Elementos de terras rarassão indispensáveis para o desenvolvimento de alta tecnologia, como novas energia e materiais, e têm amplo valor de aplicação em áreas como aeroespacial, defesa nacional e indústria militar. Os resultados da guerra moderna indicam que as armas de terras raras dominam o campo de batalha, as vantagens tecnológicas de terras raras representam vantagens tecnológicas militares, e é garantido os recursos. Portanto, as terras raras também se tornaram recursos estratégicos pelos quais as principais economias em todo o mundo competem, e as principais estratégias de matéria -prima, como as terras raras, geralmente aumentam para estratégias nacionais. Europa, Japão, Estados Unidos e outros países e regiões prestam mais atenção aos principais materiais, como a Terra Rara. Em 2008, os materiais de terras raras foram listadas como "estratégia de materiais -chave" pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos; No início de 2010, a União Europeia anunciou o estabelecimento de uma reserva estratégica de terras raras; Em 2007, o Ministério da Educação, Cultura, Ciência e Tecnologia japonesa, bem como o Ministério da Economia, Indústria e Tecnologia, já havia proposto o "Plano de Estratégia de Elementos" e o plano "Materiais Alternativos de Metal Raro". Eles adotaram medidas e políticas contínuas em reservas de recursos, progresso tecnológico, aquisição de recursos e busca de materiais alternativos. A partir deste artigo, o editor introduzirá em detalhes as missões de desenvolvimento histórico importantes e até indispensáveis e papéis desses elementos de terras raras.
Térbio Pertence à categoria de terras raras pesadas, com baixa abundância na crosta terrestre em apenas 1,1 ppm.Óxido de terbioRespondo por menos de 0,01% do total de terras raras. Mesmo no alto minério de terras raras do tipo de íons de alto ytrio com o maior teor de terbio, o teor de terbio é responsável apenas por 1,1-1,2% da Terra Rara total, indicando que ele pertence à categoria "nobre" de elementos de terra rara. O terbio é um metal cinza prateado com ductilidade e textura relativamente macia, que pode ser cortada com uma faca; Ponto de fusão 1360 ℃, ponto de ebulição 3123 ℃, densidade 8229 4kg/m3. Por mais de 100 anos desde a descoberta do Terbium em 1843, sua escassez e valor impediram sua aplicação prática por um longo tempo. É apenas nos últimos 30 anos que o Terbium mostrou seu talento único.
A descoberta de Terbium
Durante o mesmo período em quelantâniofoi descoberto, Karl G. Mosander, da Suécia, analisou o inicialmente descobertoítrioe publicou um relatório em 1842, esclarecendo que a Terra do Yttrium inicialmente descoberta não era um único óxido elementar, mas um óxido de três elementos. Em 1843, Mossander descobriu o elemento terbio por meio de sua pesquisa sobre a Terra de Yttrium. Ele ainda chamou um deles Yttrium Earth e um delesóxido de erbio. Não foi até 1877 que foi oficialmente chamado Terbium, com o símbolo do elemento TB. Sua nomeação vem da mesma fonte que Yttrium, originária da vila de Ytterby, perto de Estocolmo, na Suécia, onde o minério de Yttrium foi descoberto pela primeira vez. A descoberta de Terbium e outros dois elementos, Lanthanum e Erbium, abriu a segunda porta para a descoberta de elementos de terras raras, marcando o segundo estágio de sua descoberta. Foi primeiro purificado por G. Urban em 1905.
Mosnder
Aplicação de Terbium
A aplicação detérbioEnvolve principalmente campos de alta tecnologia, que são projetos intensivos em tecnologia e intensidade de conhecimento, bem como projetos com benefícios econômicos significativos, com perspectivas atraentes de desenvolvimento. As principais áreas de aplicação incluem: (1) sendo utilizado na forma de terras raras mistas. Por exemplo, é usado como um fertilizante composto de terras raras e aditivo para a agricultura. (2) ativador para pó verde em três pós fluorescentes primários. Os materiais optoeletrônicos modernos requerem o uso de três cores básicas de fósforos, a saber, vermelho, verde e azul, que podem ser usados para sintetizar várias cores. E o terbio é um componente indispensável em muitos pós fluorescentes verdes de alta qualidade. (3) Usado como um material de armazenamento óptico de magneto. Filmes finos de liga de metal de transição de Terbio de Terbio de Metal Amorfo foram usados para fabricar discos ópticos de magneto de alto desempenho. (4) Fabricar vidro óptico de magneto. O vidro rotatório de Faraday contendo terbio é um material essencial para rotadores de fabricação, isoladores e circuladores na tecnologia a laser. (5) O desenvolvimento e o desenvolvimento da liga de ferromagnetostrictiva do disprósio de terbio (terfenol) abriu novas aplicações para o terbio.
