Nanomaterjali rari tad-dinja Elementi tad-dinja rari għandhom struttura elettronika unika 4f sub-saff, 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 għal pajjiżi madwar id-dinja biex jittrasformaw l-industriji tradizzjonali u jiżviluppaw teknoloġija għolja, u huma magħrufa bħala "dar tat-teżor ta 'materjali ġodda".
Minbarra l-applikazzjonijiet tagħha f'oqsma tradizzjonali bħal makkinarju metallurġiku, petrokimiċi, ċeramika tal-ħġieġ, u tessuti ħfief,artijiet rarihuma wkoll materjali ewlenin ta 'appoġġ f'oqsma emerġenti bħal enerġija nadifa, vetturi kbar, vetturi tal-enerġija ġodda, dawl semikonduttur, u wirjiet ġodda, relatati mill-qrib mal-ħajja tal-bniedem.
Wara deċennji ta 'żvilupp, il-fokus tar-riċerka relatata ma' l-art rari inbidel b'mod korrispondenti mit-tidwib u s-separazzjoni ta 'artijiet rari ta' purità għolja waħda għall-applikazzjonijiet ta 'teknoloġija għolja ta' artijiet rari fil-manjetiżmu, ottika, elettriku, ħażna ta 'enerġija, katalisi, bijomediċina, u oqsma oħra. Min-naħa waħda, hemm tendenza akbar lejn materjali komposti tad-dinja rari fis-sistema materjali; Min-naħa l-oħra, huwa aktar iffukat fuq materjali tal-kristall funzjonali ta 'dimensjoni baxxa f'termini ta' morfoloġija. Speċjalment bl-iżvilupp tan-nanoxjenza moderna, li tgħaqqad l-effetti ta 'daqs żgħir, l-effetti kwantitiċi, l-effetti tal-wiċċ, u l-effetti ta' l-interface tan-nanomaterjali mal-karatteristiċi uniċi ta 'l-istruttura ta' saff elettroniku ta 'elementi ta' l-art rari, in-nanomaterjali rari tad-dinja juru ħafna proprjetajiet ġodda differenti minn materjali tradizzjonali, li jimmassimizzaw. il-prestazzjoni eċċellenti ta 'materjali tad-dinja rari, U tkompli tespandi l-applikazzjoni tagħha fl-oqsma tal-materjali tradizzjonali u l-manifattura ġdida ta' teknoloġija avvanzata.
Fil-preżent, hemm prinċipalment in-nanomaterjali rari tad-dinja li huma promettenti ħafna li ġejjin, jiġifieri materjali rari nano luminixxenti, materjali rari nano katalitiċi, materjali rari nano manjetiċi,nano ossidu taċ-ċerjumaterjali tal-ilqugħ ultravjola, u materjali nano-funzjonali oħra.
Nru.1Materjali rari nano luminixxenti tad-dinja
01. Nanomaterjali luminexxenti ibridi rari organiċi-inorganiċi
Materjali komposti jgħaqqdu unitajiet funzjonali differenti fil-livell molekulari biex jiksbu funzjonijiet komplementari u ottimizzati. Materjal ibridu organiku inorganiku għandu l-funzjonijiet ta 'komponenti organiċi u inorganiċi, li juri stabbiltà mekkanika tajba, flessibilità, stabbiltà termali u proċessabilità eċċellenti.
Art rarikumplessi għandhom ħafna vantaġġi, bħal purità għolja tal-kulur, ħajja twila ta 'stat eċċitati, rendiment għoli ta' quantum, u linji sinjuri tal-ispettru tal-emissjoni. Jintużaw ħafna f'ħafna oqsma, bħall-wiri, l-amplifikazzjoni tal-gwida tal-mewġ ottiku, lejżers fi stat solidu, bijomarkatur, u kontra l-iffalsifikar. Madankollu, l-istabbiltà fototermali baxxa u l-proċessabbiltà fqira tal-kumplessi tad-dinja rari jfixklu serjament l-applikazzjoni u l-promozzjoni tagħhom. Il-kombinazzjoni ta 'kumplessi ta' art rari ma 'matriċi inorganiċi bi proprjetajiet mekkaniċi tajbin u stabbiltà hija mod effettiv biex ittejjeb il-proprjetajiet luminixxenti ta' kumplessi ta 'art rari.
