Nanotechnologia to wyłaniająca się dziedzina interdyscyplinarna, która stopniowo rozwijała się na przełomie lat 80. i 90. XX wieku. Ze względu na swój ogromny potencjał tworzenia nowych procesów produkcyjnych, materiałów i produktów, zapoczątkuje nową rewolucję przemysłową w nowym stuleciu. Obecny poziom rozwoju nanonauki i nanotechnologii jest podobny do poziomu komputerów i technologii informacyjnych w latach pięćdziesiątych XX wieku. Większość naukowców zajmujących się tą dziedziną przewiduje, że rozwój nanotechnologii będzie miał szeroki i głęboki wpływ na wiele aspektów technologii. Naukowcy uważają, że ma on dziwne i unikalne właściwości oraz główne efekty ograniczające, które prowadzą do dziwnych właściwości nanoziemia rzadkamateriały obejmują efekt specyficznej powierzchni, efekt małego rozmiaru, efekt interfejsu, efekt przezroczystości, efekt tunelowania i makroskopowy efekt kwantowy. Efekty te sprawiają, że właściwości fizyczne nanosystemów różnią się od konwencjonalnych materiałów, takich jak światło, elektryczność, ciepło i magnetyzm, co skutkuje wieloma nowatorskimi cechami. Istnieją trzy główne kierunki badań i rozwoju nanotechnologii dla przyszłych naukowców: przygotowanie i zastosowanie nanomateriałów o wysokiej wydajności; Projektować i przygotowywać różne nanourządzenia i sprzęt; Wykrywaj i analizuj właściwości nanoregionów. Obecnie istnieją głównie pewne kierunki zastosowań nanoziemia rzadkas i przyszłe zastosowania nanopierwiastki ziem rzadkichwymagają dalszego rozwoju.
Nanotlenek lantanustosuje się do materiałów piezoelektrycznych, materiałów elektrotermicznych, materiałów termoelektrycznych, materiałów magnetorezystancyjnych, materiałów luminescencyjnych (niebieski proszek), materiałów do magazynowania wodoru, szkła optycznego, materiałów laserowych, różnych materiałów stopowych, katalizatorów do wytwarzania organicznych produktów chemicznych i katalizatorów do neutralizacji spalin samochodowych. Stosuje się również lekkie konwersyjne folie rolniczenanotlenek lantanu.
Główne zastosowanianano cerobejmują: 1. Jako dodatek do szkła,nano cermoże absorbować promienie ultrafioletowe i podczerwone i został zastosowany do szkła samochodowego. Może nie tylko zapobiegać promieniowaniu ultrafioletowemu, ale także obniżyć temperaturę wewnątrz samochodu, oszczędzając w ten sposób energię elektryczną zużywaną przez klimatyzację. 2. Zastosowanienanotlenek ceruw katalizatorach oczyszczania spalin samochodowych mogą skutecznie zapobiegać uwalnianiu do powietrza dużej ilości spalin samochodowych. 3.Nanotlenek cerumożna go stosować do pigmentów do barwienia tworzyw sztucznych, a także można go stosować w takich gałęziach przemysłu, jak powłoki, atrament i papier. 4. Zastosowanienano cerw materiałach polerskich zostało powszechnie uznane za wymaganie wymagające dużej precyzji w przypadku polerowania płytek krzemowych i podłoży z monokrystalicznych szafirów. 5. Ponadtonano cermoże być również stosowany do materiałów magazynujących wodór, materiałów termoelektrycznych,nano cerelektrody wolframowe, kondensatory ceramiczne, ceramika piezoelektryczna,nano cer węglik krzemumateriały ścierne, surowce do ogniw paliwowych, katalizatory benzynowe, niektóre materiały z magnesami trwałymi, różne stale stopowe i metale nieżelazne.