Para agricultura e criação de animais
Terbio de terras raraspode melhorar a qualidade das culturas e aumentar a taxa de fotossíntese dentro de uma certa faixa de concentração. Os complexos de terbio têm alta atividade biológica, e os complexos ternários de terbio, TB (ALA) 3benim (CLO4) 3-3H2O, têm bons efeitos antibacterianos e bactericidas em Staphylococcus aureus, Bacilus subtilis e escrevina coli. O estudo desses complexos fornece uma nova direção de pesquisa para medicamentos bactericidas modernos.
Usado no campo da luminescência
Os materiais optoeletrônicos modernos requerem o uso de três cores básicas de fósforos, a saber, vermelho, verde e azul, que podem ser usados para sintetizar várias cores. E o terbio é um componente indispensável em muitos pós fluorescentes verdes de alta qualidade. Se o nascimento do pó fluorescente de TV em cores raras da TV estimulou a demanda por Yttrium e Europium, a aplicação e o desenvolvimento de terbio foram promovidos por pó fluorescente verde da Terra Rara de Três Cor Pó fluorescente para lâmpadas. No início dos anos 80, a Philips inventou a primeira lâmpada fluorescente compacta de economia de energia do mundo e rapidamente a promoveu globalmente. Os íons Tb3+podem emitir luz verde com um comprimento de onda de 545nm, e quase todos os pós fluorescentes de terras raras usam terbio como ativador.
O pó fluorescente verde usado para tubos de raios de cátodo de TV colorido (CRTs) sempre foi baseado principalmente em sulfeto de zinco barato e eficiente, mas o pó de terbio sempre foi usado como pó verde de TV em cores, como Y2SIO5: TB3+, Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, e laobr: TB3+. Com o desenvolvimento da televisão de alta definição de tela grande (HDTV), também estão sendo desenvolvidos pós fluorescentes verdes de alto desempenho para CRTs. Por exemplo, um pó fluorescente verde híbrido foi desenvolvido no exterior, consistindo em Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+e Y2SIO5: TB3+, que têm excelente eficiência de luminescência na alta densidade de corrente.
O tradicional pó fluorescente de raios-X é tungstate de cálcio. Nas décadas de 1970 e 1980, foram desenvolvidos pós fluorescentes de terras raras para telas de sensibilização, como o óxido de sulfeto de lantânio ativado por terbio, o óxido de brometo de lantânum ativado por terbio (para telas verdes) e oxido de sulfato de ytrio ativado por terbio. Comparado ao tungstate de cálcio, o pó fluorescente da Terra Rara pode reduzir o tempo de irradiação de raios-X para os pacientes em 80%, melhorar a resolução dos filmes de raios-X, prolongar a vida útil dos tubos de raios-X e reduzir o consumo de energia. O terbio também é usado como ativador de pó fluorescente para telas de aprimoramento de raios-X médicos, o que pode melhorar bastante a sensibilidade da conversão de raios-X em imagens ópticas, melhorar a clareza dos filmes de raios-X e reduzir bastante a dose de exposição de raios-X ao corpo humano (em mais de 50%).
TérbioTambém é usado como ativador no fósforo LED branco excitado pela luz azul para a nova iluminação semicondutores. Pode ser usado para produzir fósforos de cristal óptico de magneto de alumínio de terbio, usando diodos emissores de luz azul como fontes de luz de excitação, e a fluorescência gerada é misturada com a luz de excitação para produzir luz branca pura.
Os materiais eletroluminescentes feitos de terbio incluem principalmente o sulfeto de zinco em pó fluorescente verde com terbio como ativador. Sob irradiação ultravioleta, os complexos orgânicos de terbio podem emitir forte fluorescência verde e podem ser usados como materiais eletroluminescentes de filme fino. Embora tenha sido feito um progresso significativo no estudo de filmes finos eletroluminescentes do complexo orgânico de terras raras, ainda existe uma certa lacuna da praticidade, e a pesquisa sobre filmes e dispositivos finos de complexo orgânico de terras raras ainda estão em profundidade.
As características de fluorescência do terbio também são usadas como sondas de fluorescência. A interação entre o complexo de térbio de ofloxacina (TB3+) e o ácido desoxirribonucleico (DNA) foi estudada usando espectros de fluorescência e absorção, como a sonda de fluorescência do terbio de ofloxacina (TB3+). Os resultados mostraram que a sonda de Ofloxacina Tb3+pode formar uma ligação de ranhura com moléculas de DNA, e o ácido desoxirribonucleico pode aumentar significativamente a fluorescência do sistema Ofloxacin Tb3+. Com base nessa mudança, o ácido desoxirribonucleico pode ser determinado.
Para materiais ópticos de magneto
Os materiais com efeito Faraday, também conhecidos como materiais magneto-ópticos, são amplamente utilizados em lasers e outros dispositivos ópticos. Existem dois tipos comuns de materiais ópticos de magneto: cristais ópticos de magneto e vidro óptico de magneto. Entre eles, os cristais magneto-ópticos (como granada de ferro yttrium e granada de gálio de terbio) têm as vantagens de frequência operacional ajustável e alta estabilidade térmica, mas são caras e difíceis de fabricar. Além disso, muitos cristais magneto-ópticos com altos ângulos de rotação de Faraday têm alta absorção na faixa de onda curta, o que limita seu uso. Comparado com os cristais ópticos de magneto, o vidro óptico magneto tem a vantagem da transmitância alta e é fácil de ser transformado em grandes blocos ou fibras. Atualmente, os vidros magneto-ópticos com alto efeito de faraday são principalmente vidros dopados com íon de terras raras.
