Nanomateriale de pământ rare Elementele de pământ rare au o structură electronică unică de subțire de 4F, un moment magnetic atomic mare, un cuplaj puternic de orbită de spin și alte caracteristici, rezultând proprietăți optice, electrice, magnetice și alte proprietăți. Sunt materiale strategice indispensabile pentru țările din întreaga lume pentru a transforma industriile tradiționale și a dezvolta de înaltă tehnologie și sunt cunoscute sub numele de „Casa de comori a materialelor noi”.
Pe lângă aplicațiile sale în câmpuri tradiționale, cum ar fi utilaje metalurgice, petrochimice, ceramică de sticlă și textile ușoare,Pământuri rareSunt, de asemenea, materiale cheie de susținere în câmpuri emergente, cum ar fi energie curată, vehicule mari, vehicule energetice noi, iluminare cu semiconductor și afișaje noi, strâns legate de viața umană.
După zeci de ani de dezvoltare, accentul cercetărilor rare legate de pământ s-a schimbat în mod corespunzător de la topirea și separarea pământelor rare de înaltă puritate de înaltă puritate la aplicațiile de înaltă tehnologie ale pământurilor rare în magnetism, optică, electricitate, depozitare de energie, cataliză, biomedicină și alte câmpuri. Pe de o parte, există o tendință mai mare către materialele compozite de pământ rare în sistemul de materiale; Pe de altă parte, este mai concentrat pe materiale cristaline funcționale dimensionale joase în ceea ce privește morfologia. În special cu dezvoltarea nanoștiinței moderne, combinând efectele de mărime mică, efectele cuantice, efectele de suprafață și efectele de interfață ale nanomaterialelor cu caracteristicile unice de structură a stratului electronic ale elementelor rare ale pământului, nanomaterialele rare de pământ prezintă multe proprietăți noi diferite de materialele tradiționale, maximizarea performanței excelente a materialelor rare de pământ și își extind în continuare aplicarea în câmpurile materialelor tradiționale și noua fabricare de înaltă tehnologie.
În prezent, există în principal următoarele nanomateriale rare de pământ extrem de promițătoare, și anume rare materiale luminiscente de pământ, materiale catalitice rare pentru pământ, materiale magnetice rare Nano, Materiale magnetice,Oxid de ceriu nanoMateriale de ecranare ultraviolete și alte materiale funcționale Nano.
Nr.1Materiale luminescente Nano Earth Nano
01. Nanomateriale luminescente hibride organice rare de pământ
Materialele compozite combină diferite unități funcționale la nivel molecular pentru a obține funcții complementare și optimizate. Materialul hibrid anorganic organic are funcțiile componentelor organice și anorganice, care arată o stabilitate mecanică bună, flexibilitate, stabilitate termică și procesabilitate excelentă.
Pământ rarComplexele au multe avantaje, cum ar fi puritatea ridicată a culorii, viața lungă de stare excitată, randamentul cuantic ridicat și linii de spectru de emisii bogate. Acestea sunt utilizate pe scară largă în multe câmpuri, cum ar fi afișarea, amplificarea guidelor de undă optice, lasere în stare solidă, biomarker și anti-concurență. Cu toate acestea, stabilitatea fototermică scăzută și prelucrabilitatea slabă a complexelor de pământ rare împiedică grav aplicarea și promovarea lor. Combinarea complexelor de pământ rare cu matrici anorganice cu proprietăți mecanice bune și stabilitate este o modalitate eficientă de a îmbunătăți proprietățile luminiscente ale complexelor de pământ rare.
De la dezvoltarea unui material hibrid anorganic organic de pământ rar, tendințele lor de dezvoltare arată următoarele caracteristici:
① Materialul hibrid obținut prin metoda de dopaj chimic are componente active stabile, cantitate mare de dopaj și distribuție uniformă a componentelor;
② Transformarea de la materiale funcționale unice în materiale multifuncționale, dezvoltând materiale multifuncționale pentru a -și face aplicațiile mai extinse;
③ Matricea este diversă, de la în primul rând silice la diverse substraturi, cum ar fi dioxidul de titan, polimeri organici, argile și lichide ionice.
02. Material luminiscent al pământului alb LED alb
În comparație cu tehnologiile de iluminare existente, produsele de iluminare cu semiconductor, cum ar fi diodele care emit ușor (LED-urile) au avantaje precum durata de viață lungă, consumul redus de energie, eficiența luminoasă ridicată, o funcționare fără mercur, fără UV și o funcționare stabilă. Sunt considerate „sursa de lumină de a patra generație” după lămpi incandescente, lămpi fluorescente și lămpi de descărcare de gaz cu rezistență mare (HID).
