Nanometer zeldzame aardmetalen, een nieuwe kracht in de industriële revolutie

Nanometer zeldzame aardmetalen, een nieuwe kracht in de industriële revolutie

Nanotechnologie is een nieuw interdisciplinair vakgebied dat zich eind jaren tachtig en begin jaren negentig geleidelijk heeft ontwikkeld. Omdat het een groot potentieel heeft om nieuwe productieprocessen, nieuwe materialen en nieuwe producten te creëren, zal het in de nieuwe eeuw een nieuwe industriële revolutie op gang brengen. Het huidige ontwikkelingsniveau van nanowetenschap en nanotechnologie is vergelijkbaar met dat van computer- en informatietechnologie in de jaren vijftig. De meeste wetenschappers die zich op dit gebied bezighouden, voorspellen dat de ontwikkeling van nanotechnologie een brede en verreikende impact zal hebben op veel aspecten van de technologie. Wetenschappers geloven dat het vreemde eigenschappen en unieke prestaties heeft. De belangrijkste opsluitingseffecten die leiden tot de vreemde eigenschappen van nano-zeldzame aardmetalen zijn specifiek oppervlakte-effect, klein formaateffect, interface-effect, transparantie-effect, tunneleffect en macroscopisch kwantumeffect. Deze effecten zorgen ervoor dat de fysische eigenschappen van een nanosysteem verschillen van die van conventionele materialen op het gebied van licht, elektriciteit, warmte en magnetisme, en presenteren veel nieuwe kenmerken. In de toekomst zijn er drie hoofdrichtingen voor wetenschappers om nanotechnologie te onderzoeken en te ontwikkelen: voorbereiding en toepassing van nanomaterialen met uitstekende prestaties; Ontwerp en maak verschillende nano-apparaten en -apparatuur; Het detecteren en analyseren van de eigenschappen van nanoregio's. Op dit moment kent nano zeldzame aarde voornamelijk de volgende toepassingsrichtingen, en de toepassing ervan moet in de toekomst verder worden ontwikkeld.

Nanometer lanthaanoxide (La2O3)

Nanometerlanthaanoxide wordt toegepast op piëzo-elektrische materialen, elektrothermische materialen, thermo-elektrische materialen, magnetoweerstandsmaterialen, luminescerende materialen (blauw poeder), waterstofopslagmaterialen, optisch glas, lasermaterialen, verschillende legeringsmaterialen, katalysatoren voor de bereiding van organische chemische producten en katalysatoren voor neutralisatie auto-uitlaatgassen en landbouwfilms voor lichte conversie worden ook toegepast op nanometerlanthaanoxide.

Nanometer ceriumoxide (CeO2)

De belangrijkste toepassingen van nano-ceriumoxide zijn als volgt: 1. Als glasadditief kan nano-ceriumoxide ultraviolette en infraroodstralen absorberen en is het toegepast op autoglas. Het kan niet alleen ultraviolette straling voorkomen, maar ook de temperatuur in de auto verlagen, waardoor elektriciteit voor de airconditioning wordt bespaard. 2. De toepassing van nanoceriumoxide in de zuiveringskatalysator voor auto-uitlaatgassen kan effectief voorkomen dat een grote hoeveelheid uitlaatgas van auto's in de lucht wordt geloosd.3. Nanoceriumoxide kan worden gebruikt in pigmenten om kunststoffen te kleuren, maar kan ook worden gebruikt in de coating-, inkt- en papierindustrie. 4. De toepassing van nanoceriumoxide in polijstmaterialen wordt algemeen erkend als een hoge precisie-eis voor het polijsten van siliciumwafels en saffier-monokristalsubstraten.5. Bovendien kan nano-ceriumoxide ook worden toegepast op waterstofopslagmaterialen, thermo-elektrische materialen, nano-ceriumoxide-wolfraamelektroden, keramische condensatoren, piëzo-elektrische keramiek, nano-ceriumoxide-siliciumcarbide-schuurmiddelen, brandstofcelgrondstoffen, benzinekatalysatoren, sommige permanente magnetische materialen, diverse gelegeerde staalsoorten en non-ferrometalen, enz.

