Нанотехнологии — это новая междисциплинарная область, которая постепенно развивалась в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Благодаря своему огромному потенциалу создания новых производственных процессов, материалов и продуктов, он вызовет новую промышленную революцию в новом столетии. Современный уровень развития нанонауки и нанотехнологий аналогичен уровню развития компьютерных и информационных технологий 1950-х годов. Большинство ученых, работающих в этой области, ожидают, что развитие нанотехнологий окажет широкое и глубокое влияние на многие аспекты технологий. Ученые полагают, что он обладает странными свойствами и уникальными свойствами, а также основными ограничивающими эффектами, которые приводят к странным свойствам нано.редкоземельные элементыматериалы включают эффект удельной поверхности, эффект малого размера, эффект интерфейса, эффект прозрачности, эффект туннелирования и макроскопический квантовый эффект. Эти эффекты отличают физические свойства наносистем от обычных материалов, таких как свет, электричество, тепло и магнетизм, что приводит к появлению множества новых свойств. Будущие ученые могут исследовать и развивать нанотехнологии по трем основным направлениям: получение и применение высокоэффективных наноматериалов; Проектирование и подготовка различных наноустройств и оборудования; Обнаружение и анализ свойств нанообластей. В настоящее время существуют в основном несколько направлений применения нанотехнологий.редкоземельные элементыи будущее использование наноредкоземельные элементынеобходимо дальнейшее развитие.
Нано оксид лантанаприменяется к пьезоэлектрическим материалам, электротермическим материалам, термоэлектрическим материалам, магниторезистивным материалам, люминесцентным материалам (синий порошок), материалам для хранения водорода, оптическому стеклу, лазерным материалам, различным материалам сплавов, катализаторам для приготовления органических химических продуктов и катализаторам нейтрализации автомобильных выхлопов. Светоконверсионные сельскохозяйственные пленки также применяются длянано оксид лантана.
Основное использованиенано церийвключают: 1. В качестве добавки к стеклу,нано церийможет поглощать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи и наносится на автомобильные стекла. Он не только может предотвратить ультрафиолетовое излучение, но и снизить температуру внутри автомобиля, тем самым экономя электроэнергию для кондиционирования воздуха. 2. Применениенано оксид церияКатализаторы очистки выхлопных газов автомобилей могут эффективно предотвращать выброс большого количества выхлопных газов автомобилей в воздух. 3.Нанооксид церияможет применяться к пигментам для окраски пластмасс, а также может использоваться в таких отраслях, как покрытия, чернила и бумага. 4. Применениенано церийВ полирующих материалах широко признано требование высокой точности полировки кремниевых пластин и монокристаллических подложек сапфира. 5. Кроме того,нано церийтакже может применяться к материалам для хранения водорода, термоэлектрическим материалам,нано церийвольфрамовые электроды, керамические конденсаторы, пьезоэлектрическая керамика,нано церий карбид кремнияабразивы, сырье для топливных элементов, бензиновые катализаторы, некоторые материалы с постоянными магнитами, различные легированные стали и цветные металлы.
НанометрОксид празеодима (Пр6О11)
Основное использованиенано оксид празеодимаВключает в себя: 1. Он широко используется в строительной керамике и повседневной керамике. Его можно смешать с керамической глазурью для получения цветной глазури или использовать отдельно в качестве подглазурного пигмента. Производимый пигмент светло-желтого цвета, чистого и элегантного цветового тона. 2. Используется для производства постоянных магнитов, широко используемых в различных электронных устройствах и двигателях. 3. Используется для каталитического крекинга нефти, улучшает каталитическую активность, селективность и стабильность. 4.Нанооксид празеодиматакже может использоваться для абразивной полировки. Кроме того, использованиенано оксид празеодимав области оптических волокон также получает все большее распространение.
