Zeldzame aardelementenzijn onmisbaar voor de ontwikkeling van hightech zoals nieuwe energie en materialen, en hebben een brede toepassingswaarde op gebieden zoals ruimtevaart, nationale defensie en militaire industrie. De resultaten van moderne oorlogvoering geven aan dat zeldzame aardwapens het slagveld domineren, zeldzame aardtechnologische voordelen vertegenwoordigen militaire technologische voordelen, en het hebben van middelen is gegarandeerd. Daarom zijn zeldzame aardes ook strategische middelen geworden waarvoor grote economieën over de hele wereld concurreren, en belangrijke strategieën voor grondstof zoals zeldzame aardes stijgen vaak tot nationale strategieën. Europa, Japan, de Verenigde Staten en andere landen en regio's besteden meer aandacht aan belangrijke materialen zoals Rare Earth. In 2008 werden zeldzame aardmaterialen vermeld als "belangrijke materialenstrategie" door het Amerikaanse ministerie van Energie; Begin 2010 kondigde de Europese Unie de oprichting aan van een strategische reserve van zeldzame aardes; In 2007 had het Japanse ministerie van Onderwijs, Cultuur, Wetenschap en Technologie, evenals het ministerie van Economie, Industrie en Technologie, al het "Element Strategieplan" en het "zeldzame metal -alternatief materiaal" -plan voorgesteld. Ze hebben continue maatregelen en beleid genomen in reserves voor hulpbronnen, technologische vooruitgang, acquisitie van hulpbronnen en het zoeken naar alternatieve materialen. Vanaf dit artikel zal de redacteur de belangrijke en zelfs onmisbare historische ontwikkelingsmissies en rollen van deze zeldzame aardelementen in detail introduceren.
Terbium behoort tot de categorie zware zeldzame aardes, met een lage overvloed in de aardkorst op slechts 1,1 ppm.Terbiumoxideis goed voor minder dan 0,01% van de totale zeldzame aardes. Zelfs in het hoge yttrium-iontype zware zeldzame aarderts met het hoogste gehalte aan terbium, is het terbiumgehalte slechts 1,1-1,2% van de totale zeldzame aarde goed, wat aangeeft dat het behoort tot de "nobele" categorie van zeldzame aardelementen. Terbium is een zilvergrijs metaal met ductiliteit en relatief zachte textuur, die met een mes open kan worden gesneden; Smeltpunt 1360 ℃, kookpunt 3123 ℃, dichtheid 8229 4kg/m3. Al meer dan 100 jaar sinds de ontdekking van terbium in 1843, hebben de schaarste en de waarde de praktische toepassing ervan al lang voorkomen. Het is pas in de afgelopen 30 jaar dat Terbium zijn unieke talent heeft getoond.
De ontdekking van terbium
In dezelfde periode wanneerlanthaanwerd ontdekt, Karl G. Mosander van Zweden analyseerde de aanvankelijk ontdekteyttriumen publiceerde een rapport in 1842, waardoor de aanvankelijk ontdekte Yttrium -aarde geen enkel elementair oxide was, maar een oxide van drie elementen. In 1843 ontdekte Mossander het element terbium door zijn onderzoek naar Yttrium Earth. Hij noemde nog steeds een van hen Yttrium -aarde en een van henerbiumoxide. Het was pas in 1877 dat het officieel Terbium heette, met het elementsymbool TB. De naamgeving komt uit dezelfde bron als Yttrium, afkomstig van het dorp Ytterby in de buurt van Stockholm, Zweden, waar voor het eerst werd ontdekt. De ontdekking van terbium en twee andere elementen, lanthanum en erbium, opende de tweede deur voor de ontdekking van zeldzame aardelementen, wat de tweede fase van hun ontdekking markeerde. Het werd voor het eerst gezuiverd door G. Urban in 1905.