Het nanometer praseodymiumoxide (Pr6O11)

De belangrijkste toepassingen van nanometer-praseodymiumoxide zijn als volgt: 1. Het wordt veel gebruikt in bouwkeramiek en keramiek voor dagelijks gebruik. Het kan worden gemengd met keramisch glazuur om gekleurd glazuur te maken, maar kan ook alleen als onderglazuurpigment worden gebruikt. Het bereide pigment is lichtgeel met een pure en elegante toon. 2. Het wordt gebruikt voor de vervaardiging van permanente magneten en wordt veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten en motoren. 3. Het wordt gebruikt voor het katalytisch kraken van aardolie. De activiteit, selectiviteit en stabiliteit van de katalyse kunnen worden verbeterd. 4. Nano-praseodymiumoxide kan ook worden gebruikt voor schurend polijsten. Bovendien wordt de toepassing van nanometer praseodymiumoxide op het gebied van optische vezels steeds uitgebreider.

Nanometer neodymiumoxide (Nd2O3)

Nanometer-neodymiumoxide is al jaren een hotspot op de markt vanwege zijn unieke positie op het gebied van zeldzame aardmetalen. Nano-neodymiumoxide wordt ook toegepast op non-ferromaterialen. Het toevoegen van 1,5% ~ 2,5% nano-neodymiumoxide aan magnesium- of aluminiumlegeringen kan de prestaties bij hoge temperaturen, de luchtdichtheid en de corrosieweerstand van de legering verbeteren, en het wordt veel gebruikt in de ruimtevaart materiaal voor de luchtvaart. Bovendien produceert nano-yttrium-aluminium-granaat, gedoteerd met nano-neodymiumoxide, een kortegolflaserstraal, die veel wordt gebruikt voor het lassen en snijden van dunne materialen met een dikte van minder dan 10 mm in de industrie. Aan de medische kant wordt Nano-YAG-laser gedoteerd met nano-Nd _ 2O _ 3 gebruikt om chirurgische wonden te verwijderen of wonden te desinfecteren in plaats van chirurgische messen. Nanometer neodymiumoxide wordt ook gebruikt voor het kleuren van glas- en keramische materialen, rubberproducten en additieven.

Samariumoxide nanodeeltjes (Sm2O3)

De belangrijkste toepassingen van samariumoxide van nanoformaat zijn: samariumoxide van nanoformaat is lichtgeel, wat wordt toegepast op keramische condensatoren en katalysatoren. Bovendien heeft samariumoxide van nanoformaat nucleaire eigenschappen en kan het worden gebruikt als structureel materiaal, afschermingsmateriaal en controlemateriaal van een atoomenergiereactor, zodat de enorme energie die wordt gegenereerd door kernsplijting veilig kan worden gebruikt. Europiumoxide-nanodeeltjes (Eu2O3) worden meestal gebruikt in fosforen. Eu3+ wordt gebruikt als activator van rode fosfor en Eu2+ wordt gebruikt als blauwe fosfor. Y0O3:Eu3+ is de beste fosfor wat betreft lichtefficiëntie, coatingstabiliteit, herstelkosten, enz., en wordt op grote schaal gebruikt vanwege de verbetering van de lichtefficiëntie en het contrast. Onlangs wordt nano-europiumoxide ook gebruikt als gestimuleerde emissiefosfor voor een nieuw medisch röntgendiagnosesysteem. Nano-europiumoxide kan ook worden gebruikt voor de productie van gekleurde lenzen en optische filters, voor opslagapparaten voor magnetische bellen, en kan zijn talenten ook tonen op het gebied van controlematerialen, afschermingsmaterialen en structurele materialen van atoomreactoren. De rode fosfor van gadolinium-europiumoxide (Y2O3:Eu3+) werd bereid met behulp van nano-yttriumoxide (Y2O3) en nano-europiumoxide (Eu2O3) als grondstoffen. Bij gebruik ervan om driekleurige fosfor van zeldzame aardmetalen te bereiden, werd gevonden dat: (a) goed en gelijkmatig kan worden gemengd met groen poeder en blauw poeder; (b) Goede coatingprestaties; (c) Omdat de deeltjesgrootte van rood poeder klein is, het specifieke oppervlak toeneemt en het aantal luminescerende deeltjes toeneemt, kan de hoeveelheid rood poeder in driekleurige fosforen van zeldzame aardmetalen worden verminderd, wat resulteert in lagere kosten.