NanometrTlenek prazeodymu (Pr6O11)
Główne zastosowaniananotlenek prazeodymuobejmują: 1. Jest szeroko stosowany w ceramice budowlanej i ceramice codziennej. Można go mieszać z szkliwem ceramicznym w celu uzyskania kolorowej glazury lub można go stosować samodzielnie jako pigment podszkliwny. Wytworzony pigment jest jasnożółty, o czystym i eleganckim odcieniu. 2. Używany do produkcji magnesów trwałych, szeroko stosowanych w różnych urządzeniach elektronicznych i silnikach. 3. Stosowany do krakingu katalitycznego ropy naftowej, może poprawić aktywność katalityczną, selektywność i stabilność. 4.Nanotlenek prazeodymumożna go również stosować do polerowania ściernego. Ponadto użycienanotlenek prazeodymuw dziedzinie włókien optycznych jest również coraz bardziej powszechne.
Nanometrowy tlenek neodymu (Nd2O3)
Nanometrowy tlenek neodymuElement stał się od wielu lat gorącym tematem uwagi rynku ze względu na jego wyjątkową pozycję na rynkuziemia rzadkapole.Nanometrowy tlenek neodymujest również stosowany do materiałów z metali nieżelaznych. Dodanie 1,5% do 2,5%nanotlenek neodymudo stopów magnezu lub aluminium może poprawić działanie stopu w wysokich temperaturach, szczelność i odporność na korozję i jest szeroko stosowany jako materiał lotniczy. Dodatkowo granat itrowo-aluminiowy domieszkowanynanotlenek neodymue generuje krótkofalowe wiązki laserowe, które znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle do spawania i cięcia cienkich materiałów o grubości mniejszej niż 10mm. W praktyce medycznej nanoitr-glinlasery granatowe domieszkowanenanotlenek neodymusłużą zamiast noży chirurgicznych do usuwania ran chirurgicznych lub dezynfekcji.Nanotlenek neodymustosowany jest również do barwienia materiałów szklanych i ceramicznych, a także wyrobów gumowych i dodatków.
Główne zastosowaniatlenek samaru w skali nanoobejmują jasnożółty kolor, który jest stosowany w kondensatorach ceramicznych i katalizatorach. Ponadto,nanotlenek samaruma również właściwości jądrowe i może być stosowany jako materiał konstrukcyjny, materiał osłonowy i materiał kontrolny w reaktorach atomowych, umożliwiając bezpieczne wykorzystanie ogromnej energii wytwarzanej w wyniku rozszczepienia jądrowego.
Nanoskalatlenek euro (Eu2O3)
Tlenek euro w skali nanojest najczęściej stosowany w proszkach fluorescencyjnych. Eu3+ stosuje się jako aktywator luminoforów czerwonych, a Eu2+ stosuje się w przypadku luminoforów niebieskich. Obecnie Y0O3: Eu3+ jest najlepszym luminoforem pod względem wydajności luminescencji, stabilności powłoki i zwrotu kosztów. Ponadto wraz z ulepszeniami technologii, takimi jak poprawa wydajności luminescencji i kontrastu, jest on szeroko stosowany. Ostatnio,nanotlenek eurozostał również wykorzystany jako luminofor o stymulowanej emisji w nowych medycznych systemach diagnostyki rentgenowskiej. Nanotlenek europu można również stosować do produkcji kolorowych soczewek i filtrów optycznych, urządzeń do przechowywania pęcherzyków magnetycznych oraz materiałów kontrolnych, materiałów osłonowych i materiałów konstrukcyjnych reaktorów atomowych. Przygotowano drobnoziarnisty czerwony proszek fluorescencyjny tlenku gadolinu i europu (Y2O3Eu3+).nanotlenek itru (Y2O3) Inanotlenek euro (Eu2O3) jako surowce. Podczas przygotowywaniaziemia rzadkatrójkolorowy proszek fluorescencyjny stwierdzono, że: (a) dobrze miesza się z proszkiem zielonym i niebieskim; (b) Dobra wydajność powłoki; (c) Ze względu na mały rozmiar cząstek czerwonego proszku zwiększa się powierzchnia właściwa i zwiększa się liczba cząstek luminescencyjnych, co może zmniejszyć ilość czerwonego proszku stosowanego wziemia rzadkaluminofory trójkolorowe, co powoduje zmniejszenie kosztów.
