Zeldzame aardnanomaterialen zeldzame aardelementen hebben een unieke 4F -sublaag elektronische structuur, groot atoommagnetisch moment, sterke spin orbitkoppeling en andere kenmerken, wat resulteert in zeer rijke optische, elektrische, magnetische en andere eigenschappen. Ze zijn onmisbaar strategisch materiaal voor landen over de hele wereld om traditionele industrieën te transformeren en hightech te ontwikkelen, en staan bekend als het "Treasure House of New Materials".
Naast zijn toepassingen in traditionele gebieden zoals metallurgische machines, petrochemicaliën, glas keramiek en lichte textiel,Zeldzame aardeszijn ook belangrijke ondersteunende materialen in opkomende velden zoals schone energie, grote voertuigen, nieuwe energievoertuigen, halfgeleiderverlichting en nieuwe displays, nauw verwant aan het menselijk leven.
Na tientallen jaren van ontwikkeling is de focus van zeldzame aardgerelateerd onderzoek dienovereenkomstig verschoven van de smelten en scheiding van zeldzame aardige aardes met enkele hoge zuiverheid naar de hightech-toepassingen van zeldzame aardes in magnetisme, optica, elektriciteit, energieopslag, katalyse, biomedicine en andere velden. Aan de ene kant is er een grotere trend naar zeldzame composietmaterialen in het materiaalsysteem; Aan de andere kant is het meer gericht op lage dimensionale functionele kristalmaterialen in termen van morfologie. Vooral met de ontwikkeling van moderne nanowetenschap, het combineren van de kleine grootte-effecten, kwantumeffecten, oppervlakte-effecten en interface-effecten van nanomaterialen met de unieke elektronische laagstructuurkarakteristieken van zeldzame aardelementen, zeldzame aardnanomaterialen vertonen veel nieuwe eigenschappen die verschillen van traditionele materialen, die de uitstekende prestaties van zeldzame aardmaterialen maximaliseren en verdere uiting in de velden van traditionele materialen en nieuwe high-toch-productie.
Momenteel zijn er vooral de volgende veelbelovende zeldzame aardnanomaterialen, namelijk zeldzame aardnano -luminescente materialen, zeldzame aardnano -katalytische materialen, zeldzame aardnano -magnetische materialen,nano ceriumoxideUltraviolette afschermingsmaterialen en andere nano -functionele materialen.
Nr. 1Zeldzame aardnano -luminescente materialen
01. Zeldzame aarde organisch-anorganische hybride luminescente nanomaterialen
Composietmaterialen combineren verschillende functionele eenheden op moleculair niveau om complementaire en geoptimaliseerde functies te bereiken. Organisch anorganisch hybride materiaal heeft de functies van organische en anorganische componenten, die een goede mechanische stabiliteit, flexibiliteit, thermische stabiliteit en uitstekende verwerkbaarheid vertonen.
Zeldzame aardeComplexen hebben veel voordelen, zoals hoge kleurzuiverheid, een lange levensduur van opgewonden toestand, hoge kwantumopbrengst en rijke emissiespectrumlijnen. Ze worden op veel gebieden veel gebruikt, zoals display, optische golfgeleiderversterking, lasers vaste toestand, biomarker en anti-counterfeiting. De lage fotothermische stabiliteit en slechte verwerkbaarheid van zeldzame aardcomplexen belemmeren hun toepassing en promotie echter ernstig. Het combineren van zeldzame aardcomplexen met anorganische matrices met goede mechanische eigenschappen en stabiliteit is een effectieve manier om de lichtgevende eigenschappen van zeldzame aardcomplexen te verbeteren.
Sinds de ontwikkeling van zeldzame aarde -organisch anorganisch hybride materiaal, tonen hun ontwikkelingstrends de volgende kenmerken:
① Het hybride materiaal verkregen door chemische dopingmethode heeft stabiele actieve componenten, hoge dopinghoeveelheid en uniforme verdeling van componenten;
② transformeren van enkele functionele materialen naar multifunctionele materialen, het ontwikkelen van multifunctionele materialen om hun toepassingen uitgebreider te maken;
③ De matrix is divers, van voornamelijk silica tot verschillende substraten zoals titaniumdioxide, organische polymeren, kleien en ionische vloeistoffen.
02. Wit LED zeldzaam aardluminescerend materiaal
In vergelijking met bestaande verlichtingstechnologieën hebben halfgeleiderverlichtingsproducten zoals lichtemitterende diodes (LED's) voordelen zoals een lange levensduur, lage energieverbruik, hoge lichtefficiëntie, kwikvrij, UV-vrije en stabiele werking. Ze worden beschouwd als de "vierde generatie lichtbron" na gloeilampen, fluorescentielampen en hoogwaardig gasafvoerlampen (HID's).
