Nanotechnologie is een opkomend interdisciplinair vakgebied dat zich eind jaren tachtig en begin jaren negentig geleidelijk ontwikkelde. Vanwege het enorme potentieel om nieuwe productieprocessen, materialen en producten te creëren, zal het in de nieuwe eeuw een nieuwe industriële revolutie teweegbrengen. Het huidige ontwikkelingsniveau van de nanowetenschappen en nanotechnologie is vergelijkbaar met dat van de computer- en informatietechnologie in de jaren vijftig. De meeste wetenschappers die zich op dit gebied bezighouden, verwachten dat de ontwikkeling van nanotechnologie een brede en diepgaande impact zal hebben op veel aspecten van de technologie. Wetenschappers zijn van mening dat het vreemde eigenschappen en unieke eigenschappen heeft, en de belangrijkste beperkende effecten die leiden tot de vreemde eigenschappen van nanozeldzame aardematerialen omvatten specifiek oppervlakte-effect, klein formaateffect, interface-effect, transparantie-effect, tunneleffect en macroscopisch kwantumeffect. Deze effecten maken de fysieke eigenschappen van nanosystemen anders dan die van conventionele materialen, zoals licht, elektriciteit, warmte en magnetisme, wat resulteert in veel nieuwe kenmerken. Er zijn drie hoofdrichtingen voor toekomstige wetenschappers bij het onderzoeken en ontwikkelen van nanotechnologie: de bereiding en toepassing van hoogwaardige nanomaterialen; Ontwerp en maak verschillende nano-apparaten en -apparatuur; Detecteer en analyseer de eigenschappen van nanoregio's. Momenteel bestaan er vooral enkele toepassingsrichtingen voor nanozeldzame aardes, en het toekomstige gebruik van nanozeldzame aardmetalenverder ontwikkeld moeten worden.
Nano-lanthaanoxidewordt toegepast op piëzo-elektrische materialen, elektrothermische materialen, thermo-elektrische materialen, magnetoresistieve materialen, luminescerende materialen (blauw poeder), waterstofopslagmaterialen, optisch glas, lasermaterialen, verschillende legeringsmaterialen, katalysatoren voor het bereiden van organische chemische producten en katalysatoren voor het neutraliseren van auto-uitlaatgassen. Er worden ook landbouwfilms met lichte conversie toegepastnano-lanthaanoxide.
De belangrijkste toepassingen vannano ceriumomvatten: 1. Als glasadditief,nano ceriumkan ultraviolette en infrarode stralen absorberen en is toegepast op autoglas. Het kan niet alleen ultraviolette straling voorkomen, maar het kan ook de temperatuur in de auto verlagen, waardoor elektriciteit voor de airconditioning wordt bespaard. 2. De toepassing vannano-ceriumoxidebij de zuivering van uitlaatgassen van auto's kunnen katalysatoren effectief voorkomen dat een grote hoeveelheid uitlaatgas van auto's in de lucht wordt geloosd. 3.Nano-ceriumoxidekan worden toegepast op pigmenten om kunststoffen te kleuren en kan ook worden gebruikt in industrieën zoals coatings, inkt en papier. 4. De toepassing vannano ceriumin polijstmaterialen wordt algemeen erkend als een hoge precisie-eis voor het polijsten van siliciumwafels en saffier-monokristalsubstraten. 5. Bovendiennano ceriumkan ook worden toegepast op waterstofopslagmaterialen, thermo-elektrische materialen,nano ceriumwolfraamelektroden, keramische condensatoren, piëzo-elektrische keramiek,nano cerium siliciumcarbideschuurmiddelen, brandstofcelgrondstoffen, benzinekatalysatoren, bepaalde permanente magneetmaterialen, diverse gelegeerde staalsoorten en non-ferrometalen.