Нанометровый оксид неодима (Nd2O3)
Нанометровый оксид неодимаэлемент стал горячей темой внимания рынка на протяжении многих лет из-за своего уникального положения вредкоземельные элементыполе.Нанометровый оксид неодиматакже применяется к материалам из цветных металлов. Добавляем от 1,5% до 2,5%нано оксид неодимак магниевым или алюминиевым сплавам может улучшить высокотемпературные характеристики, воздухонепроницаемость и коррозионную стойкость сплава и широко используется в качестве аэрокосмического материала. Кроме того, наноиттриевый алюмогранат, легированныйнано оксид неодимае генерирует коротковолновые лазерные лучи, которые широко используются в промышленности для сварки и резки тонких материалов толщиной менее 10 мм. В медицинской практике наноиттрий-алюминийлазеры на гранатах, легированныенано оксид неодимаиспользуются вместо хирургических ножей для удаления хирургических или дезинфекции ран.Нанооксид неодиматакже используется для окраски стекла и керамических материалов, а также резиновых изделий и добавок.
Основное использованиенаноразмерный оксид самариявключают его светло-желтый цвет, который используется в керамических конденсаторах и катализаторах. Кроме того,нано оксид самариятакже обладает ядерными свойствами и может использоваться в качестве конструкционного материала, защитного материала и материала управления для атомных реакторов, что позволяет безопасно использовать огромную энергию, вырабатываемую при ядерном делении.
Наномасштабоксид европия (Eu2O3)
Наноразмерный оксид европияв основном используется в флуоресцентных порошках. Eu3+ используется в качестве активатора красных люминофоров, а Eu2+ — синих люминофоров. В настоящее время Y0O3:Eu3+ является лучшим люминофором по эффективности люминесценции, стабильности покрытия и окупаемости. Кроме того, благодаря усовершенствованиям таких технологий, как повышение эффективности и контрастности люминесценции, он широко используется. Недавно,нано оксид европиятакже используется в качестве люминофора стимулированного излучения в новых рентгеновских медицинских диагностических системах. Нанооксид европия также может быть использован для изготовления цветных линз и оптических фильтров, для магнитно-пузырьковых накопителей, а также в материалах управления, защитных материалах и конструкционных материалах атомных реакторов. Мелкодисперсный красный флуоресцентный порошок оксида гадолиния и европия (Y2O3Eu3+) был приготовлен с использованиемнано оксид иттрия (Y2O3) инано оксид европия (Eu2O3) в качестве сырья. При подготовкередкоземельные элементытрехцветный флуоресцентный порошок, было обнаружено, что: (а) он хорошо смешивается с зеленым и синим порошком; (б) Хорошие характеристики покрытия; (c) Из-за небольшого размера частиц красного порошка увеличивается удельная площадь поверхности и увеличивается количество люминесцентных частиц, что может уменьшить количество красного порошка, используемого вредкоземельные элементытрехцветные люминофоры, что приводит к снижению стоимости.
Его основные области применения включают в себя: 1. Его водорастворимый парамагнитный комплекс может улучшить сигнал магнитно-резонансной томографии (ЯМР) человеческого тела в медицинских целях. 2. Базовые оксиды серы могут быть использованы в качестве матричных сеток для осциллографических трубок специальной яркости и рентгенофлуоресцентных экранов. 3.нано оксид гадолиния in нано оксид гадолинияГаллиевый гранат является идеальной подложкой для магнитно-пузырьковой памяти. 4. При отсутствии ограничения цикла Camot его можно использовать в качестве твердотельной магнитной охлаждающей среды. 5. Используется в качестве ингибитора для контроля уровня цепной реакции атомных электростанций для обеспечения безопасности ядерных реакций. Кроме того, использованиенано оксид гадолинияи нанооксид лантана вместе помогают изменить зону стеклования и улучшить термическую стабильность стекла.Нанооксид гадолиниятакже может быть использован для изготовления конденсаторов и усиливающих рентгеновских экранов. В настоящее время во всем мире предпринимаются усилия по развитию применениянано оксид гадолинияи его сплавов в области магнитного охлаждения, были сделаны прорывы.
