Sällsynta jordelementär oundgängliga för utveckling av högteknologiska som ny energi och material och har ett brett tillämpningsvärde inom områden som flyg-, nationell försvar och militärindustri. Resultaten av modern krigföring indikerar att sällsynta jordartsvapen dominerar slagfältet, sällsynta jordartstekniska fördelar representerar militära tekniska fördelar och att ha resurser garanteras. Därför har sällsynta jordar också blivit strategiska resurser som stora ekonomier runt om i världen tävlar om, och viktiga råmaterialstrategier som sällsynta jordar ökar ofta till nationella strategier. Europa, Japan, USA och andra länder och regioner ägnar mer uppmärksamhet åt nyckelmaterial som sällsynta jordar. År 2008 listades sällsynta jordmaterial som "nyckelmaterialstrategi" av USA: s energidepartement; I början av 2010 tillkännagav Europeiska unionen inrättandet av en strategisk reserv av sällsynta jordar; 2007 hade det japanska ministeriet för utbildning, kultur, vetenskap och teknik samt ministeriet för ekonomi, industri och teknik redan föreslagit "elementstrategiplanen" och "sällsynta metallalternativa" -planen ". De har vidtagit kontinuerliga åtgärder och policyer i resursreserver, teknisk framsteg, resursförvärv och sökandet efter alternativa material. Från och med den här artikeln kommer redaktören att införa i detalj de viktiga och till och med oumbärliga historiska utvecklingsuppdrag och roller för dessa sällsynta jordartselement.
Terbium tillhör kategorin tunga sällsynta jordar, med ett lågt överflöd i jordskorpan vid endast 1,1 ppm.Terbiumoxidstår för mindre än 0,01% av de totala sällsynta jordarna. Även i den höga yttriumjonstypen tunga sällsynta jordmalm med det högsta innehållet i terbium, står terbiuminnehållet endast för 1,1-1,2% av den totala sällsynta jorden, vilket indikerar att det tillhör den "ädla" kategorin av sällsynta jordarelement. Terbium är en silvergrå metall med duktilitet och relativt mjuk struktur, som kan skäras upp med en kniv; Smältpunkt 1360 ℃, kokpunkt 3123 ℃, densitet 8229 4 kg/m3. I över 100 år sedan upptäckten av Terbium 1843 har dess knapphet och värde förhindrat dess praktiska tillämpning under lång tid. Det är först under de senaste 30 åren som Terbium har visat sin unika talang.
Upptäckten av terbium
Under samma period dålantanupptäcktes, Karl G. Mosander från Sverige analyserade det ursprungligen upptäcktayttriumoch publicerade en rapport 1842 och klargjorde att den ursprungligen upptäckte Yttrium -jorden inte var en enda elementäroxid, utan en oxid av tre element. 1843 upptäckte Mossander elementet Terbium genom sin forskning på Yttrium Earth. Han namngav fortfarande en av dem yttrium jorden och en av demerbiumoxid. Det var först 1877 som det officiellt kallades Terbium, med elementsymbolen TB. Namnet kommer från samma källa som Yttrium, som härstammar från byn Ytterby nära Stockholm, Sverige, där Yttriummalm först upptäcktes. Upptäckten av terbium och två andra element, Lanthanum och Erbium, öppnade den andra dörren till upptäckten av sällsynta jordartselement och markerade det andra steget i deras upptäckt. Det renades först av G. Urban 1905.
Mossander
Applicering av terbium
Tillämpning avterbiumDet involverar mestadels högteknologiska fält, som är teknikintensiva och kunskapsintensiva banbrytande projekt, såväl som projekt med betydande ekonomiska fördelar, med attraktiva utvecklingsutsikter. De viktigaste tillämpningsområdena inkluderar: (1) som används i form av blandade sällsynta jordar. Till exempel används det som en sällsynt jordbruksgödsel och fodertillsats för jordbruk. (2) Aktivator för grönt pulver i tre primära fluorescerande pulver. Moderna optoelektroniska material kräver användning av tre grundfärger av fosforer, nämligen rött, grönt och blått, som kan användas för att syntetisera olika färger. Och terbium är en oundgänglig komponent i många högkvalitativa gröna fluorescerande pulver. (3) Används som ett magneto optiskt lagringsmaterial. Amorf metall terbiumövergångsmetalllegering tunna filmer har använts för att tillverka högpresterande magneto optiska skivor. (4) Tillverkning av magneto optiskt glas. Faraday roterande glas som innehåller terbium är ett viktigt material för tillverkning av rotatorer, isolatorer och cirkulatorer inom laserteknik. (5) Utvecklingen och utvecklingen av terbium dysprosium ferromagnetostrictive legering (terfenol) har öppnat nya applikationer för terbium.