NanometerPraseodymiumoxide (Pr6O11)
De belangrijkste toepassingen vannano-praseodymiumoxideomvatten: 1. Het wordt veel gebruikt bij het bouwen van keramiek en dagelijks keramiek. Het kan worden gemengd met keramisch glazuur om kleurglazuur te maken, of kan alleen als onderglazuurpigment worden gebruikt. Het geproduceerde pigment is lichtgeel, met een pure en elegante kleurtoon. 2. Gebruikt voor de productie van permanente magneten, veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten en motoren. 3. Gebruikt voor het katalytisch kraken van aardolie, kan het de katalytische activiteit, selectiviteit en stabiliteit verbeteren. 4.Nano-praseodymiumoxidekan ook worden gebruikt voor schurend polijsten. Bovendien is het gebruik vannano-praseodymiumoxideop het gebied van optische vezels wordt ook steeds wijdverspreider.
Nanometer neodymiumoxide (Nd2O3)
Nanometer neodymiumoxideelement is al jaren een hot topic in de markt vanwege zijn unieke positie in de marktzeldzame aardeveld.Nanometer neodymiumoxidewordt ook toegepast op non-ferrometalen materialen. Toevoeging van 1,5% tot 2,5%nano-neodymiumoxideaan magnesium- of aluminiumlegeringen kunnen de prestaties bij hoge temperaturen, de luchtdichtheid en de corrosieweerstand van de legering verbeteren, en wordt veel gebruikt als materiaal voor de ruimtevaart. Bovendien is nano-yttrium-aluminium-granaat gedoteerdnano-neodymiumoxidee genereert kortegolflaserstralen, die in de industrie veel worden gebruikt voor het lassen en snijden van dunne materialen met een dikte van minder dan 10 mm. In de medische praktijk is nanoyttrium aluminiumgranaatlasers waarmee gedoteerd isnano-neodymiumoxideworden gebruikt in plaats van chirurgische messen om chirurgische wonden te verwijderen of te desinfecteren.Nano-neodymiumoxidewordt ook gebruikt voor het kleuren van glas en keramische materialen, maar ook voor rubberproducten en additieven.
De belangrijkste toepassingen vanSamariumoxide op nanoschaalomvatten de lichtgele kleur, die wordt gebruikt in keramische condensatoren en katalysatoren. In aanvulling,nano-samariumoxideheeft ook nucleaire eigenschappen en kan worden gebruikt als constructiemateriaal, afschermingsmateriaal en controlemateriaal voor atoomreactoren, waardoor een veilig gebruik van de enorme energie die door kernsplijting wordt gegenereerd, mogelijk wordt gemaakt.
Nanoschaaleuropiumoxide (Eu2O3)
Europiumoxide op nanoschaalwordt meestal gebruikt in fluorescerende poeders. Eu3+ wordt gebruikt als activator voor rode fosforen, en Eu2+ wordt gebruikt voor blauwe fosforen. Tegenwoordig is Y0O3: Eu3+ de beste fosfor wat betreft luminescentie-efficiëntie, coatingstabiliteit en kostendekking. Bovendien wordt het, dankzij verbeteringen in technologieën zoals het verbeteren van de luminescentie-efficiëntie en het contrast, op grote schaal gebruikt. Onlangs,nano europiumoxideis ook gebruikt als gestimuleerde emissiefosfor in nieuwe medische röntgendiagnostische systemen. Nano-europiumoxide kan ook worden gebruikt voor de vervaardiging van gekleurde lenzen en optische filters, voor opslagapparaten voor magnetische bellen, en in controlematerialen, afschermingsmaterialen en structurele materialen van atoomreactoren. Gadolinium europiumoxide (Y2O3Eu3+) rood fluorescerend poeder uit fijne deeltjes werd bereid met behulp vannano-yttriumoxide (J2O3) Ennano europiumoxide (Eu2O3) als grondstoffen. Bij het voorbereidenzeldzame aardedriekleurig fluorescerend poeder, er werd gevonden dat: (a) het goed kan mengen met groen poeder en blauw poeder; (b) Goede coatingprestaties; (c) Vanwege de kleine deeltjesgrootte van rood poeder neemt het specifieke oppervlak toe en neemt het aantal luminescerende deeltjes toe, wat de hoeveelheid rood poeder die wordt gebruikt kan verminderenzeldzame aardedriekleurige fosforen, wat resulteert in een verlaging van de kosten.