Jego główne zastosowania obejmują: 1. Rozpuszczalny w wodzie kompleks paramagnetyczny może poprawić sygnał obrazowania rezonansu magnetycznego (NMR) ludzkiego ciała w zastosowaniach medycznych. 2. Podstawowe tlenki siarki można stosować jako siatki matrycowe do lamp oscyloskopowych o specjalnej jasności i ekranów fluorescencji rentgenowskiej. 3.nanotlenek gadolinu in nanotlenek gadolinuGranat galowy jest idealnym pojedynczym podłożem dla pamięci pamięci z bańką magnetyczną. 4. Jeśli nie ma ograniczeń cyklu Camota, można go zastosować jako magnetyczny środek chłodzący w stanie stałym. 5. Stosowany jako inhibitor do kontrolowania poziomu reakcji łańcuchowej w elektrowniach jądrowych w celu zapewnienia bezpieczeństwa reakcji jądrowych. Ponadto użycienanotlenek gadolinui nanotlenek lantanu razem pomagają zmienić strefę zeszklenia i poprawić stabilność termiczną szkła.Nanotlenek gadolinumoże być również stosowany do produkcji kondensatorów i ekranów wzmacniających promieniowanie rentgenowskie. Obecnie na całym świecie podejmowane są wysiłki w celu opracowania zastosowaniananotlenek gadolinui jego stopów w procesie chłodzenia magnetycznego i dokonano przełomu.
Nanometrtlenek terbu (Tb4O7)
Główne obszary zastosowań obejmują: 1. Proszek fluorescencyjny jest stosowany jako aktywator zielonego proszku w trzech proszkach fluorescencyjnych w kolorze podstawowym, takich jak matryca fosforanowa aktywowana przeznanotlenek terbu, matryca krzemianowa aktywowana przeznanotlenek terbui nanocerowo-cerowo-magnezową matrycę aktywowaną przeznanotlenek terbu, wszystkie w stanie wzbudzonym emitują zielone światło. 2. W ostatnich latach prowadzono prace badawczo-rozwojowe nadnanotlenek terbumateriały magnetooptyczne na bazie materiałów magnetooptycznych do przechowywania magnetooptycznego. Dysk magnetooptyczny opracowany przy użyciu cienkiej folii amorficznej Tb-Fe jako elementu pamięci komputera może zwiększyć pojemność pamięci 10–15 razy. 3. Szkło optyczne magneto, zawierające szkło obrotowe Faradayananotlenek terbu, jest kluczowym materiałem stosowanym do produkcji rotatorów, izolatorów i pierścieni pierścieniowych szeroko stosowanych w technologii laserowej.Nanotlenek terbui nanodysprozowy tlenek żelaza są stosowane głównie w sonarach i są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, od układów wtrysku paliwa, sterowania zaworami cieczy, mikropozycjonowania po mechaniczne siłowniki, mechanizmy i regulatory skrzydeł w samolotach i teleskopach kosmicznych.
