Elemente rare de pământsunt indispensabile pentru dezvoltarea de înaltă tehnologie, cum ar fi energia și materialele noi și au o valoare largă de aplicare în domenii precum aerospațial, apărarea națională și industria militară. Rezultatele războiului modern indică faptul că armele de pământ rare domină câmpul de luptă, avantajele tehnologice rare ale Pământului reprezintă avantaje tehnologice militare și că sunt garantate resurse. Prin urmare, pământurile rare au devenit, de asemenea, resurse strategice pentru care economiile majore din întreaga lume concurează și strategii cheie de materie primă, cum ar fi pământul rar, se ridică adesea la strategii naționale. Europa, Japonia, Statele Unite și alte țări și regiuni acordă mai multă atenție materialelor cheie precum pământul rar. În 2008, materialele de pământ rare au fost listate drept „strategie cheie a materialelor” de către Departamentul de Energie al Statelor Unite; La începutul anului 2010, Uniunea Europeană a anunțat înființarea unei rezerve strategice de pământuri rare; În 2007, Ministerul Japonez al Educației, Culturii, Științei și Tehnologiei, precum și Ministerul Economiei, Industriei și Tehnologiei, a propus deja „Planul de strategie de element” și „Planul„ Materiale alternative de metale rare ”. Au luat măsuri și politici continue în rezervele de resurse, progresul tehnologic, achiziția de resurse și căutarea materialelor alternative. Pornind de la acest articol, editorul va introduce în detaliu misiunile de dezvoltare istorică importante și chiar indispensabile și rolurile acestor elemente rare de pământ.
Terbium aparține categoriei de pământuri rare grele, cu o abundență scăzută în crusta pământului la doar 1,1 ppm.Oxid de terbiumReprezintă mai puțin de 0,01% din totalul pământurilor rare. Chiar și în tipul de ioni de yttrium ridicat cu marele minereu de pământ rar cu cel mai mare conținut de terbium, conținutul de terbium reprezintă doar 1,1-1,2% din totalul pământului rar, ceea ce indică faptul că aparține categoriei „nobile” de elemente de pământ rare. Terbiul este un metal gri argintiu, cu ductilitate și textură relativ moale, care poate fi tăiată deschisă cu un cuțit; Punctul de topire 1360 ℃, punct de fierbere 3123 ℃, densitate 8229 4kg/m3. De peste 100 de ani de la descoperirea terbiului în 1843, deficitul și valoarea sa au împiedicat aplicarea sa practică pentru o lungă perioadă de timp. Abia în ultimii 30 de ani, Terbium și -a arătat talentul unic.
Descoperirea terbiului
În aceeași perioadă cândLanthanuma fost descoperit, Karl G. Mosander din Suedia a analizat inițial descoperit inițialYttriumși a publicat un raport în 1842, clarificând că Pământul Yttrium descoperit inițial nu era un singur oxid elementar, ci un oxid de trei elemente. În 1843, Mossander a descoperit elementul terbium prin cercetările sale pe pământul Yttrium. El a numit încă unul dintre ei Yttrium Pământ și unul dintre eiOxid de erbium. Abia în 1877 a fost numit oficial Terbium, cu elementul simbol TB. Denumirea sa provine de la aceeași sursă ca Yttrium, originară din satul Ytterby, lângă Stockholm, Suedia, unde a fost descoperit pentru prima dată minereul de yttrium. Descoperirea terbiumului și a altor două elemente, Lanthanum și Erbium, au deschis a doua ușă la descoperirea elementelor rare de pământ, marcând a doua etapă a descoperirii lor. A fost purificată pentru prima dată de G. Urban în 1905.
