Redki zemeljski elementiso nepogrešljivi za razvoj visokotehnoloških, kot so nova energija in materiali, in imajo široko vrednost uporabe na področjih, kot so vesoljska, nacionalna obramba in vojaška industrija. Rezultati sodobnega vojskovanja kažejo, da redko zemeljsko orožje prevladuje na bojišču, redke tehnološke prednosti Zemlje predstavljajo vojaške tehnološke prednosti in zagotavljanje virov je zagotovljeno. Zato so redka zemlja postala tudi strateška vira, za katere se večja gospodarstva po vsem svetu potegujejo, in ključne strategije surovin, kot so redke zemlje, se pogosto dvigajo na nacionalne strategije. Evropa, Japonska, ZDA in druge države in regije posvečajo več pozornosti ključnim materialom, kot je redka Zemlja. Leta 2008 so ameriške ministrstva za energijo redke zemeljske materiale navedli kot "ključno strategijo materialov"; V začetku leta 2010 je Evropska unija napovedala ustanovitev strateške rezerve redkih Zemlje; Leta 2007 je japonsko ministrstvo za izobraževanje, kulturo, znanost in tehnologijo ter ministrstvo za gospodarstvo, industrijo in tehnologijo že predlagalo "načrt strategije elementov" in načrt "redkih kovinskih alternativnih materialov". Sprejemali so neprekinjene ukrepe in politike v rezervah virov, tehnološkega napredka, pridobivanja virov in iskanju alternativnih gradiv. Iz tega članka bo urednik podrobno predstavil pomembne in celo nepogrešljive zgodovinske razvojne misije in vloge teh redkih zemeljskih elementov.
Terbij pripada kategoriji težkih redkih Zemlje, z majhno številčnostjo v Zemljini skorji pri le 1,1 ppm.Terbijev oksidpredstavlja manj kot 0,01% celotnih redkih zemljin. Tudi pri visoki ionski tesni redka zemeljska ruda z najvišjo vsebnostjo terbija vsebnost terbija predstavlja le 1,1-1,2% celotne redke zemlje, kar kaže, da spada v kategorijo "plemenitih" redkih zemeljskih elementov. Terbij je srebrna siva kovina z duktilnostjo in relativno mehko teksturo, ki jo lahko razrežemo z nožem; Tališče 1360 ℃, vrelišča 3123 ℃, gostota 8229 4kg/m3. Že več kot 100 let od odkritja terbija leta 1843 njegovo pomanjkanje in vrednost že dolgo preprečujeta njegovo praktično uporabo. Šele v zadnjih 30 letih je Terbium pokazal svoj edinstven talent.
Odkritje terbija
V istem obdobju, koLanthanumje bil odkrit, Švedski Karl G. Mosander je analiziral prvotno odkritoyttriumin objavil poročilo leta 1842, ki pojasnjuje, da prvotno odkrita zemlja Ytrium ni bila en sam elementarni oksid, ampak oksid treh elementov. Leta 1843 je Mossander s svojimi raziskavami o zemlji Ytrium odkril element Terbium. Še vedno je poimenoval enega od njih Ytrium Zemlja in enega od njihErbijev oksid. Šele leta 1877 je bil uradno poimenovan Terbium, s simbolom elementa TB. Njegovo poimenovanje izvira iz istega vira kot Ytrium, ki izvira iz vasi Ytterby v bližini Stockholma na Švedskem, kjer so prvič odkrili rudo Yttrium. Odkritje terbija in še dva elementa, Lanthanum in Erbium, je odprlo druga vrata k odkritju redkih zemeljskih elementov, kar je zaznamovalo drugo stopnjo njihovega odkritja. G. Urban ga je najprej očistil leta 1905.