Główne zastosowaniananotlenek dysprozu (Dy2O3) nanotlenek dysprozusą: 1.Nanotlenek dysprozujest stosowany jako aktywator proszku fluorescencyjnego i jest trójwartościowynanotlenek dysprozujest obiecującym jonem aktywacyjnym dla pojedynczego materiału luminescencyjnego o trzech podstawowych kolorach. Składa się głównie z dwóch pasm emisji, jedno to emisja światła żółtego, a drugie to emisja światła niebieskiego. Materiał luminescencyjny domieszkowanynanotlenek dysprozumoże być stosowany jako proszek fluorescencyjny w trzech podstawowych kolorach. 2.Nanotlenek dysprozujest niezbędnym surowcem metalowym do wytwarzania dużych stopów magnetostrykcyjnychnanotlenek terbuStop nanodysprozu tlenku żelaza (terfenolu), który umożliwia uzyskanie precyzyjnych ruchów mechanicznych. 3.Nanotlenek dysprozumetal może być stosowany jako magnetooptyczny materiał magazynujący o dużej prędkości zapisu i czułości odczytu. 4. Stosowany do przygotowaniananotlenek dysprozulampy, substancja robocza stosowana wnanotlenek dysprozulampy sąnanotlenek dysprozu. Ten typ lampy ma zalety, takie jak wysoka jasność, dobry kolor, wysoka temperatura barwowa, mały rozmiar i stabilny łuk. Był używany jako źródło światła w filmach, drukowaniu i innych zastosowaniach oświetleniowych. 5. Ze względu na duży obszar przekroju poprzecznego wychwytu neutronównanotlenek dysprozu, jest stosowany w przemyśle energii atomowej do pomiaru widm neutronów lub jako pochłaniacz neutronów.
Główne zastosowaniananotlenek holmuzaliczają się: 1. jako dodatek do lamp metalohalogenkowych. Lampy metalohalogenkowe to rodzaj gazowych lamp wyładowczych opracowany na bazie wysokoprężnych lamp rtęciowych, charakteryzujący się wypełnieniem żarówki różnymiziemia rzadkahalogenki. Obecnie głównym zastosowaniem jestziemia rzadkajodek, który podczas wyładowania gazowego emituje różne kolory widma. Substancja robocza stosowana wnanotlenek holmulampa jest jodowanananotlenek holmu, który może osiągnąć wysokie stężenie atomów metalu w strefie łuku, znacznie poprawiając wydajność promieniowania. 2.Nanotlenek holmumoże być stosowany jako dodatek do itru i żelazaitr-glingranat; 3.Nanotlenek holmumoże być stosowany jako granat itrowo-żelazowo-aluminiowy (Ho: YAG) do emitowania lasera 2 μM, tkanki ludzkiej na 2 μ. Szybkość absorpcji lasera m jest wysoka, prawie o trzy rzędy wielkości wyższa niż w przypadku Hd: YAG0. Zatem stosując laser Ho:YAG w chirurgii medycznej, można nie tylko poprawić skuteczność i dokładność chirurgiczną, ale także zmniejszyć obszar uszkodzeń termicznych do mniejszego rozmiaru. Swobodna wiązka generowana przeznanotlenek holmukryształy mogą eliminować tłuszcz bez wytwarzania nadmiernego ciepła, zmniejszając w ten sposób uszkodzenia termiczne zdrowych tkanek. Poinformowano, że użycienanotlenek holmuLasery stosowane w Stanach Zjednoczonych w leczeniu jaskry mogą zmniejszyć ból pacjentów poddawanych zabiegom chirurgicznym. 4. W stopie magnetostrykcyjnym Terfenol D niewielka ilośćnanotlenek holmumożna również dodać w celu zmniejszenia pola zewnętrznego wymaganego do namagnesowania stopu w stanie nasycenia. 5. Ponadto optyczne urządzenia komunikacyjne, takie jak lasery światłowodowe, wzmacniacze światłowodowe i czujniki światłowodowe, można wytwarzać przy użyciu włókien domieszkowanychnanotlenek holmu, które odegrają dziś ważniejszą rolę w szybkim rozwoju komunikacji światłowodowej.
