, fluwidu manjetiku, materjali ta 'reżistenza tal-manjet ġgant, il-prestazzjoni tista' titjieb ħafna, u b'hekk l-apparati jsiru ta 'prestazzjoni għolja u minjaturizzati.
No.3Nano tad-Dinja Rarimaterjali katalitiċi
Materjali katalitiċi tad-dinja rari jinvolvu kważi r-reazzjonijiet katalitiċi kollha. Minħabba l-effetti tal-wiċċ, l-effetti tal-volum, u l-effetti tad-daqs kwantum, in-nanoteknoloġija rari tad-dinja ġibdet l-attenzjoni dejjem aktar. F’ħafna reazzjonijiet kimiċi, jintużaw katalisti rari tad-dinja. Jekk jintużaw nanokatalizzaturi tad-dinja rari, l-attività u l-effiċjenza katalitika se jitjiebu ħafna.
Nanokatalizzaturi tad-dinja rari ġeneralment jintużaw fil-qsim katalitiku tal-pitrolju u t-trattament tal-purifikazzjoni tal-egżost tal-karozzi. Il-materjali nanokatalitiċi tad-Dinja Rari l-aktar użati huma komunement użatiCEO2uLA2O3, li jistgħu jintużaw bħala katalisti u promoturi, kif ukoll trasportaturi tal-katalisti.
No.4Nano Cerium OxideMaterjal tal-ilqugħ ultravjola
Nano Cerium Oxide huwa magħruf bħala l-aġent ta 'iżolament ultravjola tat-tielet ġenerazzjoni, b'effett ta' iżolament tajjeb u trasmittanza għolja. Fil-kożmetiċi, l-attività katalitika baxxa nano ceria għandha tintuża bħala aġent li jiżola l-UV. Għalhekk, l-attenzjoni tas-suq u r-rikonoxximent tal-materjali ta 'lqugħ ultravjola ta' l-ossidu tan-nano huma għoljin. It-titjib kontinwu tal-integrazzjoni taċ-ċirkwiti integrati jirrikjedi materjali ġodda għal proċessi ta 'manifattura ta' ċippa ta 'ċirkwit integrat. Materjali ġodda għandhom rekwiżiti ogħla għall-illustrar tal-fluwidi, u l-fluwidi tal-illustrar tad-Dinja rari tas-semikondutturi jeħtieġ li jissodisfaw dan ir-rekwiżit, b'veloċità aktar mgħaġġla tal-illustrar u inqas volum tal-illustrar. Il-materjali tal-illustrar tad-Dinja Nano Rari għandhom suq wiesa '.
Iż-żieda sinifikanti fis-sjieda tal-karozzi kkawżat tniġġis serju fl-arja, u l-installazzjoni ta 'katalizzaturi ta' purifikazzjoni tal-egżost tal-karozzi hija l-iktar mod effettiv biex tikkontrolla t-tniġġis tal-egżost. L-ossidi komposti taż-żirkonju tan-Nano Cerium għandhom rwol importanti fit-titjib tal-kwalità tal-purifikazzjoni tal-gass tad-denb.
No.5 Materjali Funzjonali Nano Oħra
01. Materjali taċ-ċeramika rari tad-Dinja
Trab taċ-ċeramika Nano jista 'jnaqqas b'mod sinifikanti t-temperatura tas-sinterizzazzjoni, li hija 200 ℃ ~ 300 ℃ inqas minn dik ta' trab taċ-ċeramika mhux nano bl-istess kompożizzjoni. Iż-żieda ta 'NANO CEO2 maċ-ċeramika tista' tnaqqas it-temperatura tas-sinterizzazzjoni, tinibixxi t-tkabbir tal-kannizzata, u ttejjeb id-densità taċ-ċeramika. Żieda ta 'elementi rari tad-Dinja bħalY2O3, CEO2, or LA2O3 to Zro2Jista 'jipprevjeni t-trasformazzjoni tal-fażi ta' temperatura għolja u l-embrittlement ta 'ZRO2, u jikseb it-trasformazzjoni tal-fażi ZRO2 imwebbes materjali strutturali taċ-ċeramika.
Ċeramika elettronika (sensuri elettroniċi, materjali PTC, materjali tal-majkrowejv, kondensaturi, termistors, eċċ.) Imħejjija bl-użu ta 'CEO2 ultrafina jew nanoskala, Y2O3,ND2O3, SM2O3, eċċ. tejbu l-proprjetajiet elettriċi, termali u ta 'stabbiltà.
Iż-żieda ta 'materjali komposti fotokatalitiċi attivati fuq l-art rari mal-formula tal-glaze tista' tipprepara ċeramika antibatterika tad-Dinja rari.
02.Rare Earth Nano Thin Film Materjali
Bl-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija, ir-rekwiżiti tal-prestazzjoni għall-prodotti qed isiru dejjem aktar stretti, u jeħtieġu ultra-fin, ultra-irqiq, densità ultra-għolja, u ultra-mili tal-prodotti. Bħalissa, hemm tliet kategoriji ewlenin ta 'films ta' nano rari tad-dinja żviluppati: films ta 'nano kumpless rari tad-dinja, films ta' nano ossidu rari tad-dinja, u films ta 'liga nano rari tad-dinja. Rari Nano Films tad-Dinja għandhom ukoll rwoli importanti fl-industrija tal-informazzjoni, katalisi, enerġija, trasport, u mediċina tal-ħajja.
Konklużjoni
Iċ-Ċina hija pajjiż ewlieni fir-riżorsi rari tad-dinja. L-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'nanomaterjali tad-Dinja rari huwa mod ġdid kif tuża b'mod effettiv ir-riżorsi tad-dinja rari. Sabiex tespandi l-ambitu tal-applikazzjoni tad-Dinja rari u tippromwovi l-iżvilupp ta 'materjali funzjonali ġodda, sistema teoretika ġdida għandha tkun stabbilita fit-teorija tal-materjali biex tissodisfa l-bżonnijiet ta' riċerka fin-nanoskala, tagħmel in-nanomaterjali tad-Dinja rari għandhom prestazzjoni aħjar, u jagħmlu l-ħolqien ta 'proprjetajiet u funzjonijiet ġodda possibbli.
Ħin ta 'wara: 29-2023 ta' Mejju