Peress li l-iżvilupp ta 'materjal ibridu organiku inorganiku rari, ix-xejriet ta' żvilupp tagħhom juru l-karatteristiċi li ġejjin:
① Il-materjal ibridu miksub permezz ta 'metodu ta' doping kimiku għandu komponenti attivi stabbli, ammont għoli ta 'doping u distribuzzjoni uniformi tal-komponenti;
② It-trasformazzjoni minn materjali funzjonali singoli għal materjali multifunzjonali, jiżviluppaw materjali multifunzjonali biex jagħmlu l-applikazzjonijiet tagħhom aktar estensivi;
③ Il-matriċi hija diversa, minn primarjament silika għal diversi sottostrati bħal dijossidu tat-titanju, polimeri organiċi, tafal, u likwidi joniċi.
02. Materjal luminixxenti tad-dinja rari LED abjad
Meta mqabbla ma 'teknoloġiji tad-dawl eżistenti, prodotti tad-dawl semikondutturi bħal dajowds li jarmu d-dawl (LEDs) għandhom vantaġġi bħal ħajja twila ta' servizz, konsum baxx ta 'enerġija, effiċjenza luminuża għolja, ħielsa mill-merkurju, ħielsa mill-UV, u tħaddim stabbli. Huma meqjusa bħala "sors tad-dawl tar-raba 'ġenerazzjoni" wara lampi inkandexxenti, lampi fluworexxenti, u bozoz ta' skariku tal-gass ta 'qawwa għolja (HIDs).
L-LED abjad huwa magħmul minn ċipep, sottostrati, fosfori 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 fosfori LED bojod u sar progress eċċellenti:
① L-iżvilupp ta 'tip ġdid ta' fosfru eċċitati minn LED blu (460m) wettaq riċerka ta 'doping u modifika fuq YAO2Ce (YAG: Ce) użat f'ċipep LED blu biex ittejjeb l-effiċjenza tad-dawl u l-għoti tal-kulur;
② L-iżvilupp ta 'trabijiet fluworexxenti ġodda eċċitati minn dawl ultravjola (400m) jew dawl ultravjola (360mm) studja sistematikament il-kompożizzjoni, l-istruttura, u l-karatteristiċi spettrali ta' trabijiet fluworexxenti ħomor u ħodor blu, kif ukoll il-proporzjonijiet differenti tat-tliet trabijiet fluworexxenti biex tikseb LED abjad b'temperaturi ta 'kulur differenti;
③ Sar aktar xogħol fuq il-kwistjonijiet xjentifiċi bażiċi fil-proċess ta 'preparazzjoni ta' trab fluworexxenti, bħall-influwenza tal-proċess ta 'preparazzjoni fuq il-fluss, biex tiġi żgurata l-kwalità u l-istabbiltà tat-trab fluworexxenti.
Barra minn hekk, dawl abjad LED prinċipalment jadotta proċess ta 'ppakkjar imħallat ta' trab fluworexxenti u silikon. Minħabba l-konduttività termali fqira ta 'trab fluworexxenti, l-apparat se jisħon minħabba ħin tax-xogħol fit-tul, li jwassal għal tixjiħ tas-silikon u tqassar il-ħajja tas-servizz tal-apparat. Din il-problema hija partikolarment serja fl-LEDs tad-dawl abjad ta 'qawwa għolja. L-ippakkjar mill-bogħod huwa mod wieħed biex issolvi din il-problema billi twaħħal trab fluworexxenti mas-sottostrat u tisseparah mis-sors tad-dawl LED blu, u b'hekk tnaqqas l-impatt tas-sħana ġġenerata miċ-ċippa fuq il-prestazzjoni luminexxenti 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 ta' produzzjoni ottika eċċellenti, jistgħu jissodisfaw aħjar ir-rekwiżiti ta 'applikazzjoni ta' LED abjad ta 'qawwa għolja b'densità għolja ta' enerġija. Mikro nano trabijiet b'attività għolja ta 'sinterizzazzjoni u dispersjoni għolja saru prerekwiżit importanti għall-preparazzjoni ta' ċeramika funzjonali ottika ta 'art rari ta' trasparenza għolja b'rendiment għoli ta 'output ottiku.