Mușchi
Aplicarea terbiului
AplicareaterbiumÎn mare parte implică domenii de înaltă tehnologie, care sunt proiecte de ultimă oră intensiv în tehnologie și intensiv în cunoștințe, precum și proiecte cu beneficii economice semnificative, cu perspective atractive de dezvoltare. Principalele zone de aplicare includ: (1) fiind utilizate sub formă de pământuri rare mixte. De exemplu, este utilizat ca îngrășământ rar compus de pământ și aditiv pentru agricultură. (2) Activator pentru pulbere verde în trei pulberi fluorescente primare. Materialele optoelectronice moderne necesită utilizarea a trei culori de bază de fosfori, și anume roșu, verde și albastru, care pot fi utilizate pentru a sintetiza diverse culori. Iar terbiul este o componentă indispensabilă în multe pulberi fluorescente verzi de înaltă calitate. (3) utilizat ca material de stocare optică Magneto. Au fost utilizate filme subțiri din aliaj de metal cu terbium metalic de metal amorf pentru fabricarea discurilor optice magneto de înaltă performanță. (4) Fabricarea sticlei optice Magneto. Sticla rotativă Faraday care conține terbium este un material cheie pentru producția de rotatori, izolatori și circulatori în tehnologia laserului. (5) Dezvoltarea și dezvoltarea aliajului de ferromagnetostrictiv al terbiului (Terfenol) a deschis noi aplicații pentru terbium.
Pentru agricultură și creșterea animalelor
Terbium de pământ rarpoate îmbunătăți calitatea culturilor și poate crește rata de fotosinteză într -un anumit interval de concentrație. Complexele de terbium au o activitate biologică ridicată, iar complexele ternare ale terbiumului, TB (ALA) 3BENIM (CLO4) 3-3H2O, au efecte antibacteriene și bactericide bune asupra Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis și Escherichia coli, cu proprietăți antibacteriene cu spectro-radio. Studiul acestor complexe oferă o nouă direcție de cercetare pentru medicamentele bactericide moderne.
Utilizat în domeniul luminescenței
Materialele optoelectronice moderne necesită utilizarea a trei culori de bază de fosfori, și anume roșu, verde și albastru, care pot fi utilizate pentru a sintetiza diverse culori. Iar terbiul este o componentă indispensabilă în multe pulberi fluorescente verzi de înaltă calitate. Dacă nașterea rarelor color de pământ tv pulbere fluorescentă roșie a stimulat cererea de yttrium și europium, atunci aplicarea și dezvoltarea terbiumului au fost promovate de rare Earth Three Color Primar Prime Fluorescent pulbere fluorescentă pentru lămpi. La începutul anilor 1980, Philips a inventat prima lampă fluorescentă de economisire a energiei compacte din lume și a promovat-o rapid la nivel global. Ionii TB3+pot emite lumină verde cu o lungime de undă de 545 nm și aproape toate pulberile fluorescente verzi rare folosesc terbium ca activator.
Pulberea fluorescentă verde folosită pentru tuburile cu raze de catod TV color (CRTS) s -a bazat întotdeauna în principal pe sulfură de zinc ieftină și eficientă, dar pulberea de terbium a fost întotdeauna folosită ca proiecție color TV Pudră verde, cum ar fi Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+și Laobr: TB3+. Odată cu dezvoltarea de televiziune de înaltă definiție cu ecran mare (HDTV), sunt dezvoltate și pulberi fluorescente verzi de înaltă performanță pentru CRT-uri. De exemplu, a fost dezvoltată o pulbere fluorescentă verde hibridă în străinătate, formată din Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+și Y2SIO5: TB3+, care au o eficiență excelentă a luminiscenței la densitate mare de curent.
Pulberea fluorescentă cu raze X tradiționale este Tungstatul de calciu. În anii ’70 -’80, au fost dezvoltate pulberi fluorescente de pământ rare pentru ecrane de sensibilizare, cum ar fi oxidul de sulfură de lantan activ activat de terbium, oxidul de bromură de lanthanum activat cu terbium (pentru ecrane verzi) și oxid de sulfură de yttrium activat de terbiu. În comparație cu tungstatul de calciu, pulberea fluorescentă de pământ rară poate reduce timpul iradierii cu raze X pentru pacienți cu 80%, să îmbunătățească rezoluția filmelor cu raze X, să extindă durata de viață a tuburilor cu raze X și reduce consumul de energie. Terbiul este, de asemenea, utilizat ca activator fluorescent de pulbere pentru ecranele de îmbunătățire a razelor X medicale, ceea ce poate îmbunătăți considerabil sensibilitatea conversiei cu raze X în imagini optice, îmbunătățesc claritatea filmelor cu raze X și reduce considerabil doza de expunere a razelor X la corpul uman (cu mai mult de 50%).
