Zeldzame aardoxiden gebruiken om fluorescerende glazen te maken
Zeldzame aardoxiden gebruiken om fluorescerende glazen te maken
Zeldzame aardoxiden gebruiken om fluorescerende glazen te maken
bron:AZoMToepassingen van zeldzame aardelementenGevestigde industrieën, zoals katalysatoren, glasproductie, verlichting en metallurgie, gebruiken al heel lang zeldzame aardmetalen. Dergelijke industrieën zijn samen goed voor 59% van de totale wereldwijde consumptie. Nu maken nieuwere, snelgroeiende gebieden, zoals batterijlegeringen, keramiek en permanente magneten, ook gebruik van zeldzame aardelementen, die verantwoordelijk zijn voor de overige 41%.Zeldzame aardelementen in de glasproductieOp het gebied van de glasproductie wordt al lang onderzoek gedaan naar zeldzame aardoxiden. Meer specifiek, hoe de eigenschappen van het glas kunnen veranderen door de toevoeging van deze verbindingen. Een Duitse wetenschapper genaamd Drossbach begon dit werk in de 19e eeuw toen hij een mengsel van zeldzame aardoxiden patenteerde en vervaardigde voor het ontkleuren van glas.Zij het in ruwe vorm met andere zeldzame aardoxides, dit was het eerste commerciële gebruik van cerium. In 1912 werd door Crookes uit Engeland aangetoond dat Cerium uitstekend is voor de absorptie van ultraviolette straling zonder kleur te geven. Dit maakt het zeer nuttig voor beschermende brillen.Erbium, ytterbium en neodymium zijn de meest gebruikte REE's in glas. Bij optische communicatie wordt uitgebreid gebruik gemaakt van met erbium gedoteerde silicavezel; Bij de verwerking van technische materialen wordt gebruik gemaakt van met ytterbium gedoteerde silicavezels, en glaslasers die worden gebruikt voor traagheidsopsluitingsfusie gebruiken neodymium-gedoteerd. Het vermogen om de fluorescerende eigenschappen van het glas te veranderen is een van de belangrijkste toepassingen van REO in glas.Fluorescerende eigenschappen van zeldzame aardoxidenUniek in de manier waarop het onder zichtbaar licht gewoon kan lijken en levendige kleuren kan uitstralen wanneer het door bepaalde golflengten wordt opgewonden, heeft fluorescerend glas vele toepassingen, van medische beeldvorming en biomedisch onderzoek tot het testen van media, tracering en kunstglasemail.De fluorescentie kan aanhouden met behulp van REO's die tijdens het smelten direct in de glasmatrix zijn opgenomen. Andere glasmaterialen met alleen een fluorescerende coating falen vaak.Tijdens de productie resulteert de introductie van zeldzame aardionen in de structuur in optische glasfluorescentie. De elektronen van de REE worden in een aangeslagen toestand gebracht wanneer een binnenkomende energiebron wordt gebruikt om deze actieve ionen direct te exciteren. Lichtemissie met een langere golflengte en lagere energie brengt de aangeslagen toestand terug naar de grondtoestand.In industriële processen is dit met name handig omdat hierdoor anorganische glasmicrobolletjes in een batch kunnen worden geplaatst om de fabrikant en het lotnummer van talloze producttypen te identificeren.Het transport van het product wordt niet beïnvloed door de microbolletjes, maar er ontstaat een bepaalde kleur licht wanneer er ultraviolet licht op de batch schijnt, waardoor de precieze herkomst van het materiaal kan worden bepaald. Dit kan met allerlei materialen, waaronder poeders, kunststoffen, papier en vloeistoffen.Er wordt in de microsferen een enorme variëteit geboden door het aantal parameters te veranderen, zoals de precieze verhouding van verschillende REO, deeltjesgrootte, deeltjesgrootteverdeling, chemische samenstelling, fluorescerende eigenschappen, kleur, magnetische eigenschappen en radioactiviteit.Het is ook voordelig om fluorescerende microbolletjes uit glas te produceren, omdat ze in verschillende mate met REO's kunnen worden gedoteerd, hoge temperaturen en hoge spanningen kunnen weerstaan en chemisch inert zijn. In vergelijking met polymeren zijn ze op al deze gebieden superieur, waardoor ze in veel lagere concentraties in de producten kunnen worden gebruikt.De relatief lage oplosbaarheid van REO in silicaglas is een potentiële beperking, aangezien dit kan leiden tot de vorming van clusters van zeldzame aardmetalen, vooral als de doteringsconcentratie groter is dan de evenwichtsoplosbaarheid, en speciale actie vereist om de vorming van clusters te onderdrukken.