03.Nanomaterjali luminixxenti ta 'konverżjoni ta' l-art rari
Il-luminixxenza ta 'konverżjoni up hija tip speċjali ta' proċess ta 'luminixxenza kkaratterizzat mill-assorbiment ta' fotoni multipli ta 'enerġija baxxa minn materjali luminixxenti u l-ġenerazzjoni ta' emissjoni ta 'fotoni ta' enerġija għolja. Meta mqabbel ma 'molekuli taż-żebgħa organiċi tradizzjonali jew tikek quantum, nanomaterjali luminexxenti ta' upconversion rari tad-dinja għandhom ħafna vantaġġi bħal bidla kbira kontra Stokes, faxxa dejqa ta 'emissjoni, stabbiltà tajba, tossiċità baxxa, fond ta' penetrazzjoni għolja fit-tessuti, u interferenza ta 'fluworexxenza spontanja baxxa. Huma għandhom prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fil-qasam bijomediku.
F'dawn l-aħħar snin, in-nanomaterjali luminixxenti ta 'konverżjoni upconversion 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 inaqqsu ċ-ċentru tat-tifi tal-luminixxenza, sabiex tiżdied il-probabbiltà tat-tranżizzjoni. Permezz ta 'modifika kimika, tistabbilixxi teknoloġiji b'bijokompatibilità tajba biex titnaqqas it-tossiċità, u tiżviluppa metodi ta' immaġini għal ċelloli ħajjin luminixxenti ta 'konverżjoni up u in vivo; Żviluppa metodi ta 'akkoppjar bijoloġiku effiċjenti u sikuri bbażati fuq il-ħtiġijiet ta' applikazzjonijiet differenti (ċelluli ta 'skoperta immuni, immaġini ta' fluworexxenza in vivo, terapija fotodinamika, terapija fototermali, drogi ta 'rilaxx ikkontrollat bir-ritratti, eċċ.).
Dan l-istudju għandu potenzjal ta 'applikazzjoni enormi u benefiċċji ekonomiċi, u għandu sinifikat xjentifiku importanti għall-iżvilupp tan-nanomediċina, il-promozzjoni tas-saħħa tal-bniedem, u l-progress soċjali.
No.2 Materjali nano manjetiċi tad-dinja rari
Materjali ta 'kalamita permanenti ta' art rari għaddew minn tliet stadji ta 'żvilupp: SmCo5, Sm2Co7, u Nd2Fe14B. Bħala trab manjetiku NdFeB imkessaħ malajr għal materjali ta 'kalamita permanenti marbuta, id-daqs tal-qamħ ivarja minn 20nm sa 50nm, li jagħmilha materjal tipiku ta' kalamita permanenti nanokristallina rari.
Materjali nanomanjetiċi tad-dinja rari għandhom il-karatteristiċi ta 'daqs żgħir, struttura ta' dominju wieħed, u koerċività għolja. L-użu ta 'materjali ta' reġistrazzjoni manjetiċi jista 'jtejjeb il-proporzjon tas-sinjal għall-istorbju u l-kwalità tal-immaġni. Minħabba d-daqs żgħir u l-affidabbiltà għolja tiegħu, l-użu tiegħu f'sistemi ta 'mutur mikro huwa direzzjoni importanti għall-iżvilupp tal-ġenerazzjoni l-ġdida ta' muturi tal-avjazzjoni, aerospazjali u tal-baħar. Għal memorja manjetika, fluwidu manjetiku, materjali Giant Magneto Resistance, il-prestazzjoni tista 'titjieb ħafna, u b'hekk l-apparati jsiru ta' prestazzjoni għolja u minjaturizzati.
Nru.3Rare earth nanomaterjali katalitiċi
Materjali katalitiċi rari tad-dinja jinvolvu kważi r-reazzjonijiet katalitiċi kollha. Minħabba l-effetti tal-wiċċ, l-effetti tal-volum, u l-effetti tad-daqs quantum, in-nanoteknoloġija tad-dinja rari ġibdet dejjem aktar l-attenzjoni. F'ħafna reazzjonijiet kimiċi, jintużaw katalisti tad-dinja rari. Jekk jintużaw nanokatalisti tad-dinja rari, l-attività katalitika u l-effiċjenza se jitjiebu ħafna.
In-nanokatalisti tad-dinja rari huma ġeneralment użati fil-qsim katalitiku tal-pitrolju u t-trattament ta 'purifikazzjoni tal-egżost tal-karozzi. L-aktar materjali rari nanokatalitiċi użati humaCeO2uLa2O3, li jistgħu jintużaw bħala katalisti u promoturi, kif ukoll trasportaturi tal-katalizzaturi.