Usado para materiais de armazenamento óptico de magneto
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da automação multimídia e de escritórios, a demanda por novos discos magnéticos de alta capacidade tem aumentado. Filmes finos de liga de metal de transição de Terbio de Terbio de Metal Amorfo foram usados para fabricar discos ópticos de magneto de alto desempenho. Entre eles, o filme fino da liga TBfeco tem a melhor performance. Os materiais magneto-ópticos à base de terbio foram produzidos em larga escala e os discos magneto-ópticos feitos deles são usados como componentes de armazenamento de computador, com a capacidade de armazenamento aumentada 10 a 15 vezes. Eles têm as vantagens de grande capacidade e velocidade de acesso rápido e podem ser limpadas e revestidas dezenas de milhares de vezes quando usadas para discos ópticos de alta densidade. São materiais importantes na tecnologia de armazenamento de informações eletrônicas. O material magneto-óptico mais comumente usado nas bandas visíveis e de infravermelho próximo é o cristal único de granada de gálio de terbio (TGG), que é o melhor material magneto-óptico para fazer rotadores e isoladores de Faraday.
Para vidro óptico de magneto
O vidro óptico de Faraday Magneto possui boa transparência e isotropia nas regiões visíveis e infravermelhas e pode formar várias formas complexas. É fácil produzir produtos de tamanho grande e pode ser atraído para fibras ópticas. Portanto, possui amplas perspectivas de aplicação em dispositivos ópticos de magneto, como isoladores ópticos de magneto, moduladores ópticos de magneto e sensores de corrente de fibra óptica. Devido ao seu grande momento magnético e pequeno coeficiente de absorção na faixa visível e infravermelha, os íons Tb3+tornaram -se comumente usados íons de terras raras em vidros ópticos de magneto.
Terbio Disprósio Ferromagnotostrictivo Liga
No final do século XX, com o aprofundamento contínuo da revolução tecnológica mundial, novos materiais de aplicação de terras raras estavam emergindo rapidamente. Em 1984, a Iowa State University, o Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA e o Centro de Pesquisa de Armas da Marinha dos EUA (a partir do qual o principal pessoal da Corporação de Tecnologia de Edge (ET REMA) mais tarde estabelecida) colaborou para desenvolver um novo material de ferromagnético da Terbium raro. Esse novo material inteligente tem excelentes características de converter rapidamente energia elétrica em energia mecânica. Os transdutores subaquáticos e eletro-acústicos feitos desse material magnetostrritivo gigante foram configurados com sucesso em equipamentos navais, alto-falantes de detecção de poço de petróleo, sistemas de controle de ruído e vibração e sistemas de exploração e comunicação subterrânea. Portanto, assim que nasceu o material magnetostrritivo gigante de ferro do disprósio de terbio, recebeu atenção generalizada de países industrializados em todo o mundo. As tecnologias de borda nos Estados Unidos começaram a produzir materiais magnetostrictivos gigantes de ferro do disprósio de terbio em 1989 e os nomearam terfenol D. posteriormente, Suécia, Japão, Rússia, Reino Unido e Austrália também desenvolveram materiais magnetostritivos gigantes da gigante de ferro de Dysprónsio.
A partir da história do desenvolvimento desse material nos Estados Unidos, a invenção do material e suas aplicações monopolistas precoces estão diretamente relacionadas à indústria militar (como a Marinha). Embora os departamentos militares e de defesa da China estejam gradualmente fortalecendo sua compreensão desse material. No entanto, com o aprimoramento significativo da força nacional abrangente da China, a demanda por atingir uma estratégia competitiva militar do século XXI e melhorar os níveis de equipamentos será definitivamente muito urgente. Portanto, o uso generalizado de materiais magnetosterriticos gigantes de ferro do disprósio de terbio por departamentos de defesa militar e nacional será uma necessidade histórica.
Em suma, as muitas excelentes propriedades detérbioTorne -o um membro indispensável de muitos materiais funcionais e uma posição insubstituível em alguns campos de aplicação. No entanto, devido ao alto preço do terbio, as pessoas estudam como evitar e minimizar o uso de terbio para reduzir os custos de produção. Por exemplo, os materiais magneto-ópticos de terras raras também devem usar cobalto de ferro ou gadolínio de raro de baixo custo o máximo possível; Tente reduzir o conteúdo de terbio no pó fluorescente verde que deve ser usado. O preço tornou -se um fator importante que restringe o uso generalizado de terbio. Mas muitos materiais funcionais não podem ficar sem ele; portanto, temos que aderir ao princípio de "usar aço bom na lâmina" e tentar salvar o uso do Terbium o máximo possível.
Hora de postagem: agosto-07-2023