Os nanomateriais de terras raras elementos de terras raras têm estrutura eletrônica única de sub -camada 4F, grande momento magnético atômico, acoplamento de órbita de rotação forte e outras características, resultando em propriedades ópticas, elétricas, magnéticas e outras muito ricas. São materiais estratégicos indispensáveis para países ao redor do mundo transformar as indústrias tradicionais e desenvolver alta tecnologia e são conhecidas como a "casa do tesouro dos novos materiais".
Além de suas aplicações em campos tradicionais, como máquinas metalúrgicas, petroquímicos, cerâmica de vidro e têxteis leves,terras rarastambém são materiais de suporte essenciais em campos emergentes, como energia limpa, veículos grandes, novos veículos energéticos, iluminação semicondutores e novas exibições, intimamente relacionadas à vida humana.
Após décadas de desenvolvimento, o foco da pesquisa relacionada à Terra Rara mudou correspondentemente da fundição e separação de terras raras de alta pureza para as aplicações de alta tecnologia de terras raras em magnetismo, óptica, eletricidade, armazenamento de energia, catálise, biomedicina e outros campos. Por um lado, há uma tendência maior para materiais compósitos de terras raras no sistema de materiais; Por outro lado, é mais focado em materiais de cristal funcional de baixa dimensão em termos de morfologia. Especialmente com o desenvolvimento da nanociência moderna, combinando efeitos de tamanho pequeno, efeitos quânticos, efeitos da superfície e efeitos da interface dos nanomateriais com as características exclusivas da estrutura da camada eletrônica dos elementos de terras raras, os nanomateriais de terra raros exibem muitas propriedades novas diferentes dos materiais tradicionais, maximizando o excelente desempenho de materiais de terra raros e expandem ainda mais sua aplicação em fios de fios de fios de térmicos.
Atualmente, existem principalmente os seguintes nanomateriais de terras raras altamente promissoras, ou seja, materiais nano -luminescentes de terras raras, materiais nano -catalíticos de terras raras, materiais de nano -magnéticos de terras raras, materiais magnéticos,Óxido de nano cérioMateriais de blindagem ultravioleta e outros materiais nano -funcionais.
No.1Materiais luminescentes de nano de terras raras
01. Nanomateriais luminescentes híbridos de terras raras orgânicas
Os materiais compósitos combinam diferentes unidades funcionais no nível molecular para obter funções complementares e otimizadas. O material híbrido inorgânico orgânico tem as funções de componentes orgânicos e inorgânicos, mostrando boa estabilidade mecânica, flexibilidade, estabilidade térmica e excelente processabilidade.
Terra raraOs complexos têm muitas vantagens, como alta pureza de cor, longa vida útil de estado excitado, alto rendimento quântico e ricas linhas de espectro de emissão. Eles são amplamente utilizados em muitos campos, como exibição, amplificação de guia de ondas ópticas, lasers de estado sólido, biomarcador e anti-assassinato. No entanto, a baixa estabilidade fototérmica e a baixa processabilidade dos complexos de terras raras dificultam seriamente sua aplicação e promoção. Combinar complexos de terras raras com matrizes inorgânicas com boas propriedades mecânicas e estabilidade é uma maneira eficaz de melhorar as propriedades luminescentes dos complexos de terras raras.
Como o desenvolvimento de material híbrido inorgânico orgânico de terras raras, suas tendências de desenvolvimento mostram as seguintes características:
Material O material híbrido obtido pelo método de doping químico possui componentes ativos estáveis, alta quantidade de doping e distribuição uniforme de componentes;
② Transformando de materiais funcionais únicos em materiais multifuncionais, desenvolvendo materiais multifuncionais para tornar suas aplicações mais extensas;
Matrix A matriz é diversa, de principalmente sílica a vários substratos, como dióxido de titânio, polímeros orgânicos, argilas e líquidos iônicos.
02. Material luminescente de terras raras LED branco
Comparados com as tecnologias de iluminação existentes, produtos de iluminação semicondutores, como diodos emissores de luz (LEDs), têm vantagens como vida útil longa, baixo consumo de energia, alta eficiência luminosa, livre de mercúrio, livre de UV e operação estável. Eles são considerados a "fonte de luz de quarta geração" após lâmpadas incandescentes, lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de descarga de gás de alta resistência (HIDs).