De belangrijkste toepassingen zijn onder meer: 1. Het in water oplosbare paramagnetische complex kan het magnetische resonantie (NMR) beeldsignaal van het menselijk lichaam in medische toepassingen verbeteren. 2. Basiszwaveloxiden kunnen worden gebruikt als matrixroosters voor oscilloscoopbuizen met speciale helderheid en röntgenfluorescentieschermen. 3. Denano-gadoliniumoxide in nano-gadoliniumoxidegalliumgranaat is een ideaal enkelvoudig substraat voor magnetisch belgeheugengeheugen. 4. Als er geen Camot-cyclusbeperking is, kan het worden gebruikt als magnetisch koelmedium in vaste toestand. 5. Gebruikt als remmer voor het beheersen van het kettingreactieniveau van kerncentrales om de veiligheid van kernreacties te waarborgen. Bovendien is het gebruik vannano-gadoliniumoxideen nanolanthaanoxide helpen samen de glasovergangszone te veranderen en de thermische stabiliteit van het glas te verbeteren.Nano-gadoliniumoxidekan ook worden gebruikt voor de productie van condensatoren en röntgenversterkingsschermen. Momenteel worden er wereldwijd inspanningen geleverd om de toepassing vannano-gadoliniumoxideen zijn legeringen op het gebied van magnetische koeling, en er zijn doorbraken gemaakt.
Nanometerterbiumoxide (Tb4O7)
De belangrijkste toepassingsgebieden zijn onder meer: 1. Fluorescerend poeder wordt gebruikt als activator voor groen poeder in fluorescerende poeders met drie primaire kleuren, zoals fosfaatmatrix geactiveerd doornano-terbiumoxide, silicaatmatrix geactiveerd doornano-terbiumoxide, en nano-ceriummagnesiumaluminaatmatrix geactiveerd doornano-terbiumoxide, die allemaal groen licht uitstralen in de aangeslagen toestand. 2. De afgelopen jaren is er onderzoek en ontwikkeling uitgevoerdnano-terbiumoxidegebaseerde magneto-optische materialen voor magneto-optische opslag. Een magneto-optische schijf die is ontwikkeld met behulp van Tb-Fe amorfe dunne film als computeropslagelement kan de opslagcapaciteit tien tot vijftien keer vergroten. 3. Magneto optisch glas, roterend glas van Faradaynano-terbiumoxide, is een belangrijk materiaal dat wordt gebruikt bij de productie van rotators, isolatoren en ringers die veel worden gebruikt in de lasertechnologie.Nano-terbiumoxideen nano-dysprosium-ijzeroxide worden voornamelijk gebruikt in sonar en worden op grote schaal gebruikt op verschillende gebieden, van brandstofinjectiesystemen, vloeistofklepbediening, micropositionering tot mechanische actuatoren, mechanismen en vleugelregelaars voor vliegtuigen en ruimtetelescopen.