För jordbruk och djurhållning
Sällsynt jordar TerbiumKan förbättra kvaliteten på grödor och öka fotosynteshastigheten inom ett visst koncentrationsområde. Komplexen av terbium har hög biologisk aktivitet, och de ternära komplexen av terbium, TB (ALA) 3Benim (Clo4) 3-3H2O, har goda antibakteriella och bakteriala effekter på Staphylococus aureus, Bacillus subtilis och Escherichia coli, med bred-spektrymeffekter på Staphylocus aureus, Bacillus subtilis och Escherichia coli, med bred-spektrymeffekter på Staphylocus aureus, Bacillus subtilis, och Escherichia coli, med bred-spektrymeffekter på Staphylocus aureus, Bacillus subtilis, och Escherichia coli, med bredspektrums antibakteriska egenskaper. Studien av dessa komplex ger en ny forskningsriktning för moderna bakteriedödande läkemedel.
Används inom området luminescens
Moderna optoelektroniska material kräver användning av tre grundfärger av fosforer, nämligen rött, grönt och blått, som kan användas för att syntetisera olika färger. Och terbium är en oundgänglig komponent i många högkvalitativa gröna fluorescerande pulver. Om födelsen av sällsynta jordarfärgs -TV -röda fluorescerande pulver har stimulerat efterfrågan på yttrium och europium, har applikationen och utvecklingen av terbium främjats av sällsynta jordar tre primärfärggrön fluorescerande pulver för lampor. I början av 1980-talet uppfann Philips världens första kompakta energibesparande lysrör och främjade snabbt den globalt. TB3+-joner kan avge grönt ljus med en våglängd av 545 nm, och nästan alla sällsynta jordgröna fluorescerande pulver använder terbium som aktivator.
Det gröna fluorescerande pulvret som används för färg -TV -katodstrålerör (CRT) har alltid huvudsakligen baserats på billig och effektiv zink -sulfid, men terbiumpulver har alltid använts som projiceringsfärg -TV -pulver, såsom Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+och LAOBR: TB3+. Med utvecklingen av stor skärm högupplöst tv (HDTV) utvecklas också högpresterande gröna fluorescerande pulver för CRT. Till exempel har ett hybridgrönt fluorescerande pulver utvecklats utomlands, bestående av Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+och Y2SIO5: TB3+, som har utmärkt luminescenseffektivitet vid hög strömtäthet.
Det traditionella röntgenfluorescerande pulvret är kalciumframstat. På 1970- och 1980 -talet utvecklades sällsynta jordarts fluorescerande pulver för sensibiliseringsskärmar, såsom terbiumaktiverade lanthanumsulfidoxid, terbiumaktiverade lanthanumbromidoxid (för gröna skärmar) och terbiumaktiverade yttriumsulfidoxid. Jämfört med kalciumvänt kan sällsynt fluorescerande pulver minska tiden för röntgenstrålning för patienter med 80%, förbättra upplösningen av röntgenfilmer, förlänga livslängden för röntgenrör och minska energiförbrukningen. Terbium används också som en fluorescerande pulveraktivator för medicinska röntgenförbättringsskärmar, vilket kan förbättra känsligheten för röntgenomvandling kraftigt till optiska bilder, förbättra tydligheten i röntgenfilmer och kraftigt minska exponeringsdosen för röntgenstrålar för människokroppen (med mer än 50%).
Terbiumanvänds också som aktivator i den vita LED -fosforen som är upphetsad av blått ljus för ny halvledarbelysning. Det kan användas för att producera terbium aluminiummagneto optiska kristallfosforer, med användning av blått ljus som emitterande dioder som excitationsljuskällor, och den genererade fluorescensen blandas med excitationsljuset för att producera rent vitt ljus.
De elektroluminescerande materialen tillverkade av terbium inkluderar huvudsakligen zinksulfidgrön fluorescerande pulver med terbium som aktivator. Under ultraviolett bestrålning kan organiska komplex av terbium avge stark grön fluorescens och kan användas som tunnfilmelektroluminescerande material. Även om betydande framsteg har gjorts i studien av sällsynta jordarts organiska komplexa elektroluminescerande tunna filmer, finns det fortfarande ett visst gap från praktiska, och forskning om sällsynta jordarts organiska komplexa elektroluminescerande tunna filmer och enheter är fortfarande djup.
Fluorescensegenskaperna för terbium används också som fluorescensprober. Interaktionen mellan ofloxacin terbium (TB3+) -komplex och deoxyribonukleinsyra (DNA) studerades med användning av fluorescens- och absorptionsspektra, såsom fluorescenssond av ofloxacin terbium (TB3+). Resultaten visade att Ofloxacin Tb3+-sond kan bilda en spårbindning med DNA -molekyler, och deoxyribonukleinsyra kan förbättra fluorescensen av ofloxacin -systemet. Baserat på denna förändring kan deoxyribonukleinsyra bestämmas.