Mossander
Toepassing van terbium
De toepassing vanterbiumomvat meestal hightech velden, die technologie-intensieve en kennisintensieve geavanceerde projecten zijn, evenals projecten met aanzienlijke economische voordelen, met aantrekkelijke ontwikkelingsperspectieven. De belangrijkste toepassingsgebieden omvatten: (1) worden gebruikt in de vorm van gemengde zeldzame aardes. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt als een zeldzame aardverbindingsmeststoffen en voedingsadditief voor landbouw. (2) Activator voor groen poeder in drie primaire fluorescerende poeders. Moderne opto -elektronische materialen vereisen het gebruik van drie basiskleuren van fosforen, namelijk rood, groen en blauw, die kunnen worden gebruikt om verschillende kleuren te synthetiseren. En terbium is een onmisbare component in veel hoogwaardige groene fluorescerende poeders. (3) gebruikt als een optisch opslagmateriaal met magneto. Amorfe metaal terbiumovergang metaallegering dunne films zijn gebruikt om optische magneto-schijven in de prestaties te produceren. (4) Optisch glas van de productie van magneto. Faraday roterend glas dat terbium bevat, is een belangrijk materiaal voor productierotators, isolatoren en circulatoren in lasertechnologie. (5) De ontwikkeling en ontwikkeling van terbium dysprosium ferromagnetostrictieve legering (TERFENOL) heeft nieuwe toepassingen voor terbium geopend.
Voor landbouw en veeteelt
Zeldzame aarde terbiumKan de kwaliteit van gewassen verbeteren en de snelheid van fotosynthese binnen een bepaald concentratiebereik vergroten. De complexen van het terbium hebben een hoge biologische activiteit en de ternaire complexen van terbium, tb (ALA) 3Benim (Clo4) 3-3H2O, hebben goede antibactiviteit en bacteriedodende effecten op Staphylococcus aureus, Bactilus subtilis en Escerichia coli, met brede spectrum antibacties. De studie van deze complexen biedt een nieuwe onderzoeksrichting voor moderne bactericide geneesmiddelen.
Gebruikt op het gebied van luminescentie
Moderne opto -elektronische materialen vereisen het gebruik van drie basiskleuren van fosforen, namelijk rood, groen en blauw, die kunnen worden gebruikt om verschillende kleuren te synthetiseren. En terbium is een onmisbare component in veel hoogwaardige groene fluorescerende poeders. Als de geboorte van zeldzame aardkleur tv -rood fluorescerend poeder de vraag naar yttrium en europium heeft gestimuleerd, dan zijn de toepassing en ontwikkeling van terbium gepromoot door zeldzame aarde drie primaire kleuren groen fluorescerend poeder voor lampen. In het begin van de jaren tachtig vond Philips 's werelds eerste compacte energiebesparende fluorescentielamp uit en promootte het snel wereldwijd. TB3+ionen kunnen groen licht uitstoten met een golflengte van 545 nm, en bijna alle zeldzame aarde groene fluorescerende poeders gebruiken terbium als een activator.
Het groene fluorescentiepoeder dat wordt gebruikt voor kleurstraalbuizen (CRT's) van kleur tv -kathode is altijd voornamelijk gebaseerd op goedkoop en efficiënt zinksulfide, maar terbiumpoeder is altijd gebruikt als projectiekleur tv groen poeder, zoals Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+en LAOBR: TB3+. Met de ontwikkeling van high-definition televisie (HDTV) met een groot scherm worden ook krachtige groene fluorescerende poeders voor CRT's ontwikkeld. Er is bijvoorbeeld een hybride groen fluorescerend poeder ontwikkeld in het buitenland, bestaande uit Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+en Y2SIO5: TB3+, die een uitstekende luminescentie -efficiëntie hebben bij hoge stroomdichtheid.
Het traditionele röntgenfluorescentiepoeder is calcium wolfraam. In de jaren zeventig en tachtig werden zeldzame aardfluorescerende poeders voor sensibilisatieschermen ontwikkeld, zoals met terbium geactiveerd lanthanumsulfideoxide, met terbium geactiveerd lanthanumbromideoxide (voor groene schermen) en met terbium geactiveerde yttriumsulfide -oxide. Vergeleken met calcium tungstate kan zeldzame aardfluorescerend poeder de tijd van röntgenstraling voor patiënten met 80%verminderen, de resolutie van röntgenfilms verbeteren, de levensduur van röntgenbuizen verlengen en het energieverbruik verminderen. Terbium wordt ook gebruikt als een fluorescerende poederactivator voor medische röntgenverbeteringsschermen, die de gevoeligheid van röntgenconversie in optische beelden aanzienlijk kunnen verbeteren, de duidelijkheid van röntgenfilms kunnen verbeteren en de blootstellingsdosis van röntgenfoto's naar het menselijk lichaam sterk kunnen verminderen (met meer dan 50%).