Gadoliniumoxide nanodeeltjes (Gd2O3)

De belangrijkste toepassingen zijn als volgt: 1. Het in water oplosbare paramagnetische complex kan het NMR-beeldvormingssignaal van het menselijk lichaam bij medische behandelingen verbeteren. 2. Basiszwaveloxide kan worden gebruikt als matrixrooster van oscilloscoopbuis en röntgenscherm met speciale helderheid. 3. Nano-gadoliniumoxide in nano-gadolinium-gallium-granaat is een ideaal enkelvoudig substraat voor het geheugen van magnetische bellen. 4. Als er geen Camot-cycluslimiet is, kan het worden gebruikt als vast magnetisch koelmedium. 5. Het wordt gebruikt als remmer om het kettingreactieniveau van kerncentrales te beheersen om de veiligheid van kernreacties te garanderen. Bovendien is het gebruik van nano-gadoliniumoxide en nano-lanthaanoxide nuttig om het verglazingsgebied te veranderen en de thermische stabiliteit van glas te verbeteren. Het nano-gadoliniumoxide kan ook worden gebruikt voor de productie van condensatoren en röntgenversterkerschermen. Momenteel levert de wereld grote inspanningen om de toepassing van nano-gadoliniumoxide en zijn legeringen in magnetische koeling te ontwikkelen, en heeft baanbrekende vooruitgang geboekt

Terbiumoxide nanodeeltjes (Tb4O7)

De belangrijkste toepassingsgebieden zijn als volgt: 1. Fosforen worden gebruikt als activatoren van groen poeder in driekleurige fosforen, zoals fosfaatmatrix geactiveerd door nano-terbiumoxide, silicaatmatrix geactiveerd door nano-terbiumoxide en nano-ceriumoxide magnesiumaluminaatmatrix geactiveerd door nano-terbium oxide, die in aangeslagen toestand allemaal groen licht uitstralen. 2. Magneto-optische opslagmaterialen. De afgelopen jaren zijn magneto-optische materialen van nano-terbiumoxide onderzocht en ontwikkeld. De magneto-optische schijf gemaakt van Tb-Fe amorfe film wordt gebruikt als computeropslagelement en de opslagcapaciteit kan 10 ~ 15 keer worden vergroot. 3. Magneto-optisch glas, optisch actief glas van Faraday dat nanometer-terbiumoxide bevat, is een sleutelmateriaal voor het maken van rotators, isolatoren, annulatoren en wordt veel gebruikt in lasertechnologie. Nanometer-terbiumoxide nanometer dysprosiumoxide wordt voornamelijk gebruikt in sonar en wordt op grote schaal gebruikt gebruikt op veel gebieden, zoals brandstofinjectiesysteem, vloeistofklepbediening, micropositionering, mechanische actuator, mechanisme en vleugelregelaar van ruimtetelescoop voor vliegtuigen.