De belangrijkste toepassingen vannano-dysprosiumoxide (Dy2O3) nano-dysprosiumoxidezijn: 1.Nanodysprosiumoxidewordt gebruikt als fluorescerende poederactivator en driewaardignano-dysprosiumoxideis een veelbelovend activeringion voor een enkel luminescerend centrum met drie primaire kleuren luminescerend materiaal. Het bestaat hoofdzakelijk uit twee emissiebanden, de ene is de emissie van geel licht en de andere is de emissie van blauw licht. Het lichtgevende materiaal is ermee gedoteerdnano-dysprosiumoxidekan worden gebruikt als een fluorescerend poeder met drie primaire kleuren. 2.Nanodysprosiumoxideis een noodzakelijke metaalgrondstof voor het bereiden van grote magnetostrictieve legeringnano-terbiumoxidenano-dysprosium-ijzeroxide (Terfenol) -legering, waarmee nauwkeurige mechanische bewegingen kunnen worden bereikt. 3.Nanodysprosiumoxidemetaal kan worden gebruikt als magneto-optisch opslagmateriaal met hoge opnamesnelheid en leesgevoeligheid. 4. Gebruikt voor de bereiding vannano-dysprosiumoxidelampen, de werkzame stof die erin wordt gebruiktnano-dysprosiumoxidelampen zijnnano-dysprosiumoxide. Dit type lamp heeft voordelen zoals hoge helderheid, goede kleur, hoge kleurtemperatuur, klein formaat en stabiele boog. Het is gebruikt als lichtbron voor films, afdrukken en andere verlichtingstoepassingen. 5. Vanwege het grote dwarsdoorsnede-oppervlak van neutronenvangstnano-dysprosiumoxideHet wordt in de atoomenergie-industrie gebruikt om neutronenspectra te meten of als neutronenabsorbeerder.
De belangrijkste toepassingen vannano-holmiumoxideomvatten: 1. als additief voor metaalhalogenidelampen. Metaalhalogenidelampen zijn een type gasontladingslamp ontwikkeld op basis van hogedrukkwiklampen, gekenmerkt door het vullen van de lamp met verschillendezeldzame aardehalogeniden. Momenteel is het belangrijkste gebruikzeldzame aardejodide, dat tijdens de gasontlading verschillende spectrale kleuren uitzendt. De werkzame stof die wordt gebruikt in denano-holmiumoxidelamp is gejodeerdnano-holmiumoxide, waarmee een hoge concentratie metaalatomen in de boogzone kan worden bereikt, waardoor de stralingsefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd. 2.Nano-holmiumoxidekan worden gebruikt als additief voor yttriumijzer ofyttrium aluminiumgranaat; 3.Nano-holmiumoxidekan worden gebruikt als yttrium-ijzer-aluminium-granaat (Ho: YAG) om 2 μM laser uit te zenden, menselijk weefsel op 2 μ De absorptiesnelheid van m-laser is hoog, bijna drie ordes van grootte hoger dan die van Hd: YAG0. Dus bij gebruik van de Ho:YAG-laser voor medische chirurgie kan niet alleen de chirurgische efficiëntie en nauwkeurigheid worden verbeterd, maar kan ook het thermische schadegebied tot een kleiner formaat worden verkleind. De vrije straal gegenereerd doornano-holmiumoxideKristallen kunnen vet verwijderen zonder overmatige hitte te genereren, waardoor thermische schade aan gezonde weefsels wordt verminderd. Er wordt gemeld dat het gebruik vannano-holmiumoxidelasers in de Verenigde Staten voor de behandeling van glaucoom kunnen de pijn verminderen van patiënten die een operatie ondergaan. 4. In de magnetostrictieve legering Terfenol D, een kleine hoeveelheidnano-holmiumoxidekan ook worden toegevoegd om het externe veld dat nodig is voor verzadigingsmagnetisatie van de legering te verminderen. 5. Bovendien kunnen optische communicatieapparaten zoals fiberlasers, fiberversterkers en fibersensoren worden gemaakt met behulp van vezels die zijn gedoteerd metnano-holmiumoxide, die vandaag de dag een belangrijkere rol zullen spelen in de snelle ontwikkeling van glasvezelcommunicatie.