Witte LED bestaat uit chips, substraten, fosforen en stuurprogramma's. Zeldzame aarde fluorescerend poeder speelt een cruciale rol in de uitvoering van witte LED. In de afgelopen jaren is een grote hoeveelheid onderzoekswerk uitgevoerd op witte LED -fosforen en er is uitstekende vooruitgang geboekt:
① De ontwikkeling van een nieuw type fosfor opgewekt door blauwe LED (460m) heeft doping- en modificatieonderzoek uitgevoerd naar YAO2CE (YAG: CE) die wordt gebruikt in blauwe LED -chips om lichtefficiëntie en kleurweergave te verbeteren;
② De ontwikkeling van nieuwe fluorescerende poeders opgewekt door ultraviolet licht (400 m) of ultraviolet licht (360 mm) heeft systematisch de samenstelling, structuur en spectrale kenmerken van rode en groene blauwe fluorescerende poeders bestudeerd, evenals de verschillende verhoudingen van de drie fluorescentiepowden om witte led met verschillende kleurtemperaturen te verkrijgen;
③ Verder werk is verricht aan de basiswetenschappelijke problemen in het bereidingsproces van fluorescerend poeder, zoals de invloed van het bereidingsproces op de flux, om de kwaliteit en stabiliteit van het fluorescerende poeder te waarborgen.
Bovendien hanteert wit licht LED voornamelijk een gemengd verpakkingsproces van fluorescerend poeder en siliconen. Vanwege de slechte thermische geleidbaarheid van fluorescerend poeder zal het apparaat opwarmen vanwege langdurige werktijd, wat leidt tot siliconenveroudering en het verkorten van de levensduur van het apparaat. Dit probleem is vooral ernstig in krachtige LED's van witte licht. Verpakking op afstand is een manier om dit probleem op te lossen door fluorescerend poeder aan het substraat te bevestigen en het te scheiden van de blauwe LED -lichtbron, waardoor de impact van warmte wordt gegenereerd door de chip op de lichtgevende prestaties van het fluorescerende poeder. Als zeldzame aardluorescerende keramiek de kenmerken heeft van een hoge thermische geleidbaarheid, hoge corrosieweerstand, hoge stabiliteit en uitstekende optische outputprestaties, kunnen ze beter voldoen aan de toepassingsvereisten van krachtige witte LED met hoge energiedichtheid. Micro -nano -poeders met hoge sinteractiviteit en hoge dispersie zijn een belangrijke voorwaarde geworden voor de bereiding van hoge transparantie zeldzame aardetische functionele keramiek met hoge optische outputprestaties.
03. RAAR EARDE UPCONVERSION LUMELINESCENT NANOMATERIËNEN
Upconversion luminescentie is een speciaal type luminescentieproces dat wordt gekenmerkt door de absorptie van meerdere low-energy fotonen door luminescerende materialen en het genereren van hoge energie-emissie. Vergeleken met traditionele organische kleurstofmoleculen of kwantumstippen, hebben zeldzame aardse luminescente nanomaterialen veel voordelen, zoals grote anti -stokes verschuiving, smalle emissieband, goede stabiliteit, lage toxiciteit, hoge weefsel penetratiediepte en penetratiediepte met hoge weefsel en lage spontane fluorescentie -interferentie. Ze hebben brede aanvraagperspectieven in het biomedische veld.
In de afgelopen jaren hebben zeldzame aardopstallische luminescente nanomaterialen aanzienlijke vooruitgang geboekt in synthese, oppervlaktemodificatie, oppervlaktefunctionalisatie en biomedische toepassingen. Mensen verbeteren de luminescentieprestaties van materialen door hun samenstelling, fasetoestand, grootte, enz. Op de nanoschaal te optimaliseren en de kern/shell -structuur te combineren om het luminescentie -bluscentrum te verminderen, om de overgangskansen te vergroten. Door chemische modificatie, technologieën op te stellen met een goede biocompatibiliteit om de toxiciteit te verminderen en beeldvormingsmethoden te ontwikkelen voor luminescente levende cellen van upconversie en in vivo; Ontwikkel efficiënte en veilige biologische koppelingsmethoden op basis van de behoeften van verschillende toepassingen (immuundetectiecellen, in vivo fluorescentiebeeldvorming, fotodynamische therapie, fotothermische therapie, foto -gecontroleerde afgifte medicijnen, enz.).
Deze studie heeft een enorme toepassingspotentieel en economische voordelen en heeft een belangrijke wetenschappelijke betekenis voor de ontwikkeling van nanomedicine, de bevordering van de menselijke gezondheid en sociale vooruitgang.
Nr. 2 zeldzame aardmagetische materialen van Nano
Zeldzame aardse permanente magneetmaterialen hebben drie ontwikkelingsfasen doorlopen: SMCO5, SM2CO7 en ND2FE14B. Als een snel gebluste NDFEB -magnetisch poeder voor gebonden permanente magneetmaterialen, varieert de korrelgrootte van 20 nm tot 50 nm, waardoor het een typisch nanokristallijn zeldzame aarde permanent magneetmateriaal is.