O LED branco é composto de chips, substratos, fósforos e motoristas. O pó fluorescente de terras raras desempenha um papel crucial no desempenho do LED branco. Nos últimos anos, uma grande quantidade de trabalho de pesquisa foi realizada sobre fósforos de LED brancos e um excelente progresso foi feito:
① O desenvolvimento de um novo tipo de fósforo excitado por LED azul (460m) realizou pesquisas de doping e modificação sobre YaO2CE (YAG: CE) usadas em lascas de LED azul para melhorar a eficiência da luz e a renderização de cores;
② O desenvolvimento de novos pós fluorescentes excitados pela luz ultravioleta (400m) ou luz ultravioleta (360 mm) estudou sistematicamente a composição, a estrutura e as características espectrais de pós fluorescentes vermelhos e verdes, bem como as diferentes proporções dos três pós fluorescentes para obter o LED branco com temperaturas de cor;
③ Mais trabalhos foram realizados sobre as questões científicas básicas no processo de preparação do pó fluorescente, como a influência do processo de preparação no fluxo, para garantir a qualidade e a estabilidade do pó fluorescente.
Além disso, o LED de luz branca adota principalmente um processo de embalagem misto de pó fluorescente e silicone. Devido à baixa condutividade térmica do pó fluorescente, o dispositivo esquenta devido ao tempo de trabalho prolongado, levando ao envelhecimento de silicone e diminuindo a vida útil do serviço. Esse problema é particularmente grave em LEDs de luz branca de alta potência. A embalagem remota é uma maneira de resolver esse problema, conectando o pó fluorescente ao substrato e separando -o da fonte de luz LED azul, reduzindo assim o impacto do calor gerado pelo chip no desempenho luminescente do pó fluorescente. Se a cerâmica fluorescente de terras raras tiver as características de alta condutividade térmica, alta resistência à corrosão, alta estabilidade e excelente desempenho de saída óptica, eles podem atender melhor aos requisitos de aplicação do LED branco de alta potência com alta densidade de energia. Micro nano pós com alta atividade de sinterização e alta dispersão tornaram -se um pré -requisito importante para a preparação de cerâmica funcional óptica de alta transparência de alta transparência com alto desempenho de saída óptica.
03.Rare Earth Up -conversão luminescent nanomateriais
A luminescência de conversão up-concremice é um tipo especial de processo de luminescência caracterizado pela absorção de múltiplos fótons de baixa energia por materiais luminescentes e pela geração de emissão de fótons de alta energia. Comparados com moléculas tradicionais de corante orgânico ou pontos quânticos, os nanomateriais luminescentes de terras raras têm muitas vantagens, como grandes mudanças anti -Stokes, banda de emissão estreita, boa estabilidade, baixa toxicidade, alta profundidade de penetração de tecidos e baixa fluorescência espontânea. Eles têm amplas perspectivas de aplicação no campo biomédico.
Nos últimos anos, os nanomateriais luminescentes de alta e terras raros fizeram progresso significativo na síntese, modificação da superfície, funcionalização da superfície e aplicações biomédicas. As pessoas melhoram o desempenho da luminescência dos materiais, otimizando sua composição, estado de fase, tamanho etc. na nanoescala e combinando a estrutura do núcleo/concha para reduzir o centro de extinção da luminescência, a fim de aumentar a probabilidade de transição. Por modificação química, estabeleça tecnologias com boa biocompatibilidade para reduzir a toxicidade e desenvolver métodos de imagem para células vivas luminescentes e in vivo; Desenvolva métodos de acoplamento biológico eficiente e seguro com base nas necessidades de diferentes aplicações (células de detecção imune, imagem de fluorescência in vivo, terapia fotodinâmica, terapia fototérmica, medicamentos para liberação controlada por fotos, etc.).
Este estudo tem enorme potencial de aplicação e benefícios econômicos e tem um importante significado científico para o desenvolvimento da nanomedicina, a promoção da saúde humana e o progresso social.
No.2 Materiais Nano Magnéticos de Terras Raras
Os materiais ímãs permanentes de terras raras passaram por três estágios de desenvolvimento: SMCO5, SM2CO7 e ND2FE14B. Como um pó magnético NDFEB de extinção rápida para materiais de ímã permanente ligado, o tamanho do grão varia de 20nm a 50Nm, tornando -o um material de ímã permanente de Terra Rara Nanocristalina Típica.
Os materiais nanomagnéticos de terras raras têm as características de tamanho pequeno, estrutura de domínio único e alta coercividade. O uso de materiais de gravação magnética pode melhorar a relação sinal-ruído e qualidade da imagem. Devido ao seu tamanho pequeno e alta confiabilidade, seu uso em sistemas de micro motor é uma direção importante para o desenvolvimento da nova geração de motores de aviação, aeroespacial e marinha. Para a memória magnética, líquido magnético, materiais gigantes de resistência ao magneto, o desempenho pode ser bastante aprimorado, fazendo com que os dispositivos se tornem de alto desempenho e miniaturizados.