De belangrijkste toepassingen vannano-erbiumoxideomvatten: 1. De lichtemissie van Er3+ bij 1550 nm heeft een speciale betekenis, omdat deze golflengte zich precies bevindt op het laagste verlies aan optische vezels in glasvezelcommunicatie. Na te zijn opgewonden door licht met een golflengte van 980 nm1480 nm,nano-erbiumoxideionen (Er3+) gaan over van grondtoestand 4115/2 naar hoogenergetische toestand 4113/2, en zenden licht uit met een golflengte van 1550 nm wanneer Er3+ in de hoogenergetische toestand teruggaat naar de grondtoestand. Kwarts optische vezels kunnen verschillende golflengten van licht overbrengen , maar de optische verzwakking varieert. De 1550 nm frequentieband van licht heeft de laagste optische verzwakkingssnelheid (0,15 decibel per kilometer) bij de transmissie van optische kwartsvezels, wat bijna de ondergrens van de verzwakkingssnelheid is. Wanneer glasvezelcommunicatie wordt gebruikt als signaallicht bij 1550 nm, wordt het lichtverlies daarom tot een minimum beperkt. Op deze manier, als een geschikte concentratie vannano-erbiumoxidewordt gedoteerd in een geschikte matrix, kan de versterker verliezen in communicatiesystemen compenseren op basis van het laserprincipe. In telecommunicatienetwerken die versterking van optische signalen van 1550 nm vereisen,nano-erbiumoxidegedoteerde vezelversterkers zijn essentiële optische apparaten. Momenteel,nano-erbiumoxidegedoteerde silicavezelversterkers zijn op de markt gebracht. Volgens rapporten varieert de doteringshoeveelheid nano-erbiumoxide in optische vezels, om nutteloze absorptie te voorkomen, van tientallen tot honderden ppm. De snelle ontwikkeling van glasvezelcommunicatie zal nieuwe terreinen openen voor de toepassing ervannano-erbiumoxide. 2. Bovendien zijn er laserkristallen mee gedoteerdnano-erbiumoxideen hun output 1730 nm en 1550 nm lasers zijn veilig voor het menselijk oog, met goede atmosferische transmissieprestaties, sterk penetratievermogen voor rook op het slagveld, goede vertrouwelijkheid, en worden niet gemakkelijk gedetecteerd door vijanden. Het contrast van de bestraling op militaire doelen is relatief groot en voor militair gebruik is een draagbare laserafstandsmeter voor de veiligheid van het menselijk oog ontwikkeld. 3. Er3+ kan aan glas worden toegevoegd om te makenzeldzame aardeglaslasermaterialen, momenteel het vastestoflasermateriaal met de hoogste uitgangspulsenergie en uitgangsvermogen. 4. Er3+kan ook worden gebruikt als activatie-ion voor lasermaterialen met opwaartse conversie van zeldzame aardmetalen. 5. Bovendiennano-erbiumoxidekan ook worden gebruikt voor het ontkleuren en kleuren van brillenglazen en kristallijn glas.
De belangrijkste toepassingen vannano-yttriumoxideomvatten: 1. additieven voor staal en non-ferrolegeringen. FeCr-legeringen bevatten doorgaans 0,5% tot 4%nano-yttriumoxide, wat de oxidatieweerstand en ductiliteit van deze roestvaste staalsoorten kan verbeteren; Na het toevoegen van een passende hoeveelheid rijknano-yttriumoxidegemengdzeldzame aardeten opzichte van de MB26-legering zijn de algehele prestaties van de legering aanzienlijk verbeterd en kan deze enkele aluminiumlegeringen met gemiddelde sterkte vervangen voor dragende componenten van vliegtuigen; Een kleine hoeveelheid nano-yttrium toevoegenzeldzame aardoxidenaar Al Zr-legering kan de geleidbaarheid van de legering verbeteren; Deze legering is door de meeste binnenlandse draadfabrieken overgenomen; Toevoegennano-yttriumoxideaan koperlegeringen verbetert de geleidbaarheid en mechanische sterkte. 2. Bevat 6%nano-yttriumoxideen aluminium 2% siliciumnitride keramisch materiaal kan worden gebruikt om motorcomponenten te ontwikkelen. 3. Gebruik een 400 wattnano-neodymiumoxidealuminium-granaatlaserstraal voor het uitvoeren van mechanische bewerkingen zoals boren, snijden en lassen op grote componenten. 4. Het fluorescerende scherm van de elektronenmicroscoop, samengesteld uit Y-Al-granaat monokristallijne wafers, heeft een hoge fluorescentiehelderheid, lage absorptie van verstrooid licht, goede weerstand tegen hoge temperaturen en mechanische slijtage. 5. hoognano-yttriumoxidegestructureerde legeringen die tot 90%nano-gadoliniumoxidekan worden gebruikt in de luchtvaart en andere toepassingen die een lage dichtheid en een hoog smeltpunt vereisen. 6. Protongeleidende materialen op hoge temperatuur die tot 90% bevattennano-yttriumoxidezijn van groot belang voor de productie van brandstofcellen, elektrolytische cellen en gasdetectiecomponenten die een hoge waterstofoplosbaarheid vereisen. In aanvulling,nano-yttriumoxidewordt ook gebruikt als sproeimateriaal bij hoge temperaturen, als verdunningsmiddel voor atoomreactorbrandstof, als additief voor permanente magneetmaterialen en als gasvanger in de elektronische industrie.