Terbiumwordt ook gebruikt als een activator in de witte LED -fosfor opgewonden door blauw licht voor nieuwe halfgeleiderverlichting. Het kan worden gebruikt om terbiumaluminiummagneto optische kristalfosforen te produceren, met behulp van blauwe licht die diodes emitteert als excitatielichtbronnen, en de gegenereerde fluorescentie wordt gemengd met het excitatielicht om zuiver wit licht te produceren.
De elektroluminescerende materialen gemaakt van terbium omvatten voornamelijk zinksulfide groen fluorescent poeder met terbium als activator. Onder ultraviolette bestraling kunnen organische complexen van terbium sterke groene fluorescentie uitzenden en kunnen ze worden gebruikt als dunne filmelektroluminescente materialen. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt in de studie van zeldzame organische complexe elektroluminescerende dunne films, is er nog steeds een zekere kloof uit de praktijk, en onderzoek naar zeldzame organische complexe elektroluminescerende dunne films en apparaten is nog steeds diepgaand.
De fluorescentiekarakteristieken van terbium worden ook gebruikt als fluorescentiesondes. De interactie tussen ofloxacine terbium (TB3+) complex en deoxyribonucleïnezuur (DNA) werd bestudeerd met behulp van fluorescentie en absorptiespectra, zoals de fluorescentie -sonde van OFLOXACIN terbium (TB3+). De resultaten toonden aan dat de OFLOXACIN TB3+-sonde een groefbinding kan vormen met DNA -moleculen en dat deoxyribonuclezuur de fluorescentie van het OFLOXACIN TB3+-systeem aanzienlijk kan verbeteren. Op basis van deze verandering kan deoxyribonucleïnezuur worden bepaald.
Voor optische materialen van magneto
Materialen met Faraday-effect, ook bekend als magneto-optische materialen, worden veel gebruikt in lasers en andere optische apparaten. Er zijn twee veel voorkomende soorten magneto -optische materialen: magneto optische kristallen en magneto optisch glas. Onder hen hebben magneto-optische kristallen (zoals yttrium ijzeren granaat en terbium gallium granaat) de voordelen van instelbare werkfrequentie en hoge thermische stabiliteit, maar ze zijn duur en moeilijk te produceren. Bovendien hebben veel magneto-optische kristallen met hoge Faraday-rotatiehoeken een hoge absorptie in het korte golfbereik, wat het gebruik ervan beperkt. In vergelijking met optische magneto -kristallen heeft magneto optisch glas het voordeel van een hoge transmissie en is het gemakkelijk om in grote blokken of vezels te worden gemaakt. Momenteel zijn magneto-optische glazen met een hoog Faraday-effect voornamelijk zeldzame aardion-ionenglazen.
Gebruikt voor optische opslagmaterialen met magneto
In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van multimedia en kantoorautomatisering, is de vraag naar nieuwe magnetische schijven met hoge capaciteit toegenomen. Amorfe metaal terbiumovergang metaallegering dunne films zijn gebruikt om optische magneto-schijven in de prestaties te produceren. Onder hen heeft de TBFECO -legering dunne film de beste prestaties. Op terbium gebaseerde magneto-optische materialen zijn op grote schaal geproduceerd en magneto-optische schijven die daarvan zijn gemaakt, worden gebruikt als computeropslagcomponenten, met opslagcapaciteit met 10-15 keer toegenomen. Ze hebben de voordelen van grote capaciteit en snelle toegangsnelheid, en kunnen tienduizenden keren worden gewist en gecoat wanneer ze worden gebruikt voor optische schijven met hoge dichtheid. Het zijn belangrijke materialen in elektronische opslagtechnologie voor informatie. Het meest gebruikte magneto-optische materiaal in de zichtbare en nabij-infraroodbanden is terbium gallium granaat (TGG) enkel kristal, het beste magneto-optische materiaal voor het maken van Faraday-rotators en isolatoren.