Nano Dysprosiumoxide Dy2O3

De belangrijkste toepassingen van Dy2O3 nanodysprosiumoxide zijn:1. Nano-dysprosiumoxide wordt gebruikt als activator van fosfor, en driewaardig nano-dysprosiumoxide is een veelbelovend activerend ion van driekleurige luminescerende materialen met een enkel luminescerend centrum. Het bestaat voornamelijk uit twee emissiebanden, de ene is gele lichtemissie, de andere is blauwe lichtemissie, en luminescerende materialen gedoteerd met nano-dysprosiumoxide kunnen worden gebruikt als driekleurige fosforen.2. Nanometer dysprosiumoxide is een noodzakelijke metaalgrondstof voor de bereiding van Terfenol-legering met grote magnetostrictieve legering nano-terbiumoxide en nano-dysprosiumoxide, die enkele precieze activiteiten van mechanische beweging kunnen realiseren. 3. Nanometerdysprosiumoxidemetaal kan worden gebruikt als magneto-optisch opslagmateriaal met hoge opnamesnelheid en leesgevoeligheid. 4. Gebruikt voor de bereiding van nano-dysprosiumoxidelamp. De werkstof die wordt gebruikt in nanodysprosiumoxidelamp is nanodysprosiumoxide, dat de voordelen heeft van hoge helderheid, goede kleur, hoge kleurtemperatuur, klein formaat en stabiele boog, en is gebruikt als lichtbron voor film en drukwerk. 5. Nanometerdysprosiumoxide wordt gebruikt voor het meten van het neutronenenergiespectrum of als neutronenabsorbeerder in de atoomenergie-industrie vanwege het grote dwarsdoorsnede-oppervlak van de neutronenvangst.

Ho2O3-nanometer

De belangrijkste toepassingen van nano-holmiumoxide zijn als volgt: 1. Als additief voor een metaalhalogeenlamp is een metaalhalogeenlamp een soort gasontladingslamp, die is ontwikkeld op basis van een hogedrukkwiklamp, en het kenmerk ervan is dat de lamp gevuld is met verschillende zeldzame aardhalogeniden. Momenteel worden voornamelijk zeldzame aardjodiden gebruikt, die bij gasontlading verschillende spectraallijnen uitzenden. De werkstof die in de nano-holmiumoxidelamp wordt gebruikt, is nano-holmiumoxidejodide, dat een hogere metaalatoomconcentratie in de boogzone kan verkrijgen, waardoor sterk verbeteren van de stralingsefficiëntie. 2. Nanometerholmiumoxide kan worden gebruikt als additief voor yttriumijzer of yttriumaluminiumgranaat; 3. Nano-holmiumoxide kan worden gebruikt als yttrium-ijzer-aluminium-granaat (Ho: YAG), dat een laser van 2 μm kan uitzenden, en de absorptiesnelheid van menselijk weefsel tot een laser van 2 μm is hoog. Het is bijna drie ordes van grootte hoger dan Hd: YAG0. Daarom kan het gebruik van de Ho:YAG-laser voor medische operaties niet alleen de efficiëntie en nauwkeurigheid van de operatie verbeteren, maar ook het thermische schadegebied verkleinen tot een kleiner formaat. De vrije straal gegenereerd door het nano-holmiumoxidekristal kan vet elimineren zonder overmatige hitte te genereren, waardoor de thermische schade veroorzaakt door gezonde weefsels wordt verminderd. Er wordt gemeld dat de behandeling van glaucoom met nanometer-holmiumoxidelaser in de Verenigde Staten de pijn van chirurgie. 4. Aan de magnetostrictieve legering Terfenol-D kan ook een kleine hoeveelheid holmiumoxide van nanogrootte worden toegevoegd om het externe veld dat nodig is voor verzadigingsmagnetisatie van de legering te verminderen.5. Bovendien kunnen optische vezels gedoteerd met nano-holmiumoxide worden gebruikt om optische communicatie-apparaten te maken, zoals optische vezellasers, optische vezelversterkers, optische vezelsensoren, enz. Het zal een belangrijkere rol spelen in de huidige snelle optische vezelcommunicatie.

