Używanie tlenków ziem rzadkich do produkcji okularów fluorescencyjnych
Używanie tlenków ziem rzadkich do produkcji okularów fluorescencyjnych
Używanie tlenków ziem rzadkich do produkcji okularów fluorescencyjnych
źródło: AZoMZastosowania pierwiastków ziem rzadkichUznane gałęzie przemysłu, takie jak katalizatory, szklarstwo, oświetlenie i metalurgia, od dawna wykorzystują pierwiastki ziem rzadkich. Branże te łącznie odpowiadają za 59% całkowitej światowej konsumpcji. Obecnie nowsze, szybko rozwijające się obszary, takie jak stopy akumulatorowe, ceramika i magnesy trwałe, również wykorzystują pierwiastki ziem rzadkich, które stanowią pozostałe 41%.Pierwiastki ziem rzadkich w produkcji szkłaW dziedzinie produkcji szkła od dawna bada się tlenki metali ziem rzadkich. Dokładniej, jak właściwości szkła mogą zmienić się po dodaniu tych związków. Niemiecki naukowiec Drossbach rozpoczął tę pracę w XIX wieku, kiedy opatentował i wyprodukował mieszaninę tlenków metali ziem rzadkich do odbarwiania szkła.Było to pierwsze komercyjne zastosowanie ceru, choć w postaci surowej z innymi tlenkami metali ziem rzadkich. W 1912 roku Crookes z Anglii wykazał, że cer doskonale wchłania promieniowanie ultrafioletowe, nie nadając koloru. Dzięki temu jest bardzo przydatny w okularach ochronnych.Erb, iterb i neodym to najczęściej stosowane pierwiastki REE w szkle. W komunikacji optycznej szeroko wykorzystuje się włókno krzemionkowe domieszkowane erbem; do obróbki materiałów inżynieryjnych wykorzystuje się włókno krzemionkowe domieszkowane iterbem, a lasery szklane stosowane do stapiania w warunkach bezwładnościowych wykorzystują włókno domieszkowane neodymem. Możliwość zmiany właściwości fluorescencyjnych szkła jest jednym z najważniejszych zastosowań REO w szkle.Właściwości fluorescencyjne tlenków metali ziem rzadkichWyjątkowe w tym sensie, że może wydawać się zwyczajne w świetle widzialnym i może emitować żywe kolory po wzbudzeniu określonymi długościami fal, szkło fluorescencyjne ma wiele zastosowań, od obrazowania medycznego i badań biomedycznych, po testowanie mediów, kalkę kreślarską i emalie ze szkła artystycznego.Fluorescencja może się utrzymywać dzięki REO bezpośrednio wbudowanym w matrycę szklaną podczas topienia. Inne materiały szklane posiadające jedynie powłokę fluorescencyjną często zawodzą.Podczas produkcji wprowadzenie do struktury jonów ziem rzadkich powoduje fluorescencję szkła optycznego. Elektrony REE są podnoszone do stanu wzbudzonego, gdy do bezpośredniego wzbudzenia tych aktywnych jonów wykorzystuje się przychodzące źródło energii. Emisja światła o większej długości fali i niższej energii powoduje powrót stanu wzbudzonego do stanu podstawowego.Jest to szczególnie przydatne w procesach przemysłowych, ponieważ umożliwia wprowadzenie do partii nieorganicznych mikrokulek szklanych w celu identyfikacji producenta i numeru partii dla wielu rodzajów produktów.Mikrosfery nie mają wpływu na transport produktu, jednak po naświetleniu partii światłem ultrafioletowym powstaje szczególna barwa światła, co pozwala na dokładne określenie pochodzenia materiału. Jest to możliwe w przypadku wszelkiego rodzaju materiałów, w tym proszków, tworzyw sztucznych, papierów i płynów.Mikrosfery zapewniają ogromną różnorodność poprzez zmianę liczby parametrów, takich jak dokładny stosunek różnych REO, wielkość cząstek, rozkład wielkości cząstek, skład chemiczny, właściwości fluorescencyjne, kolor, właściwości magnetyczne i radioaktywność.Korzystne jest również wytwarzanie mikrosfer fluorescencyjnych ze szkła, ponieważ można je w różnym stopniu domieszkować REO, wytrzymują wysokie temperatury, duże naprężenia i są chemicznie obojętne. W porównaniu z polimerami we wszystkich tych obszarach są one lepsze, co pozwala na ich stosowanie w znacznie niższych stężeniach w produktach.Stosunkowo niska rozpuszczalność REO w szkle krzemionkowym jest jednym z potencjalnych ograniczeń, ponieważ może prowadzić do tworzenia klastrów pierwiastków ziem rzadkich, szczególnie jeśli stężenie domieszki jest większe niż rozpuszczalność równowagowa i wymaga specjalnych działań w celu powstrzymania tworzenia się klastrów.