Нанометроксид тербия (Tb4O7)
Основные области применения включают: 1. Флуоресцентный порошок используется в качестве активатора зеленого порошка в флуоресцентных порошках трех основных цветов, таких как фосфатная матрица, активированнаянано оксид тербия, силикатная матрица, активированнаянано оксид тербияи наноматрица алюмината церия и магния, активированнаянано оксид тербия, все излучающие зеленый свет в возбужденном состоянии. 2. В последние годы проводились исследования и разработки понано оксид тербиямагнитооптические материалы на основе магнитооптических накопителей. Магнитооптический диск, разработанный с использованием тонкой аморфной пленки Tb-Fe в качестве элемента компьютерной памяти, может увеличить емкость памяти в 10-15 раз. 3. Магнитооптическое стекло, вращающееся стекло Фарадея, содержащеенано оксид тербия, является ключевым материалом, используемым при производстве ротаторов, изоляторов и звонков, широко используемых в лазерных технологиях.Нано оксид тербияи нанооксид железа нанодиспрозия в основном использовались в гидролокаторах и широко использовались в различных областях: от систем впрыска топлива, управления жидкостными клапанами, микропозиционирования до механических приводов, механизмов и регуляторов крыльев для самолетов и космических телескопов.
Основное использованиенано оксид диспрозия (Dy2O3) нано оксид диспрозияявляются: 1.Нано оксид диспрозияиспользуется в качестве флуоресцентного порошкового активатора и трехвалентногонано оксид диспрозияявляется многообещающим ионом активации для люминесцентного материала с одним люминесцентным центром и тремя основными цветами. Он в основном состоит из двух полос излучения: одна — желтого света, а другая — синего света. Люминесцентный материал, легированныйнано оксид диспрозияможет использоваться в качестве флуоресцентного порошка трех основных цветов. 2.Нано оксид диспрозияявляется необходимым металлическим сырьем для изготовления крупных магнитострикционных сплавов.нано оксид тербиясплав нанодиспрозия с оксидом железа (терфенол), который позволяет добиться некоторых точных механических движений. 3.Нано оксид диспрозияметалл может быть использован в качестве магнитооптического накопителя с высокой скоростью записи и чувствительностью считывания. 4. Используется для приготовлениянано оксид диспрозиялампы, рабочее вещество, используемое внано оксид диспрозиялампы естьнано оксид диспрозия. Этот тип лампы имеет такие преимущества, как высокая яркость, хороший цвет, высокая цветовая температура, небольшой размер и стабильная дуга. Он использовался в качестве источника освещения для фильмов, печати и других осветительных приложений. 5. Из-за большой площади поперечного сечения захвата нейтроновнано оксид диспрозия, он используется в атомной энергетике для измерения спектров нейтронов или в качестве поглотителя нейтронов.
Основное использованиенано оксид гольмиявключают: 1. в качестве добавки к металлогалогенным лампам. Металлогалогенные лампы — разновидность газоразрядных ламп, разработанная на основе ртутных ламп высокого давления, отличающаяся заполнением колбы различнымиредкоземельные элементыгалогениды. В настоящее время основным применением являетсяредкоземельные элементыйодид, который излучает разные спектральные цвета при разряде газа. Рабочее вещество, используемое внано оксид гольмиялампа йодированнаянано оксид гольмия, что позволяет достичь высокой концентрации атомов металла в зоне дуги, что значительно повышает эффективность излучения. 2.Нанооксид гольмияможет использоваться в качестве добавки к иттриевому железу илииттрий-алюминийгранат; 3.Нанооксид гольмияможет использоваться в качестве иттрий-железо-алюминиевого граната (Ho: YAG) для излучения лазера 2 мкм, тканей человека - 2 мкм. Скорость поглощения м-лазера высока, почти на три порядка выше, чем у Hd: YAG0. Таким образом, при использовании лазера Ho:YAG в медицинской хирургии можно не только повысить хирургическую эффективность и точность, но и уменьшить до меньших размеров зону термического повреждения. Свободный луч, генерируемыйнано оксид гольмияКристаллы могут удалять жир, не выделяя чрезмерного тепла, тем самым уменьшая термическое повреждение здоровых тканей. Сообщается, что использованиенано оксид гольмияЛазеры в США для лечения глаукомы могут уменьшить боль у пациентов, перенесших операцию. 4. В магнитострикционном сплаве Терфенол Д небольшое количествонано оксид гольмиятакже может быть добавлен для уменьшения внешнего поля, необходимого для намагничивания насыщения сплава. 5. Кроме того, устройства оптической связи, такие как волоконные лазеры, волоконные усилители и волоконные датчики, могут быть изготовлены с использованием волокон, легированныхнано оксид гольмия, который сегодня будет играть более важную роль в быстром развитии оптоволоконной связи.