Terbiumeste, de asemenea, utilizat ca activator în fosforul LED alb excitat de lumina albastră pentru iluminarea cu semiconductor nou. Poate fi utilizat pentru a produce fosfori de cristal optic din aluminiu de terbium, folosind diode care emit lumină albastră ca surse de lumină de excitație, iar fluorescența generată este amestecată cu lumina de excitație pentru a produce lumină albă pură.
Materialele electroluminescente fabricate din terbium includ în principal pulbere fluorescentă cu sulfură de zinc cu terbium ca activator. În cadrul iradierii ultraviolete, complexele organice de terbium pot emite fluorescență verde puternică și pot fi utilizate ca materiale electroluminescente cu film subțire. Deși s -au înregistrat progrese semnificative în studiul filmelor subțiri electroluminescente complexe organice de pământ rare, există încă un anumit decalaj din practicitatea, iar cercetarea asupra filmelor și dispozitivelor electroluminescente ale complexului organic rar de pământ este încă în profunzime.
Caracteristicile de fluorescență ale terbiului sunt, de asemenea, utilizate ca sonde de fluorescență. Interacțiunea dintre complexul de terbium ofloxacin (Tb3+) și acidul deoxiribonucleic (ADN) a fost studiată folosind spectre de fluorescență și absorbție, cum ar fi sonda de fluorescență a ofloxacin terbium (TB3+). Rezultatele au arătat că sonda Ofloxacin TB3+poate forma o legătură cu canelura cu molecule de ADN, iar acidul dezoxiribonucleic poate îmbunătăți semnificativ fluorescența sistemului Ofloxacin TB3+. Pe baza acestei modificări, poate fi determinat acidul dezoxiribonucleic.
Pentru materiale optice magneto
Materialele cu efect Faraday, cunoscute și sub denumirea de materiale magneto-optice, sunt utilizate pe scară largă în lasere și alte dispozitive optice. Există două tipuri comune de materiale optice magneto: cristale optice magneto și sticlă optică magneto. Printre ele, cristalele magneto-optice (cum ar fi granatul de fier Yttrium și granatul de galiu de terbium) au avantajele frecvenței de funcționare reglabile și a stabilității termice ridicate, dar sunt costisitoare și dificil de fabricat. În plus, multe cristale magneto-optice cu unghiuri de rotație Faraday ridicate au o absorbție ridicată în intervalul de undă scurtă, ceea ce limitează utilizarea acestora. În comparație cu cristalele optice Magneto, sticla optică cu magneto are avantajul unei transmisii ridicate și este ușor de făcut în blocuri sau fibre mari. În prezent, paharele magneto-optice cu efect Faraday ridicat sunt în principal ochelari dopați cu ioni de pământ rar.
Utilizate pentru materiale de stocare optică Magneto
În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a automatizării multimedia și a birourilor, cererea de noi discuri magnetice de mare capacitate a crescut. Au fost utilizate filme subțiri din aliaj de metal cu terbium metalic de metal amorf pentru fabricarea discurilor optice magneto de înaltă performanță. Printre ei, filmul subțire aliaj TBFECO are cea mai bună performanță. Materiale magneto-optice pe bază de terbium au fost produse la scară largă, iar discurile magneto-optice realizate din ele sunt utilizate ca componente de stocare a computerului, cu capacitatea de stocare crescută de 10-15 ori. Acestea au avantajele unei capacități mari și a vitezei de acces rapid și pot fi șterse și acoperite de zeci de mii de ori atunci când sunt utilizate pentru discuri optice de înaltă densitate. Sunt materiale importante în tehnologia electronică de stocare a informațiilor. Cel mai des utilizat material magneto-optic în benzile vizibile și aproape infraroșu este un singur cristal de granat de galiu terbium (TGG), care este cel mai bun material magneto-optic pentru a face rotatori și izolatoare Faraday.