Nru.4Nano ossidu taċ-ċerjumaterjal tal-ilqugħ ultravjola
L-ossidu tan-nano taċ-ċerju huwa magħruf bħala l-aġent ta 'iżolament ultravjola tat-tielet ġenerazzjoni, b'effett ta' iżolament tajjeb u trażmissjoni għolja. Fil-kożmetiċi, in-nano ceria ta 'attività katalitika baxxa għandha tintuża bħala aġent ta' iżolament UV. Għalhekk, l-attenzjoni tas-suq u r-rikonoxximent ta 'materjali ta' lqugħ ultravjola ta 'ossidu nano ċerju huma għoljin. It-titjib kontinwu tal-integrazzjoni taċ-ċirkwit integrat jeħtieġ materjali ġodda għall-proċessi tal-manifattura taċ-ċippa taċ-ċirkwit integrat. Materjali ġodda għandhom rekwiżiti ogħla għall-illustrar fluwidi, u semikondutturi rari illustrar fluwidi għandhom bżonn jissodisfaw dan ir-rekwiżit, b'veloċità tal-illustrar aktar mgħaġġla u inqas volum tal-lostru. Materjali tal-illustrar nano rari għandhom suq wiesa '.
Iż-żieda sinifikanti fis-sjieda tal-karozzi ikkawżat tniġġis serju tal-arja, u l-installazzjoni ta 'katalisti tal-purifikazzjoni tal-egżost tal-karozzi hija l-aktar mod effettiv biex jiġi kkontrollat it-tniġġis tal-egżost. L-ossidi komposti taż-żirkonju tan-nano ċerju għandhom rwol importanti fit-titjib tal-kwalità tal-purifikazzjoni tal-gass tad-denb.
No.5 Materjali oħra nano funzjonali
01. Materjali taċ-ċeramika nano earth rari
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. Iż-żieda ta 'elementi ta' art rari bħalY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2jista 'jipprevjeni t-trasformazzjoni tal-fażi f'temperatura għolja u l-fraġilità ta' ZrO2, u jikseb materjali strutturali taċ-ċeramika mwebbsa tat-trasformazzjoni tal-fażi ZrO2.
Ċeramika elettronika (sensuri elettroniċi, materjali PTC, materjali microwave, capacitors, termistors, eċċ.) ippreparati bl-użu ta 'CeO2 ultrafine jew nanoskala, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, eċċ għandhom proprjetajiet elettriċi, termali u ta 'stabbiltà mtejba.
Iż-żieda ta 'materjali komposti fotokatalitiċi attivati tad-dinja rari mal-formula tal-glaze tista' tipprepara ċeramika antibatterika tad-dinja rari.
02.Materjali tal-film irqiq nano earth rari
Bl-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija, ir-rekwiżiti tal-prestazzjoni għall-prodotti qed isiru dejjem aktar stretti, li jeħtieġu densità ultra-fine, ultra-rqiqa, ultra-għolja, u mili ultra tal-prodotti. Bħalissa, hemm tliet kategoriji ewlenin ta 'nano films tad-dinja rari żviluppati: nano films kumplessi tad-dinja rari, nano films ta' ossidu ta 'art rari, u films ta' liga ta 'nano-art rari. In-nano films tad-dinja rari għandhom ukoll rwoli importanti fl-industrija tal-informazzjoni, il-katalisi, l-enerġija, it-trasport u l-mediċina tal-ħajja.
Konklużjoni
Iċ-Ċina hija pajjiż ewlieni fir-riżorsi tad-dinja rari. L-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'nanomaterjali rari huma mod ġdid biex jiġu utilizzati b'mod effettiv ir-riżorsi ta' l-art rari. Sabiex tespandi l-ambitu tal-applikazzjoni ta 'art rari u tippromwovi l-iżvilupp ta' materjali funzjonali ġodda, għandha tiġi stabbilita sistema teoretika ġdida fit-teorija tal-materjali biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'riċerka fin-nanoskala, tagħmel in-nanomaterjali rari tad-dinja jkollhom prestazzjoni aħjar, u tagħmel l-emerġenza ta’ proprjetajiet u funzjonijiet ġodda possibbli.
Ħin tal-post: Mejju-29-2023