LED -ul alb este compus din chipsuri, substraturi, fosfori și șoferi. Pulberea fluorescentă de pământ rară joacă un rol crucial în performanța LED -ului alb. În ultimii ani, s -au efectuat o mare parte de lucrări de cercetare pe fosfori cu LED -uri albe și s -au înregistrat progrese excelente:
① Dezvoltarea unui nou tip de fosfor excitat de LED -ul albastru (460m) a efectuat cercetări de dopaj și modificare pe YAO2CE (YAG: CE) utilizat în cipuri cu LED -uri albastre pentru a îmbunătăți eficiența luminii și redarea culorilor;
② Dezvoltarea de noi pulberi fluorescente excitate de lumina ultravioletă (400m) sau de lumina ultravioletă (360mm) a studiat în mod sistematic compoziția, structura și caracteristicile spectrale ale pulberilor fluorescente roșii și verzi, precum și ale diferitelor raporturi ale celor trei pulberi fluorescente pentru a obține LED -uri albe cu temperaturi diferite de culoare;
③ Lucrări suplimentare au fost efectuate cu privire la problemele științifice de bază în procesul de preparare a pulberii fluorescente, cum ar fi influența procesului de preparare asupra fluxului, pentru a asigura calitatea și stabilitatea pulberii fluorescente.
În plus, LED -ul de lumină albă adoptă în principal un proces de ambalare mixt de pulbere fluorescentă și silicon. Datorită conductivității termice slabe a pulberii fluorescente, dispozitivul se va încălzi din cauza timpului de lucru prelungit, ceea ce va duce la îmbătrânirea siliconului și la scurtarea duratei de serviciu a dispozitivului. Această problemă este deosebit de gravă în LED-urile de lumină albă de mare putere. Ambalajul la distanță este o modalitate de a rezolva această problemă prin atașarea pulberii fluorescente la substrat și separarea acesteia de sursa de lumină cu LED -uri albastre, reducând astfel impactul căldurii generate de cipul asupra performanței luminescente a pulberii fluorescente. Dacă ceramica fluorescentă a pământului rar au caracteristicile conductivității termice ridicate, rezistenței ridicate la coroziune, stabilității ridicate și performanței excelente de ieșire optică, acestea pot îndeplini mai bine cerințele de aplicare ale LED-ului alb de mare putere cu densitate energetică ridicată. Pulberile micro nano cu o activitate de sinterizare ridicată și o dispersie ridicată au devenit o condiție prealabilă importantă pentru prepararea ceramicii funcționale optice de mare transparență, cu o performanță optică ridicată.
03.Rare Nanomateriale luminescente de conversie a pământului
Luminescența de conversie este un tip special de proces de luminiscență caracterizat prin absorbția mai multor fotoni cu energie redusă prin materiale luminiscente și generarea de emisii de fotoni cu energie mare. În comparație cu moleculele tradiționale de colorant organic sau punctele cuantice, nanomaterialele luminescente de conversie a pământului rar au multe avantaje, cum ar fi schimbarea mare anti -stokes, banda de emisie îngustă, stabilitate bună, toxicitate scăzută, adâncime de penetrare a țesuturilor ridicate și interferență scăzută a fluorescenței spontane. Au perspective largi de aplicare în domeniul biomedical.
În ultimii ani, nanomaterialele luminescente rare ale pământului au făcut progrese semnificative în sinteză, modificarea suprafeței, funcționalizarea suprafeței și aplicațiile biomedicale. Oamenii îmbunătățesc performanța de luminiscență a materialelor prin optimizarea compoziției lor, a stării de fază, a dimensiunii etc. la nano -scală și combinarea structurii miezului/cochiliei pentru a reduce centrul de stingere a luminiscenței, pentru a crește probabilitatea de tranziție. Prin modificarea chimică, stabiliți tehnologii cu o biocompatibilitate bună pentru a reduce toxicitatea și a dezvolta metode imagistice pentru celulele vii luminescente de conversie și in vivo; Dezvoltați metode de cuplare biologice eficiente și sigure bazate pe nevoile diferitelor aplicații (celule de detectare imunitară, imagistică cu fluorescență in vivo, terapie fotodinamică, terapie fototermică, medicamente cu eliberare foto controlată etc.).
Acest studiu are beneficii potențiale și economice enorme și are o semnificație științifică importantă pentru dezvoltarea nanomedicinei, promovarea sănătății umane și a progresului social.
No.2 Materiale magnetice rare pentru pământ nano
Materialele de magnet permanente ale Pământului Rare au trecut prin trei etape de dezvoltare: SMCO5, SM2CO7 și ND2FE14B. Ca pulbere magnetică NDFEB stinsă rapid pentru materiale cu magnet permanent legat, dimensiunea bobului variază de la 20 nm la 50 nm, ceea ce îl face un material tipic nanocristalin rar de magnet permanent.
