Uporaba oksidov redkih zemelj za izdelavo fluorescenčnih stekel
Uporaba oksidov redkih zemelj za izdelavo fluorescenčnih stekel
Uporaba oksidov redkih zemelj za izdelavo fluorescenčnih stekel
vir: AZoMUporaba elementov redkih zemeljUveljavljene industrije, kot so katalizatorji, proizvodnja stekla, razsvetljava in metalurgija, že dolgo uporabljajo elemente redkih zemelj. Te industrije skupaj predstavljajo 59 % celotne svetovne potrošnje. Zdaj novejša, hitro rastoča področja, kot so zlitine baterij, keramika in trajni magneti, prav tako uporabljajo redke zemeljske elemente, kar predstavlja preostalih 41 %.Elementi redkih zemelj v proizvodnji steklaNa področju proizvodnje stekla se oksidi redkih zemelj že dolgo proučujejo. Natančneje, kako se lahko spremenijo lastnosti stekla z dodatkom teh spojin. Nemški znanstvenik po imenu Drossbach je začel to delo v 19. stoletju, ko je patentiral in izdelal mešanico oksidov redkih zemelj za razbarvanje stekla.Čeprav v surovi obliki z drugimi oksidi redkih zemelj, je bila to prva komercialna uporaba cerija. Crookes iz Anglije je leta 1912 pokazal, da je cerij odličen za absorpcijo ultravijoličnega sevanja brez obarvanja. Zaradi tega je zelo uporaben za zaščitna očala.Erbij, iterbij in neodim so najbolj razširjeni REE v steklu. Optična komunikacija v veliki meri uporablja silicijeva vlakna, dopirana z erbijem; Pri obdelavi inženirskih materialov se uporabljajo vlakna iz silicijevega dioksida, dopirana z iterbijem, in stekleni laserji, ki se uporabljajo za inercialno fuzijo, uporabljajo neodim. Sposobnost spreminjanja fluorescentnih lastnosti stekla je ena najpomembnejših uporab REO v steklu.Fluorescentne lastnosti oksidov redkih zemeljFluorescentno steklo je edinstveno v tem, da je pod vidno svetlobo videti običajno in lahko oddaja žive barve, ko ga vzbujajo določene valovne dolžine. Fluorescentno steklo ima veliko aplikacij, od medicinskega slikanja in biomedicinskih raziskav do testiranja medijev, risb in umetniških steklenih emajlov.Fluorescenca se lahko obdrži z uporabo REO, neposredno vključenih v stekleno matrico med taljenjem. Drugi stekleni materiali s samo fluorescenčno prevleko pogosto odpovejo.Med proizvodnjo uvedba ionov redkih zemelj v strukturo povzroči fluorescenco optičnega stekla. Elektroni REE se dvignejo v vzbujeno stanje, ko se vhodni vir energije uporabi za neposredno vzbujanje teh aktivnih ionov. Emisija svetlobe daljše valovne dolžine in nižje energije vrne vzbujeno stanje v osnovno stanje.V industrijskih procesih je to še posebej uporabno, saj omogoča vstavljanje anorganskih steklenih mikrokroglic v serijo za identifikacijo proizvajalca in številko serije za številne vrste izdelkov.Mikrokroglice ne vplivajo na transport izdelka, vendar se ob ultravijolični svetlobi na serijo ustvari posebna barva svetlobe, ki omogoča natančno določitev izvora materiala. To je mogoče z vsemi vrstami materialov, vključno s prahom, plastiko, papirjem in tekočinami.Ogromna raznolikost je zagotovljena v mikrosferah s spreminjanjem števila parametrov, kot so natančno razmerje različnih REO, velikost delcev, porazdelitev velikosti delcev, kemična sestava, fluorescenčne lastnosti, barva, magnetne lastnosti in radioaktivnost.Prav tako je koristno proizvajati fluorescentne mikrosfere iz stekla, saj jih je mogoče v različnih stopnjah dopirati z REO, vzdržijo visoke temperature, visoke obremenitve in so kemično inertne. V primerjavi s polimeri so na vseh teh področjih superiorni, kar omogoča njihovo uporabo v bistveno nižjih koncentracijah v izdelkih.Relativno nizka topnost REO v silicijevem steklu je ena od možnih omejitev, saj lahko to povzroči nastanek grozdov redkih zemelj, zlasti če je koncentracija dopinga večja od ravnotežne topnosti, in zahteva posebne ukrepe za zatiranje nastajanja grozdov.