Główne zastosowaniananotlenek erbunależą: 1. Emisja światła Er3+ przy 1550nm ma szczególne znaczenie, ponieważ ta długość fali jest dokładnie zlokalizowana przy najniższych stratach włókien optycznych w komunikacji światłowodowej. Po wzbudzeniu światłem o długości fali 980nm1480nm,nanotlenek erbujony (Er3+) przechodzą ze stanu podstawowego 4115/2 do stanu wysokoenergetycznego 4113/2 i emitują światło o długości fali 1550nm, gdy Er3+ w stanie wysokiej energii przechodzi z powrotem do stanu podstawowego, światłowody kwarcowe mogą przesyłać światło o różnych długościach fal , ale współczynnik tłumienia optycznego jest różny. Pasmo częstotliwości światła 1550 nm charakteryzuje się najniższym współczynnikiem tłumienia optycznego (0,15 decybeli na kilometr) w transmisji światłowodów kwarcowych, co stanowi prawie dolną granicę współczynnika tłumienia. Dlatego też, gdy jako sygnał świetlny wykorzystywana jest komunikacja światłowodowa przy długości fali 1550 nm, straty światła są zminimalizowane. W ten sposób, jeśli zapewnione zostanie odpowiednie stężenienanotlenek erbudomieszkowany jest w odpowiedniej matrycy, wzmacniacz może kompensować straty w systemach komunikacyjnych bazujących na zasadzie lasera. Dlatego w sieciach telekomunikacyjnych wymagających wzmocnienia sygnałów optycznych o długości fali 1550nm,nanotlenek erbudomieszkowane wzmacniacze światłowodowe są niezbędnymi urządzeniami optycznymi. Obecnie,nanotlenek erbuwzmacniacze z domieszkowanego włókna krzemionkowego zostały skomercjalizowane. Według doniesień, aby uniknąć niepotrzebnej absorpcji, ilość domieszkującego nanotlenku erbu we włóknach optycznych waha się od kilkudziesięciu do setek ppm. Szybki rozwój komunikacji światłowodowej otworzy nowe pola zastosowańnanotlenek erbu. 2. Dodatkowo kryształy laserowe domieszkowanenanotlenek erbua ich lasery wyjściowe o długości fali 1730 nm i 1550 nm są bezpieczne dla ludzkich oczu, mają dobrą transmisję atmosferyczną, silną zdolność penetracji dymu z pola bitwy, dobrą poufność i nie są łatwo wykrywane przez wrogów. Kontrast napromieniowania celów wojskowych jest stosunkowo duży, a do celów wojskowych opracowano przenośny dalmierz laserowy zapewniający bezpieczeństwo ludzkiego oka. 3. Er3+ można dodać do szkła w celu wytworzeniaziemia rzadkaszklane materiały laserowe, które są obecnie materiałem laserowym na ciele stałym o najwyższej wyjściowej energii impulsu i mocy wyjściowej. 4. Er3+ może być również stosowany jako jon aktywacyjny w materiałach laserowych z konwersją w górę pierwiastków ziem rzadkich. 5. Ponadtonanotlenek erbumożna go również stosować do odbarwiania i barwienia soczewek okularowych i szkła krystalicznego.
Nanometrowy tlenek itru (Y2O3)
Główne zastosowaniananotlenek itruobejmują: 1. dodatki do stali i stopów metali nieżelaznych. Stopy FeCr zazwyczaj zawierają od 0,5% do 4%nanotlenek itru, co może zwiększyć odporność na utlenianie i ciągliwość tych stali nierdzewnych; Po dodaniu odpowiedniej ilości wzbogacananotlenek itrumieszanyziemia rzadkaw przypadku stopu MB26 ogólne właściwości stopu uległy znacznej poprawie i może on zastąpić niektóre stopy aluminium o średniej wytrzymałości w elementach nośnych samolotów; Dodanie niewielkiej ilości nano itrutlenek pierwiastka ziem rzadkichdo stopu Al Zr może poprawić przewodność stopu; Stop ten został przyjęty przez większość krajowych fabryk drutu; Dodawanienanotlenek itrudo stopów miedzi poprawia przewodność i wytrzymałość mechaniczną. 2. Zawierający 6%nanotlenek itrui materiał ceramiczny z 2% azotku krzemu i aluminium można wykorzystać do opracowania elementów silnika. 3. Użyj 400 watównanotlenek neodymuwiązka lasera z granatu aluminiowego do wykonywania obróbki mechanicznej, takiej jak wiercenie, cięcie i spawanie dużych elementów. 4. Ekran fluorescencyjny mikroskopu elektronowego złożony z monokrystalicznych płytek granatu Y-Al ma wysoką jasność fluorescencji, niską absorpcję rozproszonego światła, dobrą odporność na wysoką temperaturę i zużycie mechaniczne. 5. wysokinanotlenek itrustopy strukturalne zawierające do 90%nanotlenek gadolinumoże być stosowany w lotnictwie i innych zastosowaniach wymagających niskiej gęstości i wysokiej temperatury topnienia. 6. Wysokotemperaturowe materiały przewodzące protony zawierające do 90%nanotlenek itrumają ogromne znaczenie w produkcji ogniw paliwowych, ogniw elektrolitycznych i komponentów do wykrywania gazu, które wymagają wysokiej rozpuszczalności wodoru. Ponadto,nanotlenek itrujest również stosowany jako materiał do natryskiwania w wysokiej temperaturze, rozcieńczalnik paliwa do reaktorów atomowych, dodatek do materiałów z magnesami trwałymi oraz jako getter w przemyśle elektronicznym.