Основное использованиенано оксид эрбиявключают: 1. Световое излучение Er3+ на длине волны 1550 нм имеет особое значение, поскольку эта длина волны точно расположена при наименьших потерях в оптических волокнах в волоконно-оптической связи. После возбуждения светом с длиной волны 980–1480 нм,нано оксид эрбияионы (Er3+) переходят из основного состояния 4115/2 в высокоэнергетическое состояние 4113/2 и излучают свет с длиной волны 1550 нм, когда Er3+ в высокоэнергетическом состоянии переходит обратно в основное состояние. Кварцевые оптические волокна могут передавать волны света различной длины. , но степень оптического затухания варьируется. Полоса частот света 1550 нм имеет самый низкий коэффициент оптического затухания (0,15 децибел на километр) при передаче кварцевых оптических волокон, что практически является нижним пределом коэффициента затухания. Поэтому, когда оптоволоконная связь используется в качестве сигнального света на длине волны 1550 нм, потери света сводятся к минимуму. Таким образом, если необходимая концентрациянано оксид эрбиялегирован в подходящую матрицу, усилитель может компенсировать потери в системах связи, работающих по принципу лазера. Поэтому в телекоммуникационных сетях требуется усиление оптических сигналов 1550 нм.нано оксид эрбияУсилители из легированного волокна являются важными оптическими устройствами. В настоящее время,нано оксид эрбияУсилители из легированного кварцевого волокна поступили в продажу. По имеющимся данным, чтобы избежать бесполезного поглощения, количество легирования нанооксида эрбия в оптических волокнах составляет от десятков до сотен частей на миллион. Бурное развитие оптоволоконной связи откроет новые области применениянано оксид эрбия. 2. Кроме того, лазерные кристаллы, легированныенано оксид эрбияа их выходные лазеры с длиной волны 1730 и 1550 нм безопасны для человеческих глаз, обладают хорошими характеристиками передачи в атмосфере, высокой способностью проникать в дым поля боя, хорошей конфиденциальностью и их нелегко обнаружить врагам. Контраст облучения военных целей относительно велик, и для военного использования разработан портативный лазерный дальномер для безопасности глаз человека. 3. Er3+ можно добавить в стекло, чтобы сделатьредкоземельные элементыстеклянные лазерные материалы, которые в настоящее время являются твердотельным лазерным материалом с самой высокой энергией выходного импульса и выходной мощностью. 4. Er3+ также может использоваться в качестве иона активации редкоземельных лазерных материалов с повышением конверсии. 5. Кроме того,нано оксид эрбиятакже может быть использован для обесцвечивания и окраски очковых линз и хрусталя.