Mossander
Uporaba terbija
UporabaterbijVečinoma vključuje visokotehnološka polja, ki so tehnološko intenzivna in znanja intenzivna vrhunska projekta, pa tudi projekte s pomembnimi gospodarskimi koristmi, s privlačnimi razvojnimi možnostmi. Glavna področja uporabe vključujejo: (1) se uporabljati v obliki mešanih redkih zemljišč. Na primer, uporablja se kot redko zemeljsko spojinsko gnojilo in aditiv za krmo za kmetijstvo. (2) Aktivator za zeleni prah v treh primarnih fluorescentnih prahu. Sodobni optoelektronski materiali zahtevajo uporabo treh osnovnih barv fosforjev, in sicer rdečih, zelenih in modrih, ki jih lahko uporabimo za sintezo različnih barv. In terbij je nepogrešljiv sestavni del v številnih kakovostnih zelenih fluorescentnih praškov. (3), ki se uporablja kot magnetni optični material za shranjevanje. Za izdelavo visokozmogljivih magnetnih optičnih diskov so bili uporabljeni amorfni kovinski terbium prehodni zlitini. (4) Izdelava magnetnega optičnega stekla. Faraday Rotatoring Steklo, ki vsebuje terbij, je ključni material za izdelavo rotatorjev, izolatorjev in krožkov v laserski tehnologiji. (5) Razvoj in razvoj terbijevega disprosium feromagnetrictive zlitine (terfenol) je odprl nove aplikacije za terbij.
Za kmetijstvo in živali
Redki zemeljski terbijlahko izboljša kakovost pridelkov in poveča hitrost fotosinteze v določenem območju koncentracije. Kompleksi terbija imajo visoko biološko aktivnost, ter terrnirne komplekse terbija, TB (ALA) 3Benim (Clo4) 3-3H2O pa imajo dobre antibakterijske in baktericidne učinke na Staphylococcus aureus, bacillus subtilis in Escherichia coli. Študija teh kompleksov zagotavlja novo raziskovalno smer za sodobna baktericidna zdravila.
Uporablja se na področju luminescence
Sodobni optoelektronski materiali zahtevajo uporabo treh osnovnih barv fosforjev, in sicer rdečih, zelenih in modrih, ki jih lahko uporabimo za sintezo različnih barv. In terbij je nepogrešljiv sestavni del v številnih kakovostnih zelenih fluorescentnih praškov. Če je rojstvo redke zemeljske barvne televizije rdeči fluorescenčni prah spodbudil povpraševanje po ytriju in evropju, potem je uporaba in razvoj terbija spodbujala redko zemljo tri primarne barvne zelene fluorescentne prah za svetilke. V zgodnjih osemdesetih letih je Philips izumil prvo kompaktno kompaktno energijsko fluorescentno svetilko na svetu in jo hitro spodbujal po vsem svetu. TB3+ioni lahko oddajajo zeleno svetlobo z valovno dolžino 545Nm, skoraj vsi redki zemeljski zeleni fluorescentni praški pa terbij uporabljajo kot aktivator.
Zeleni fluorescenčni prah, ki se uporablja za barvne televizijske katodne cevi (CRTS), je vedno temeljil predvsem na poceni in učinkoviti cinkovi sulfid, vendar je terbijev prah vedno uporabljal kot projekcijsko barvno televizijo Zeleni prah, kot je Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+in LAB3: TB3. Z razvojem televizije na veliki zasloni (HDTV) se razvijajo tudi visokozmogljivi zeleni fluorescenčni praški za CRT. Na primer, v tujini je bil razvit hibridni zeleni fluorescenčni prah, sestavljen iz Y3 (Al, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+in Y2SIO5: TB3+, ki imajo odlično učinkovitost svetilnosti pri visoki gostoti toka.
Tradicionalni rentgenski fluorescenčni prah je kalcijev volfrast. V 70. in osemdesetih letih prejšnjega stoletja so bili razviti redki zemeljski fluorescentni praški za zaslone za senzibilizacijo, kot so lantanum sulfidni oksid, aktivirani s terbijem, aktivirani lantanum bromid oksid (za zelene zaslone) in aktivirani s terbijem, aktiviranim z yttrium sulfidnim oksidom. V primerjavi s kalcijevim volfrastom lahko redek zemeljski fluorescentni prah zmanjša čas rentgenskega obsevanja za bolnike za 80%, izboljša ločljivost rentgenskih filmov, podaljša življenjsko dobo rentgenskih cevi in zmanjša porabo energije. Terbij se uporablja tudi kot fluorescenčni aktivator praška za medicinske zaslone za izboljšanje rentgenskih žarkov, ki lahko močno izboljša občutljivost rentgenske pretvorbe v optične slike, izboljša jasnost rentgenskih filmov in močno zmanjša odmerek izpostavljenosti rentgenskim žarkom človeškemu telesu (za več kot 50%).