Oprócz powyższego nanotlenki metali ziem rzadkichmoże być również stosowany w materiałach odzieżowych mających wpływ na zdrowie ludzkie i środowisko. Z obecnej jednostki badawczej wszystkie mają określony kierunek: odporność na promieniowanie ultrafioletowe; Zanieczyszczenie powietrza i promieniowanie ultrafioletowe są podatne na choroby skóry i nowotwory; Zapobieganie zanieczyszczeniom utrudnia przyleganie substancji zanieczyszczających do odzieży; Prowadzone są także badania w zakresie izolacji termicznej. Skóra ze względu na twardość i łatwe starzenie się jest najbardziej podatna na powstawanie plam pleśniowych w deszczowe dni. Dryfujemy z nanotlenek ceru pierwiastka ziem rzadkichmoże sprawić, że skóra będzie bardziej miękka, mniej podatna na starzenie i pleśń, a także bardzo wygodna w noszeniu. Nanopowłoki były również w ostatnich latach gorącym tematem w badaniach nanomateriałów, ze szczególnym naciskiem na powłoki funkcjonalne. Stany Zjednoczone wykorzystują 80 nmY2O3jako powłoka ekranująca podczerwień, która charakteryzuje się wysoką skutecznością odbijania ciepła.CeO2ma wysoki współczynnik załamania światła i wysoką stabilność. Gdynano tlenek itru, pierwiastek ziem rzadkich, nanotlenek lantanu inanotlenek ceruproszek dodaje się do powłoki, ściana zewnętrzna jest odporna na starzenie. Ponieważ zewnętrzna powłoka ścian jest podatna na starzenie się i odpadanie w wyniku wystawienia farby na działanie promieni ultrafioletowych słońca oraz długotrwałego narażenia na działanie wiatru i słońca, dodatektlenek ceruItlenek itrumoże wytrzymać promieniowanie ultrafioletowe, a jego wielkość cząstek jest bardzo mała.Nanotlenek cerusłuży jako pochłaniacz ultrafioletu. Oczekuje się, że będzie stosowany w celu zapobiegania starzeniu się produktów z tworzyw sztucznych na skutek promieniowania ultrafioletowego, a także starzenia się zbiorników, samochodów, statków, zbiorników na ropę itp. pod wpływem promieni UV oraz odgrywania roli na dużych billboardach zewnętrznych
Najlepszą ochroną jest powłoka ścian wewnętrznych, zapobiegająca pleśni, wilgoci i zanieczyszczeniom, ponieważ jej wielkość cząstek jest bardzo mała, co utrudnia przyklejanie się kurzu do ściany i można ją wycierać wodą. Nano ma wciąż wiele zastosowańtlenki metali ziem rzadkichktóre wymagają dalszych badań i rozwoju, i mamy szczerą nadzieję, że jutro będzie lepsze.
Czas publikacji: 03 listopada 2023 r