Nano-erbium(III)oxide

De belangrijkste toepassingen zijn:

1. De lichtemissie van nanometer Erbium(III)oxide bij 1550 nm is van bijzonder belang, omdat deze golflengte precies het minimale verlies is van de optische vezel bij glasvezelcommunicatie. Na te zijn geëxciteerd door het licht bij 980 nm en 1480 nm, gaat het nanometer Erbium(III)oxide-ion over van de grondtoestand 4115/2 naar de hoogenergetische toestand 4113/2. Wanneer de Er3+ in de hoogenergetische toestand terugkeert naar de grondtoestand, zendt hij licht uit met een golflengte van 1550 nm. De kwartsvezel kan licht van verschillende golflengten doorlaten. Er variëren echter verschillende optische verzwakkingssnelheden, waarbij de 1550 nm-frequentieband de laagste optische verzwakkingssnelheid (0,15 decibel per kilometer) heeft bij de transmissie van 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 kan de versterker, als de juiste concentratie nano-erbium(III)-oxide in de juiste matrix wordt gedoteerd, het verlies in het communicatiesysteem compenseren volgens het laserprincipe. Daarom is een nano-Erbium(III)oxide-gedoteerde vezelversterker in het telecommunicatienetwerk dat het optische signaal van 1550 nm moet versterken een onmisbaar optisch apparaat. Momenteel is een nano-erbium (III) oxide-gedoteerde silicavezelversterker op de markt gebracht. Er wordt gerapporteerd dat, om nutteloze absorptie te voorkomen, de doteringshoeveelheid nano-Erbium(III)oxide in de vezel tientallen tot honderden ppm bedraagt. De snelle ontwikkeling van optische vezelcommunicatie zal een nieuw toepassingsgebied van nano-Erbium(III)oxide openen.

2. Het laserkristal gedoteerd met nanometer Erbium (III) oxide en zijn 1730 nm laser en 1550 nm laseruitvoer zijn veilig voor het menselijk oog, hebben goede atmosferische transmissieprestaties, hebben een sterk rookpenetratievermogen op het slagveld, goede vertrouwelijkheid, zijn niet gemakkelijk te zijn gedetecteerd door de vijand, en hebben een groot contrast bij het verlichten van militaire doelen. Er is een draagbare laserafstandsmeter gemaakt voor militair gebruik, die veilig is voor het menselijk oog.

3. Nanometer Erbium (III) oxide kan aan glas worden toegevoegd om lasermateriaal van zeldzaam aardeglas te maken, wat momenteel het vaste lasermateriaal is met de grootste uitgangspulsenergie en het hoogste uitgangsvermogen.

4. Nanometer Erbium(III)oxide kan ook worden gebruikt als activeringsion van lasermaterialen voor opwaartse conversie van zeldzame aarde.

5. Nanometer Erbium(III)oxide kan ook worden gebruikt bij het ontkleuren en kleuren van brillenglazen en kristallijn glas.

Nanometer yttriumoxide (Y2O3)