Terbijse uporablja tudi kot aktivator v belem LED fosforju, ki jo vzbudi modra svetloba za novo polprevodniško razsvetljavo. Uporablja se lahko za proizvodnjo optičnih kristalnih fosforjev magneta iz aluminija z magnetom z uporabo modre svetlobe kot vzbujevalne svetlobne vire, ustvarjena fluorescenca pa mešamo z vzbujevalno svetlobo, da nastane čista bela svetloba.
Elektroluminiscenčni materiali, izdelani iz terbija, vključujejo predvsem cinkov sulfidni zeleni fluorescenčni prah s terbijem kot aktivatorjem. Pod ultravijoličnim obsevanjem lahko organski kompleksi terbija oddajajo močno zeleno fluorescenco in se lahko uporabljajo kot tanki film elektroluminiscentni materiali. Čeprav je bil pri preučevanju redkih zemeljskih organskih kompleksnih elektroluminiscentnih tankih filmov dosežen pomemben napredek, je še vedno nekaj vrzeli iz praktičnosti, raziskave o redkih zemeljskih organskih kompleksnih elektroluminiscentnih tankih filmih in napravah pa so še vedno v globini.
Fluorescenčne značilnosti terbija se uporabljajo tudi kot fluorescenčne sonde. Interakcija med kompleksom ofloksacina terbija (TB3+) in deoksiribonukleinsko kislino (DNK) smo preučevali z uporabo fluorescenčne in absorpcijske spektra, kot je fluorescenčna sonda ofloksacina terbija (TB3+). Rezultati so pokazali, da lahko sonda ofloksacina TB3+tvori vezavo utora z molekulami DNK, deoksiribonukleinska kislina pa lahko znatno poveča fluorescenco sistema ofloksacina TB3+. Na podlagi te spremembe je mogoče določiti deoksiribonukleinsko kislino.
Za magneto optične materiale
Materiali z Faradayjevim učinkom, znani tudi kot magneto-optični materiali, se pogosto uporabljajo v laserjih in drugih optičnih napravah. Obstajata dve pogosti vrsti magnetnih optičnih materialov: magnetni optični kristali in magneto optično steklo. Med njimi imajo magneto-optični kristali (na primer železov granat Yttrium in terbijev galij) prednosti nastavljive delovne frekvence in visoke toplotne stabilnosti, vendar so drage in težko izdelovati. Poleg tega imajo številni magneto-optični kristali z visokimi koti vrtenja Faraday visoko absorpcijo v območju kratkega valov, kar omejuje njihovo uporabo. V primerjavi z magnetnimi optičnimi kristali ima magneto optično steklo prednost z visoko prepustnostjo in ga je enostavno izdelati v velike bloke ali vlakna. Trenutno so magneto-optična očala z visokim faradayjevim učinkom večinoma redki zemeljski ionski dopirani očali.
Uporablja se za magneto optične shranjevanje
V zadnjih letih se s hitrim razvojem multimedijske in pisarniške avtomatizacije povečuje povpraševanje po novih magnetnih diskih z visoko zmogljivostjo. Za izdelavo visokozmogljivih magnetnih optičnih diskov so bili uporabljeni amorfni kovinski terbium prehodni zlitini. Med njimi ima TBFeco Alloy Thin Film najboljšo predstavo. Magneto-optični materiali na osnovi terbija so bili proizvedeni v velikem obsegu, magneto-optični diski, izdelani iz njih, pa se uporabljajo kot računalniške komponente shranjevanja, s pomnilniško zmogljivostjo pa za 10-15-krat. Imajo prednosti velike zmogljivosti in hitrosti dostopa do hitrega dostopa in jih je mogoče obrisati in prevleči več deset tisočkrat, ko se uporablja za optične diske z visoko gostoto. So pomembni materiali v elektronski tehnologiji za shranjevanje informacij. Najpogosteje uporabljen magneto-optični material v vidnem in skoraj infrardečem pasu je enojni kristal Terbium Gallium Garnet (TGG), ki je najboljši magneto-optični material za izdelavo rotatorjev in izolatorjev Faraday.