No.3Nano de Terra RaraMateriais Catalíticos
Os materiais catalíticos de terras raras envolvem quase todas as reações catalíticas. Devido aos efeitos da superfície, efeitos de volume e efeitos de tamanho quântico, a nanotecnologia de terras raras atraiu cada vez mais a atenção. Em muitas reações químicas, são usados catalisadores de terras raras. Se os nanocatalisadores de terras raras forem usadas, a atividade e a eficiência catalíticas serão bastante aprimoradas.
Os nanocatalisadores de terras raras são geralmente usadas no tratamento de rachaduras e purificação catalítico do petróleo do escape automotivo. Os materiais nanocatalíticos de terras raras mais usadas sãoCEO2eLa2o3, que pode ser usado como catalisadores e promotores, bem como portadores de catalisadores.
No.4Óxido de nano cérioMaterial de blindagem ultravioleta
O óxido de nano cério é conhecido como agente de isolamento ultravioleta da terceira geração, com bom efeito de isolamento e alta transmitância. Em cosméticos, a baixa atividade catalítica nano -cria deve ser usada como um agente de isolamento de UV. Portanto, a atenção e o reconhecimento do mercado dos materiais de blindagem por ultravioletas de óxido de nano cério são altos. A melhoria contínua da integração integrada de circuitos requer novos materiais para processos integrados de fabricação de chips de circuito. Novos materiais têm requisitos mais altos para polir fluidos, e os fluidos de polimento de terras raras semicondutor precisam atender a esse requisito, com velocidade de polimento mais rápida e menos volume de polimento. Os materiais de polimento de terras raras nano têm um mercado amplo.
O aumento significativo da posse de carros causou poluição séria do ar, e a instalação dos catalisadores de purificação de escape de carros é a maneira mais eficaz de controlar a poluição do escape. Os óxidos compósitos de zircônio de nano cério desempenham um papel importante na melhoria da qualidade da purificação de gás da cauda.
No.5 Outros materiais nano funcionais
01. Materiais nano de nano de terras raras
O pó nano cerâmico pode reduzir significativamente a temperatura de sinterização, que é 200 ℃ ~ 300 ℃ menor que a do pó não nano cerâmico com a mesma composição. A adição de Nano CEO2 à cerâmica pode reduzir a temperatura de sinterização, inibir o crescimento da treliça e melhorar a densidade da cerâmica. Adicionando elementos de terras raras, comoY2o3, CEO2, or La2o3 to ZRO2pode prevenir a transformação da fase de alta temperatura e a fragilização do ZRO2 e obter materiais estruturais de cerâmica endurecidos pela transformação da fase ZRO2.
Cerâmica eletrônica (sensores eletrônicos, materiais PTC, materiais de microondas, capacitores, termistores etc.) preparados usando Ultrafine ou CEO2 de nanoescala, Y2O3,Nd2o3, SM2O3, etc. aprimoraram as propriedades elétricas, térmicas e de estabilidade.
A adição de materiais compósitos fotocatalíticos ativados por terras raras à fórmula do esmalte pode preparar cerâmica antibacteriana de terras raras.
02.Rare Earth Nano Materiais de filme fino
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, os requisitos de desempenho para os produtos estão se tornando cada vez mais rigorosos, exigindo ultra-fino, ultrafino, densidade ultra-alta e ultra preenchimento de produtos. Atualmente, existem três categorias principais de filmes de nano de terras raras desenvolvidas: filmes de nano de nano complexos de terras raras, filmes de nano de óxido de terras raras e filmes de nano -liga de terras raras. Os filmes de nano de terras raras também desempenham papéis importantes na indústria da informação, catálise, energia, transporte e medicina de vida.
Conclusão
A China é um país importante em recursos de terras raras. O desenvolvimento e a aplicação de nanomateriais de terras raras é uma nova maneira de utilizar efetivamente os recursos de terras raras. Para expandir o escopo da aplicação da Terra Rara e promover o desenvolvimento de novos materiais funcionais, um novo sistema teórico deve ser estabelecido na teoria dos materiais para atender às necessidades de pesquisa na nanoescala, fazer com que os nanomateriais de terras raras tenham melhor desempenho e possibilitem possíveis novas propriedades e funções.
Hora de postagem: maio de 29-2023