Materialele nanomagnetice ale Pământului rar au caracteristicile de dimensiuni mici, structură de domeniu unică și coercitivitate ridicată. Utilizarea materialelor de înregistrare magnetică poate îmbunătăți raportul semnal-zgomot și calitatea imaginii. Datorită dimensiunilor mici și fiabilității ridicate, utilizarea sa în sistemele micro -motor este o direcție importantă pentru dezvoltarea noii generații de aviație, aerospațială și motoare marine. Pentru memoria magnetică, fluidul magnetic, materialele de rezistență la magneto gigant, performanța poate fi mult îmbunătățită, ceea ce face ca dispozitivele să devină de înaltă performanță și miniaturizate.
No.3Nano rar de pământMateriale catalitice
Materialele rare catalitice ale Pământului implică aproape toate reacțiile catalitice. Datorită efectelor de suprafață, efectelor de volum și efectelor cuantice ale mărimii, nanotehnologia rară a pământului a atras din ce în ce mai mult atenția. În multe reacții chimice, se folosesc catalizatori rari de pământ. Dacă se folosesc nanocatalizatori de pământ rari, activitatea catalitică și eficiența vor fi mult îmbunătățite.
Nanocatalizatorii rari de pământ sunt utilizați în general în tratarea și purificarea de purificare a petrolului și în tratarea de purificare a evacuării auto. Cele mai frecvent utilizate materiale nanocatalitice de pământ rare suntCEO2şiLA2O3, care poate fi utilizat ca catalizatori și promotori, precum și transportatori de catalizatori.
No.4Oxid de ceriu nanoMaterial de ecranare ultraviolete
Oxidul de ceriu nano este cunoscut sub numele de a treia agent de izolare ultravioletă de generație, cu un efect de izolare bun și o transmisie ridicată. În produsele cosmetice, activitatea catalitică scăzută Nano Ceria trebuie utilizată ca agent de izolare UV. Prin urmare, atenția pieței și recunoașterea materialelor de ecranare ultraviolete de ceriu de ceriu sunt mari. Îmbunătățirea continuă a integrării integrate a circuitului necesită materiale noi pentru procesele de fabricație a cipurilor de circuit integrate. Materialele noi au cerințe mai mari pentru lustruirea lichidelor, iar lichidele de lustruire a pământului rar de semiconductor trebuie să îndeplinească această cerință, cu o viteză de lustruire mai rapidă și un volum mai mic de lustruire. Materialele rare de lustruire a pământului rar au o piață largă.
Creșterea semnificativă a proprietății auto a provocat o poluare gravă a aerului, iar instalarea catalizatorilor de purificare a evacuării auto este cea mai eficientă modalitate de a controla poluarea de evacuare. Oxizii compoziți de zirnium nano cerium joacă un rol important în îmbunătățirea calității purificării gazelor de coadă.
No.5 Alte materiale funcționale Nano
01. Materiale ceramice rare pentru pământ nano
Pulberea ceramică nano poate reduce semnificativ temperatura de sinterizare, care este cu 200 ℃ ~ 300 ℃ mai mică decât cea a pulberii ceramice non -nano cu aceeași compoziție. Adăugarea Nano CEO2 la ceramică poate reduce temperatura de sinterizare, poate inhiba creșterea rețelelor și poate îmbunătăți densitatea ceramicii. Adăugând elemente rare de pământ, cum ar fiY2O3, CEO2, or LA2O3 to Zro2poate preveni transformarea fazei la temperatură ridicată și îmbrățișarea ZRO2 și poate obține transformarea fazelor ZRO2 materiale structurale ceramice întărite.
Ceramică electronică (senzori electronici, materiale PTC, materiale cu microunde, condensatoare, termistoare etc.) preparate folosind Ultrafine sau Nanoscale CEO2, Y2O3,ND2O3, SM2O3etc. au proprietăți îmbunătățite electrice, termice și de stabilitate.
Adăugarea de materiale compozite fotocatalitice activate de pământ rar la formula de glazură poate pregăti ceramică antibacteriană rară.
02.Rare Materiale de film subțire Nano Nano
Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, cerințele de performanță pentru produse devin din ce în ce mai stricte, necesitând densitate ultra-fină, ultra-subțire, ultra-înaltă și ultra-completarea produselor. În prezent, există trei categorii majore de filme rare de pe Pământ Nano: Filme Nano Nano Complex Nano Rare, filme rare de oxid de pământ și filme rare de aliaj Nano Earth Nano. Filmele rare de pe Pământ Nano joacă, de asemenea, roluri importante în industria informațională, cataliză, energie, transport și medicină de viață.
Concluzie
China este o țară majoră în resurse rare. Dezvoltarea și aplicarea nanomaterialelor de pământ rare este o nouă modalitate de a utiliza în mod eficient resursele de pământ rare. Pentru a extinde sfera de aplicare a Pământului rar și pentru a promova dezvoltarea de noi materiale funcționale, ar trebui stabilit un nou sistem teoretic în teoria materialelor pentru a răspunde nevoilor de cercetare la nano -scală, pentru a face ca nanomaterialele de pământ rare să aibă o performanță mai bună și să facă posibilă apariția de noi proprietăți și funcții.
Timp post: 29-2023 mai