De belangrijkste toepassingen van nano-yttriumoxide zijn als volgt: 1. Additieven voor staal en non-ferrolegeringen. FeCr-legering bevat gewoonlijk 0,5% ~ 4% nano-yttriumoxide, wat de oxidatieweerstand en ductiliteit van deze roestvaste staalsoorten kan verbeteren. Na het toevoegen van de juiste hoeveelheid gemengde zeldzame aardmetalen rijk aan nanometer-yttriumoxide aan de MB26-legering, waren de uitgebreide eigenschappen van de legering duidelijk gisteren verbeterd, het kan enkele middelgrote en sterke aluminiumlegeringen vervangen voor de belaste onderdelen van vliegtuigen; Het toevoegen van een kleine hoeveelheid nano-yttriumoxide zeldzame aarde aan de Al-Zr-legering kan de geleidbaarheid van de legering verbeteren; De legering is door de meeste draadfabrieken in China overgenomen. Nano-yttriumoxide werd aan de koperlegering toegevoegd om de geleidbaarheid en mechanische sterkte te verbeteren. 2. Keramisch materiaal van siliciumnitride dat 6% nano-yttriumoxide en 2% aluminium bevat. Het kan worden gebruikt om motoronderdelen te ontwikkelen. 3. Boren, snijden, lassen en andere mechanische bewerkingen worden uitgevoerd op grootschalige componenten met behulp van een nano-neodymiumoxide-aluminium-granaatlaserstraal met een vermogen van 400 watt. 4. Het elektronenmicroscoopscherm bestaande uit Y-Al-granaat-monokristal heeft een hoge fluorescentiehelderheid, een lage absorptie van verstrooid licht en een goede weerstand tegen hoge temperaturen en mechanische slijtvastheid.5. Een legering met een hoge nano-yttriumoxidestructuur die 90% nano-gadoliniumoxide bevat, kan worden toegepast in de luchtvaart en andere gelegenheden die een lage dichtheid en een hoog smeltpunt vereisen. 6. Protongeleidende materialen voor hoge temperaturen die 90% nano-yttriumoxide bevatten, zijn van groot belang voor de productie van brandstofcellen, elektrolytische cellen en gassensoren die een hoge waterstofoplosbaarheid vereisen. Bovendien wordt nano-yttriumoxide ook gebruikt als spuitbestendig materiaal bij hoge temperaturen, verdunningsmiddel voor atoomreactorbrandstof, additief voor permanent magneetmateriaal en gasvanger in de elektronische industrie.

Naast het bovenstaande kunnen nano-zeldzame aardoxides ook worden gebruikt in kledingmaterialen voor de menselijke gezondheidszorg en milieubescherming. Van de huidige onderzoekseenheden hebben ze allemaal bepaalde richtingen: anti-ultraviolette straling; Luchtvervuiling en ultraviolette straling zijn vatbaar voor huidziekten en huidkanker; Preventie van vervuiling maakt het moeilijk voor verontreinigende stoffen om zich aan kleding te hechten; Er wordt ook onderzoek gedaan in de richting van anti-warmtebehoud. Omdat leer hard is en gemakkelijk te verouderen, is het op regenachtige dagen het meest vatbaar voor schimmel. Het leer kan worden verzacht door te bleken met nano-zeldzame aardceriumoxide, dat niet gemakkelijk veroudert en schimmelt, en comfortabel is om te dragen. De laatste jaren staan ​​nanocoatingmaterialen ook centraal in het onderzoek naar nanomaterialen, en het voornaamste onderzoek richt zich op functionele coatings. Y2O3 met 80 nm in de Verenigde Staten kan worden gebruikt als infraroodafschermende coating. De efficiëntie van het reflecteren van warmte is zeer hoog. CeO2 heeft een hoge brekingsindex en hoge stabiliteit. Wanneer nano zeldzame aarde yttriumoxide, nano lanthaanoxide en nano ceriumoxide poeder aan de coating worden toegevoegd, kan de buitenmuur veroudering weerstaan, omdat de buitenmuurcoating gemakkelijk veroudert en eraf valt omdat de verf wordt blootgesteld aan zonlicht en ultraviolette straling voor een lange tijd, en het is bestand tegen ultraviolette stralen na toevoeging van ceriumoxide en yttriumoxide. Bovendien is de deeltjesgrootte erg klein en wordt nano-ceriumoxide gebruikt als ultraviolet-absorberend middel, dat naar verwachting zal worden gebruikt om de veroudering van plastic te voorkomen producten als gevolg van ultraviolette straling, tanks, auto's, schepen, olieopslagtanks, enz., die grote reclameborden buitenshuis het beste kunnen beschermen en schimmel, vocht en vervuiling voor binnenmuurcoatings kunnen voorkomen. Vanwege de kleine deeltjesgrootte blijft stof niet gemakkelijk aan de muur plakken. En kan het met water worden geschrobd. Er zijn nog veel toepassingen van nano-oxiden van zeldzame aardmetalen die verder moeten worden onderzocht en ontwikkeld, en we hopen oprecht dat dit een briljantere toekomst zal hebben.