Za magneto optično steklo
Optično steklo Faraday Magneto ima dobro preglednost in izotropijo v vidnih in infrardečih regijah ter lahko tvori različne zapletene oblike. Izdelava je enostavno izdelati izdelke z velikimi velikosti in jih je mogoče vleči v optična vlakna. Zato ima široke možnosti uporabe v magnetnih optičnih napravah, kot so magnetni optični izolatorji, magnetni optični modulatorji in optični senzorji iz vlaken. Zaradi velikega magnetnega trenutka in majhnega absorpcijskega koeficienta v vidnem in infrardečem območju so TB3+ioni v magnetnih optičnih očalih pogosto uporabljeni redki zemeljski ioni.
Terbium disprosium feromagnetostrictivna zlitina
Ob koncu 20. stoletja se je z nenehnim poglabljanjem svetovne tehnološke revolucije hitro pojavljalo novi redki materiali za uporabo Zemlje. Leta 1984 so leta 1984 Iowa State University, laboratorij Ames ameriškega ministrstva za energijo in ameriški raziskovalni center za mornariško orožje (iz katerega je prišlo glavno osebje poznejše uveljavljene tehnološke korporacije Edge Technology (ET REMA)) sodelovali pri razvoju novega redkega zemeljskega inteligentnega materiala, in sicer terbijevega disprosium feromagnetičnega magnetnega materiala. Ta nov inteligentni material ima odlične značilnosti hitrega pretvorbe električne energije v mehansko energijo. Podvodni in elektroakustični pretvorniki tega velikanskega magnetostriktivnega materiala so bili uspešno konfigurirani v mornariški opremi, zvočniki za odkrivanje vrtin, sistemi za nadzor hrupa in vibracij ter sistemi za raziskovanje oceana ter podzemne komunikacijske sisteme. Tako je takoj, ko se je rodil magnetostriktivni material terbijevega disprozija, prejel široko pozornost iz industrializiranih držav po vsem svetu. Edge Technologies v Združenih državah Amerike so leta 1989 začele proizvajati terbium disprosium železno magnetostriktivno materiale in jih poimenovati Terfenol D. Nato so Švedska, Japonska, Rusija, Združeno kraljestvo in Avstralija razvili tudi terbium disprosium orjaški magnostriktivni materiali.
Iz zgodovine razvoja tega gradiva v Združenih državah Amerike sta tako izum gradiva kot njene zgodnje monopolne aplikacije neposredno povezana z vojaško industrijo (kot je mornarica). Čeprav kitajski vojaški in obrambni oddelki postopoma krepijo svoje razumevanje tega gradiva. Vendar pa bo z znatno izboljšanje celovite nacionalne moči Kitajske povpraševanje po doseganju vojaške konkurenčne strategije 21. stoletja in izboljšanju ravni opreme vsekakor zelo nujno. Zato bo zgodovinska nuja široko razširjena uporaba terbijevega disprozija železovega magnetostriktivnega materiala s strani vojaških in nacionalnih obrambnih oddelkov.
Skratka, številne odlične lastnostiterbijNaj bo nepogrešljiv član številnih funkcionalnih materialov in nenadomestljivega položaja v nekaterih aplikacijskih poljih. Toda zaradi visoke cene terbija so ljudje preučevali, kako se izogniti in zmanjšati uporabo terbija, da bi zmanjšali proizvodne stroške. Na primer, redki zemeljski magneto-optični materiali bi morali čim bolj uporabljati tudi nizkocenovno disprozijsko kobalt ali gadolinij terbijev kobalt; Poskusite zmanjšati vsebnost terbija v zelenem fluorescenčnem prahu, ki ga je treba uporabiti. Cena je postala pomemben dejavnik, ki omejuje široko uporabo terbija. Toda mnogi funkcionalni materiali ne morejo brez tega, zato se moramo držati načela "Uporaba dobrega jekla na rezilu" in poskusiti čim bolj shraniti uporabo terbija.
Čas objave: avgust-07-2023