Voor optisch glas met magneto
Optisch glas van Faraday Magneto heeft een goede transparantie en isotropie in de zichtbare en infraroodgebieden en kan verschillende complexe vormen vormen. Het is gemakkelijk om grote producten te produceren en kan worden getrokken in optische vezels. Daarom heeft het brede toepassingsperspectieven in optische magneto -apparaten zoals optische isolatoren van magneto, optische magneto -modulatoren en vezeloptische stroomsensoren. Vanwege het grote magnetische moment en de kleine absorptiecoëfficiënt in het zichtbare en infraroodbereik zijn TB3+-ionen algemeen gebruikte zeldzame aardionen in magneto -optische glazen.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictieve legering
Aan het einde van de 20e eeuw, met de voortdurende verdieping van de wereldtechnologische revolutie, kwamen er snel nieuwe zeldzame aardingstoepassingsmaterialen in opkomst. In 1984, Iowa State University, het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie en het US Navy Surface Weapons Research Center (waaruit het belangrijkste personeel van de later opgerichte Edge Technology Corporation (ET REMA) kwam) samengewerkt om een nieuw zeldzame aardse aardse aardmateriaal te ontwikkelen, namelijk Terbium dysprosium ferromagnetisch magnetostisch materiaal. Dit nieuwe intelligente materiaal heeft uitstekende kenmerken van het snel omzetten van elektrische energie in mechanische energie. De onderwater- en elektro-akoestische transducers gemaakt van dit gigantische magnetostrictieve materiaal zijn met succes geconfigureerd in marineapparatuur, luidsprekers van de oliebron, lawaai en trillingscontrolesystemen en oceaanonderzoek en ondergrondse communicatiesystemen. Daarom, zodra het terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictief materiaal werd geboren, kreeg het wijdverbreide aandacht uit geïndustrialiseerde landen over de hele wereld. Edge -technologieën in de Verenigde Staten begonnen met het produceren van terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictieve materialen in 1989 en noemden ze terfenol D. Vervolgens ontwikkelden Zweden, Japan, Rusland, het Verenigd Koninkrijk en Australië ook terbium dysprosium ijzerriem magnetostrictief materiaal.
Uit de geschiedenis van de ontwikkeling van dit materiaal in de Verenigde Staten zijn zowel de uitvinding van het materiaal als de vroege monopolistische toepassingen direct gerelateerd aan de militaire industrie (zoals de marine). Hoewel de militaire en defensie -afdelingen van China hun begrip van dit materiaal geleidelijk versterken. Met de significante verbetering van de uitgebreide nationale kracht van China, zal de vraag naar het bereiken van een 21e -eeuwse militaire concurrentiestrategie en het verbeteren van apparatuurniveaus echter zeker zeer urgent zijn. Daarom zal het wijdverbreide gebruik van terbium dysprosium ijzerreus magnetostrictieve materialen door militaire en nationale defensieafdelingen een historische noodzaak zijn.
Kortom, de vele uitstekende eigenschappen vanterbiumMaak het een onmisbaar lid van vele functionele materialen en een onvervangbare positie in sommige toepassingsgebieden. Vanwege de hoge prijs van terbium hebben mensen echter bestudeerd hoe ze het gebruik van terbium kunnen vermijden en minimaliseren om de productiekosten te verlagen. Zeldzame aardmagnet-optische materialen moeten bijvoorbeeld ook goedkope dysprosium ijzer kobalt of gadolinium terbium kobalt gebruiken; Probeer het gehalte aan terbium in het groene fluorescerende poeder te verminderen dat moet worden gebruikt. Prijs is een belangrijke factor geworden die het wijdverbreide gebruik van terbium beperkt. Maar veel functionele materialen kunnen niet zonder, dus we moeten ons houden aan het principe van "goed staal op het mes gebruiken" en proberen het gebruik van terbium zoveel mogelijk te bewaren.
Posttijd: aug-07-2023