Нанометровый оксид иттрия (Y2O3)
Основное использованиенано оксид иттриявключают: 1. Присадки для стали и цветных сплавов. Сплавы FeCr обычно содержат от 0,5% до 4%нано оксид иттрия, что может повысить стойкость к окислению и пластичность этих нержавеющих сталей; После добавления соответствующего количества богатыхнано оксид иттриясмешанныйредкоземельные элементыпо сравнению со сплавом MB26 общие характеристики сплава значительно улучшились, и он может заменить некоторые алюминиевые сплавы средней прочности для несущих компонентов самолетов; Добавление небольшого количества наноиттрияоксид редкоземельных металловсплав Al Zr может улучшить проводимость сплава; Этот сплав принят на вооружение большинством отечественных проволочных заводов; Добавлениенано оксид иттрияк медным сплавам улучшает проводимость и механическую прочность. 2. Содержит 6%нано оксид иттрияи керамический материал из нитрида кремния с 2% алюминия можно использовать для разработки компонентов двигателя. 3. Используйте мощность 400 Вт.нано оксид неодимаЛазерный луч на алюминиевом гранате для выполнения механической обработки, такой как сверление, резка и сварка крупных компонентов. 4. Флуоресцентный экран электронного микроскопа, состоящий из монокристаллических пластин Y-Al-граната, имеет высокую яркость флуоресценции, низкое поглощение рассеянного света, хорошую устойчивость к высоким температурам и механическому износу. 5. высокийнано оксид иттрияструктурированные сплавы, содержащие до 90%нано оксид гадолинияможет использоваться в авиации и других приложениях, требующих низкой плотности и высокой температуры плавления. 6. Высокотемпературные протонпроводящие материалы, содержащие до 90%нано оксид иттрияимеют большое значение для производства топливных элементов, электролитических элементов и газочувствительных компонентов, требующих высокой растворимости водорода. Кроме того,нано оксид иттриятакже используется в качестве высокотемпературного распыляемого материала, разбавителя топлива атомных реакторов, добавки к материалам с постоянными магнитами и в качестве геттера в электронной промышленности.
Помимо вышеперечисленного, нанооксиды редкоземельных металловтакже может быть использован в материалах для одежды, безопасных для здоровья человека и окружающей среды. Из нынешнего исследовательского подразделения все они имеют определенное направление: устойчивость к ультрафиолетовому излучению; Загрязнение воздуха и ультрафиолетовое излучение способствуют развитию кожных заболеваний и рака; Предотвращение загрязнения затрудняет прилипание загрязняющих веществ к одежде; Также ведутся исследования в области теплоизоляции. Из-за твердости и легкого старения кожа наиболее склонна к образованию пятен плесени в дождливые дни. Дрейфуя с нанооксид редкоземельного церияможет сделать кожу более мягкой, менее склонной к старению и плесени, а также очень удобной в носке. В последние годы материалы нанопокрытий также стали горячей темой в исследованиях наноматериалов, при этом основное внимание уделялось функциональным покрытиям. США используют 80-нм техпроцесс.Y2O3в качестве инфракрасного экранирующего покрытия, которое обладает высокой эффективностью отражения тепла.СеО2имеет высокий показатель преломления и высокую стабильность. Когданано редкоземельный оксид иттрия, нанооксид лантана инано оксид церияВ покрытие добавляют порошок, наружная стена устойчива к старению. Поскольку покрытие наружных стен склонно к старению и опаданию из-за воздействия солнечных ультрафиолетовых лучей, а также длительного воздействия ветра и солнца, добавлениеоксид церияиоксид иттрияможет противостоять ультрафиолетовому излучению, а размер его частиц очень мал.Нанооксид церияиспользуется в качестве поглотителя ультрафиолетового излучения. Ожидается, что он будет использоваться для предотвращения старения пластиковых изделий из-за ультрафиолетового излучения, а также УФ-старения резервуаров, автомобилей, кораблей, резервуаров для хранения нефти и т. д., и будет играть роль на больших наружных рекламных щитах
Лучшей защитой является покрытие внутренних стен, предотвращающее появление плесени, влаги и загрязнения, поскольку размер его частиц очень мал, что затрудняет прилипание пыли к стене, и ее можно протирать водой. У нано все еще много примененийоксиды редкоземельных металловкоторые требуют дальнейших исследований и разработок, и мы искренне надеемся, что их будущее будет более блестящим.
Время публикации: 03 ноября 2023 г.