Zeldzame aardnanomagnetische materialen hebben de kenmerken van kleine omvang, enkele domeinstructuur en hoge dwang. Het gebruik van magnetische opnamematerialen kan de signaal-ruisverhouding en beeldkwaliteit verbeteren. Vanwege zijn kleine omvang en hoge betrouwbaarheid, is het gebruik ervan in micro -motorsystemen een belangrijke richting voor de ontwikkeling van de nieuwe generatie luchtvaart-, ruimtevaart- en mariene motoren. Voor magnetisch geheugen, magnetische vloeistof, gigantische magneto-resistentiematerialen, kunnen de prestaties sterk worden verbeterd, waardoor apparaten hoogwaardige en geminiaturiseerd worden.
Nr. 3Zeldzame aarde nanokatalytische materialen
Zeldzame aardkatalytische materialen omvatten bijna alle katalytische reacties. Vanwege oppervlakte -effecten, volume -effecten en kwantumgrootte -effecten heeft zeldzame aardnanotechnologie steeds meer aandacht getrokken. In veel chemische reacties worden zeldzame aardkatalysatoren gebruikt. Als zeldzame aardnanokatalysatoren worden gebruikt, zullen de katalytische activiteit en efficiëntie sterk worden verbeterd.
Zeldzame aardnanokatalysatoren worden in het algemeen gebruikt bij de behandeling met petroleumkatalytische kraken en zuiveringsbehandeling van uitlaatgassen van de auto. De meest gebruikte zeldzame aardnanokatalytische materialen zijnCEO2EnLA2O3, die kan worden gebruikt als katalysatoren en promotors, evenals katalysatordragers.
Nr. 4Nano ceriumoxideultraviolet afschermingsmateriaal
Nano ceriumoxide staat bekend als het derde generatie ultraviolet isolatiemiddel, met een goed isolatie -effect en hoge transmissie. In cosmetica moet nano -ceria lage katalytische activiteit worden gebruikt als een UV -isolatiemiddel. Daarom zijn de aandacht van de markt en erkenning van nano ceriumoxide ultraviolette afschermingsmaterialen hoog. De continue verbetering van geïntegreerde circuitintegratie vereist nieuwe materialen voor geïntegreerde productieprocessen van het circuit. Nieuwe materialen hebben hogere vereisten voor polijstvloeistoffen, en halfgeleider zeldzame aardpolijstvloeistoffen moeten aan deze vereiste voldoen, met een snellere polijstsnelheid en minder polijstvolume. Nano zeldzame aardpolijstmaterialen hebben een brede markt.
De significante toename van het autobezit heeft ernstige luchtvervuiling veroorzaakt en de installatie van katalysatoren voor auto -uitlaatzuivering is de meest effectieve manier om uitlaatvervuiling te regelen. Nano cerium zirkoniumcomposietoxiden spelen een belangrijke rol bij het verbeteren van de kwaliteit van staartgaszuivering.
Nr. 5 Andere Nano -functionele materialen
01. Zeldzame aardnano -keramische materialen
Nano -keramisch poeder kan de sintertemperatuur aanzienlijk verlagen, die 200 ℃ ~ 300 ℃ lager is dan die van niet -nano -keramisch poeder met dezelfde samenstelling. Het toevoegen van NANO CEO2 aan keramiek kan de sintertemperatuur verminderen, de roostergroei remmen en de dichtheid van keramiek verbeteren. Het toevoegen van zeldzame aardelementen zoalsY2O3, CEO2, or LA2O3 to ZRO2kan fasentransformatie en bros van hoge temperatuur en bros van ZRO2 voorkomen en ZRO2-fasetransformatie met keramische structurele materialen krijgen.
Elektronisch keramiek (elektronische sensoren, PTC -materialen, magnetronmaterialen, condensatoren, thermistors, enz.) Bereid met behulp van ultrafine of nanoschaal CEO2, Y2O3,ND2O3, SM2O3, etc. hebben verbeterde elektrische, thermische en stabiliteitseigenschappen.
Het toevoegen van zeldzame geactiveerde fotokatalytische composietmaterialen aan de glazuur kan zeldzame antibacteriële keramiek van de aarde voorbereiden.
02. RAAR Earth Nano Dunne filmmaterialen
Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie worden de prestatievereisten voor producten steeds strenger, waardoor ultra-finale, ultradunne, ultrahoge dichtheid en ultravulling van producten nodig is. Momenteel zijn er drie hoofdcategorieën van zeldzame Earth Nano -films ontwikkeld: zeldzame Earth Complex Nano -films, zeldzame Earth Oxide Nano -films en zeldzame Earth Nano -legeringsfilms. Rare Earth Nano -films spelen ook een belangrijke rol in de informatie -industrie, katalyse, energie, transport en levensmedicijnen.
Conclusie
China is een belangrijk land in Rare Earth Resources. De ontwikkeling en toepassing van zeldzame aardnanomaterialen is een nieuwe manier om effectief zeldzame aardebronnen te benutten. Om de toepassingsomvang van zeldzame aarde uit te breiden en de ontwikkeling van nieuwe functionele materialen te bevorderen, moet een nieuw theoretisch systeem worden vastgesteld in de materiaaltheorie om te voldoen aan de onderzoeksbehoeften op het nanoschaal, zeldzame aardnanomaterialen te maken hebben betere prestaties en de opkomst van nieuwe eigenschappen en functies mogelijk te maken.
Posttijd: 29-2023 mei