Pentru sticlă optică Magneto
Faraday Magneto Optical Sticla are o transparență bună și izotropie în regiunile vizibile și cu infraroșu și poate forma diverse forme complexe. Este ușor să produceți produse de dimensiuni mari și poate fi atras în fibre optice. Prin urmare, are perspective largi de aplicare în dispozitive optice magneto, cum ar fi izolatoare optice magneto, modulatoare optice magneto și senzori de curent cu fibră optică. Datorită momentului său magnetic mare și a coeficientului de absorbție mic în intervalul vizibil și infraroșu, ionii TB3+au devenit în mod obișnuit ioni rari de pământ în paharele optice magneto.
Aliaj de ferromagnostrictiv de terbium disprosium
La sfârșitul secolului XX, odată cu aprofundarea continuă a revoluției tehnologice mondiale, au apărut rapide noi materiale de aplicare a pământului rar. În 1984, Universitatea de Stat din Iowa, Laboratorul AMES al Departamentului de Energie al SUA și Centrul de Cercetare a Armelor de Suprafață a Marinei SUA (de la care a venit principalul personal al The Edge Technology Corporation (ET Rema) ulterior) a colaborat pentru a dezvolta un nou material inteligent rar al Pământului, și anume terbiu disprosiu ferromagnetic material. Acest nou material inteligent are caracteristici excelente de transformare rapidă a energiei electrice în energie mecanică. Traductoarele subacvatice și electro-acustice din acest material magnetostrictiv gigant au fost configurate cu succes în echipamente navale, difuzoare de detectare a puțurilor de ulei, sisteme de control al zgomotului și vibrațiilor și sisteme de explorare a oceanului și de comunicare subterană. Prin urmare, de îndată ce s -a născut materialul magnetostrictiv al gigantului de fier de terbium, acesta a primit o atenție largă din partea țărilor industrializate din întreaga lume. Tehnologiile Edge din Statele Unite au început să producă materiale magnetostrictive de fier de terbium cu disprosiu în 1989 și le -a numit Terfenol D. Ulterior, Suedia, Japonia, Rusia, Regatul Unit și Australia au dezvoltat, de asemenea, materiale magnetostrictive gigantice de fier de terbiu disprosium.
Din istoria dezvoltării acestui material în Statele Unite, atât invenția materialului, cât și aplicațiile sale monopoliste timpurii sunt direct legate de industria militară (cum ar fi Marina). Deși departamentele militare și de apărare ale Chinei își consolidează treptat înțelegerea acestui material. Cu toate acestea, odată cu îmbunătățirea semnificativă a forței naționale complete a Chinei, cererea de realizare a unei strategii competitive militare din secolul XXI și îmbunătățirea nivelului echipamentelor va fi cu siguranță foarte urgentă. Prin urmare, utilizarea pe scară largă a materialelor magnetostrictive ale gigantului de fier de terbiu de către departamentele de apărare militare și naționale va fi o necesitate istorică.
Pe scurt, numeroasele proprietăți excelente aleterbiumFaceți -l un membru indispensabil al multor materiale funcționale și o poziție de neînlocuit în unele câmpuri de aplicație. Cu toate acestea, din cauza prețului ridicat al terbiului, oamenii au studiat cum să evite și să minimizeze utilizarea terbiului pentru a reduce costurile de producție. De exemplu, materialele magneto-optice ale pământului rar ar trebui să utilizeze, de asemenea, cobalt de fier cu disprosium sau cobalt de terbium gadolinium pe cât posibil; Încercați să reduceți conținutul de terbium în pulberea fluorescentă verde care trebuie utilizată. Prețul a devenit un factor important care restricționează utilizarea pe scară largă a terbiului. Dar multe materiale funcționale nu pot face fără el, așa că trebuie să respectăm principiul „utilizării oțelului bun pe lamă” și să încercăm să salvăm cât mai mult utilizarea terbiumului.
Timpul post: 07-2023 august