För magneto optiska material
Material med Faraday-effekt, även känd som magneto-optiska material, används ofta i lasrar och andra optiska enheter. Det finns två vanliga typer av magneto optiska material: magneto optiska kristaller och magneto optiskt glas. Bland dem har magneto-optiska kristaller (såsom yttrium järngranat och terbium gallium granat) fördelarna med justerbar driftsfrekvens och hög termisk stabilitet, men de är dyra och svåra att tillverka. Dessutom har många magneto-optiska kristaller med höga Faraday-rotationsvinklar hög absorption i kortvågområdet, vilket begränsar deras användning. Jämfört med Magneto -optiska kristaller har Magneto Optical Glass fördelen med hög överföring och är lätt att göras till stora block eller fibrer. För närvarande är magneto-optiska glasögon med hög Faraday-effekt huvudsakligen sällsynta jordgopade glasögon.
Används för magneto optiska lagringsmaterial
Under de senaste åren, med den snabba utvecklingen av multimedia- och kontorsautomation, har efterfrågan på nya magnetiska skivor med hög kapacitet ökat. Amorf metall terbiumövergångsmetalllegering tunna filmer har använts för att tillverka högpresterande magneto optiska skivor. Bland dem har TBFECO -legeringens tunna film den bästa prestandan. Terbiumbaserade magneto-optiska material har producerats i stor skala, och magneto-optiska skivor gjorda av dem används som datalagringskomponenter, med lagringskapacitet ökat med 10-15 gånger. De har fördelarna med stor kapacitet och snabb åtkomsthastighet och kan torkas och belagas tiotusentals gånger när de används för optiska skivor med hög täthet. Det är viktiga material inom elektronisk informationslagringsteknik. Det mest använda magnetooptiska materialet i de synliga och nära infraröda banden är terbium gallium granat (TGG) enkelkristall, som är det bästa magnetooptiska materialet för att göra Faraday-rotatorer och isolatorer.
För magneto optiskt glas
Faraday Magneto Optical Glass har god transparens och isotropi i de synliga och infraröda regionerna och kan bilda olika komplexa former. Det är lätt att producera stora produkter och kan dras in i optiska fibrer. Därför har den breda tillämpningsmöjligheter i magneto optiska enheter som magneto optiska isolatorer, magneto optiska modulatorer och fiberoptiska strömsensorer. På grund av dess stora magnetiska ögonblick och små absorptionskoefficient i det synliga och infraröda området har TB3+-joner ofta använts sällsynta jordjoner i magneto optiska glas.
Terbium dysprosium ferromagnetostiktiv legering
I slutet av 1900 -talet, med den kontinuerliga fördjupningen av världens tekniska revolution, växte nya sällsynta jordartsmaterial snabbt. 1984, Iowa State University, Ames Laboratory vid US Department of Energy, och US Navy Surface Weapons Research Center (från vilket huvudpersonalen i det senare etablerade Edge Technology Corporation (ET REMA) kom) samarbetade för att utveckla ett nytt sällsynt intelligent material, nämligen terbiumdysprosium ferromagnetiska magnetostriktiva material. Detta nya intelligenta material har utmärkta egenskaper för att snabbt omvandla elektrisk energi till mekanisk energi. De undervattens- och elektroakustiska givarna gjorda av detta gigantiska magnetostiktiva material har framgångsrikt konfigurerats i marinutrustning, oljebrunnsdetekteringshögtalare, brus- och vibrationskontrollsystem och havsutforskning och underjordiska kommunikationssystem. Så snart Terbium dysprosium järnjätten magnetostiktivt material föddes, fick det omfattande uppmärksamhet från industrialiserade länder runt om i världen. Edge Technologies i USA började producera terbium dysprosium järnjätte magnetostiktiva material 1989 och utsåg dem till Terfenol D. därefter, Sverige, Japan, Ryssland, Storbritannien och Australien utvecklade också terbium dysprosium järngigantmagnetostiktande material.
Från historien om utvecklingen av detta material i USA är både uppfinningen av materialet och dess tidiga monopolistiska tillämpningar direkt relaterade till den militära industrin (som marinen). Även om Kinas militära och försvarsavdelningar gradvis stärker sin förståelse för detta material. Men med den betydande förbättringen av Kinas omfattande nationella styrka kommer efterfrågan på att uppnå en militär konkurrensstrategi från 2000 -talet och förbättra utrustningsnivåerna definitivt vara mycket brådskande. Därför kommer den utbredda användningen av Terbium dysprosium järnjätte magnetostiktiva material av militära och nationella försvarsavdelningar att vara en historisk nödvändighet.
Kort sagt, de många utmärkta egenskaperna hosterbiumGör det till en oumbärlig medlem av många funktionella material och en oerättlig position i vissa applikationsfält. På grund av det höga priset på terbium har emellertid människor studerat hur man undviker och minimerar användningen av terbium för att minska produktionskostnaderna. Till exempel bör sällsynta jordartsmagneto-optiska material också använda billiga dysprosiumjärn-kobolt eller gadolinium terbiumkobolt så mycket som möjligt; Försök att minska innehållet i terbium i det gröna fluorescerande pulvret som måste användas. Priset har blivit en viktig faktor som begränsar den utbredda användningen av terbium. Men många funktionella material kan inte klara sig utan det, så vi måste följa principen om att "använda bra stål på bladet" och försöka spara användningen av terbium så mycket som möjligt.
Posttid: aug-07-2023