In aanvulling op het bovenstaande, nanozeldzame aardoxidenkan ook worden gebruikt in kledingmaterialen met prestaties op het gebied van de menselijke gezondheid en het milieu. Vanuit de huidige onderzoekseenheid hebben ze allemaal een bepaalde richting: weerstand tegen ultraviolette straling; Luchtvervuiling en ultraviolette straling zijn vatbaar voor huidziekten en kanker; Het voorkomen van vervuiling maakt het moeilijk voor verontreinigende stoffen om zich aan kleding te hechten; Er wordt ook onderzoek gedaan op het gebied van thermische isolatie. Vanwege de hardheid en het gemakkelijke verouderingsproces van leer, is het op regenachtige dagen het meest vatbaar voor schimmelplekken. Aan de slag met nanozeldzame aarde ceriumoxidekan het leer zachter maken, minder vatbaar voor veroudering en schimmel, en ook zeer comfortabel om te dragen. Nanocoatingmaterialen zijn de afgelopen jaren ook een hot topic geweest in het onderzoek naar nanomaterialen, waarbij de nadruk vooral ligt op functionele coatings. De Verenigde Staten gebruiken 80nmJ2O3als een infraroodafschermende coating, die een hoge efficiëntie heeft bij het reflecteren van warmte.CeO2heeft een hoge brekingsindex en hoge stabiliteit. Wanneernano zeldzame aarde yttriumoxide, nanolanthaanoxide ennano-ceriumoxidepoeder aan de coating wordt toegevoegd, kan de buitenmuur veroudering weerstaan. Omdat de buitenmuurcoating gevoelig is voor veroudering en eraf valt als gevolg van blootstelling van de verf aan de ultraviolette stralen van de zon en langdurige blootstelling aan wind en zon, is de toevoeging vanceriumoxideEnyttriumoxidekan ultraviolette straling weerstaan en de deeltjesgrootte is erg klein.Nano-ceriumoxidewordt gebruikt als ultravioletabsorber. Er wordt verwacht dat het wordt gebruikt om de veroudering van plastic producten als gevolg van ultraviolette straling te voorkomen, evenals de UV-veroudering van tanks, auto's, schepen, olieopslagtanks, enz., en een rol te spelen in grote reclameborden buiten
De beste bescherming is dat de binnenmuurcoating schimmel, vocht en vervuiling voorkomt, omdat de deeltjesgrootte erg klein is, waardoor het moeilijk is voor stof om aan de muur te blijven plakken en met water kan worden afgeveegd. Er zijn nog steeds veel toepassingen voor nanozeldzame aardoxidendie verder onderzoek en ontwikkeling nodig hebben, en we hopen oprecht dat het morgen een briljanter toekomst zal hebben.
Posttijd: 03-nov-2023