Sällsynta jordartsnanomaterial Sällsynta jordartselement har unika 4F -underlager elektroniska strukturer, stort atommagnetiskt ögonblick, stark snurrbanekoppling och andra egenskaper, vilket resulterar i mycket rika optiska, elektriska, magnetiska och andra egenskaper. De är oundgängliga strategiska material för länder runt om i världen för att omvandla traditionella industrier och utveckla högteknologiska och är kända som "Treasure House of New Materials".
Förutom dess tillämpningar inom traditionella områden som metallurgiska maskiner, petrokemikalier, glaskeramik och lätta textilier,sällsynta jordarär också viktiga stödmaterial inom tillväxtfält som ren energi, stora fordon, nya energifordon, halvledarbelysning och nya skärmar, nära relaterade till människoliv.
Efter decennier av utveckling har fokusen på sällsynt jordarts relaterad forskning på motsvarande sätt förändrats från smältning och separering av enstaka sällsynta jordar med hög renhet till de högteknologiska tillämpningarna av sällsynta jordar inom magnetism, optik, elektricitet, energilagring, katalys, biomedicin och andra fält. Å ena sidan finns det en större trend mot sällsynta jordarts sammansatta material i materialsystemet; Å andra sidan är det mer fokuserat på lågdimensionella funktionella kristallmaterial när det gäller morfologi. Speciellt med utvecklingen av modern nanovetenskap, som kombinerar de små effekterna, kvanteffekter, yteffekter och gränssnittseffekter av nanomaterial med de unika elektroniska lagerstrukturens egenskaper hos sällsynta jordelement, sällsynta jordnanomaterial uppvisar många nya egenskaper som skiljer sig från traditionella material, maximerar de utmärkta prestandan hos sällsynta jordartsmaterial och vidare expanderar sin tillämpning inom områdena för traditionella material och nybildande tillverkning.
För närvarande finns det främst följande mycket lovande sällsynta jordnanomaterial, nämligen sällsynta jordarts Nano självlysande material, sällsynta jordartsnano -katalytiska material, sällsynta jordartsmagnetiska material,nano ceriumoxidUltraviolett skärmmaterial och andra nano -funktionella material.
Nr 1Sällsynt jordnano självlysande material
01. Sällsynta jordarts organiska-oorganiska hybrid självlysande nanomaterial
Kompositmaterial kombinerar olika funktionella enheter på molekylnivå för att uppnå komplementära och optimerade funktioner. Organiskt oorganiskt hybridmaterial har funktionerna hos organiska och oorganiska komponenter, vilket visar god mekanisk stabilitet, flexibilitet, termisk stabilitet och utmärkt bearbetbarhet.
Sällsynt jordKomplex har många fördelar, såsom hög färg renhet, lång livslängd med upphetsat tillstånd, högt kvantutbyte och rika utsläppspektrumlinjer. De används allmänt inom många fält, såsom display, optisk vågledaramplifiering, solida tillståndslasrar, biomarkör och anti-förfalskning. Men den låga fototermiska stabiliteten och dåliga bearbetningsförmågan hos sällsynta jordartskomplex hindrar allvarligt deras tillämpning och marknadsföring. Att kombinera sällsynta jordartskomplex med oorganiska matriser med goda mekaniska egenskaper och stabilitet är ett effektivt sätt att förbättra de självlysande egenskaperna hos sällsynta jordartskomplex.
Sedan utvecklingen av sällsynta jordarts organiska oorganiska hybridmaterial visar deras utvecklingstrender följande egenskaper:
① Det hybridmaterial som erhållits med kemisk doping -metod har stabila aktiva komponenter, hög dopingmängd och enhetlig fördelning av komponenter;
② Omvandla från enstaka funktionella material till multifunktionella material, utveckla multifunktionella material för att göra sina applikationer mer omfattande;
③ Matrisen är mångfaldig, från främst kiseldioxid till olika substrat såsom titandioxid, organiska polymerer, leror och jonvätskor.
02. Vit LED -sällsynta jordarts självlysande material
Jämfört med befintliga belysningsteknologier har halvledarbelysningsprodukter som ljusmittande dioder (lysdioder) fördelar som lång livslängd, låg energiförbrukning, hög lysande effektivitet, kvicksilverfri, UV-fri och stabil drift. De betraktas som de "fjärde generationens ljuskälla" efter glödlampor, lysrör och höghållfast gasutsläppslampor (HID).
Vit LED består av chips, substrat, fosforer och förare. Sällsynta jordfluorescerande pulver spelar en avgörande roll i utförandet av vit LED. Under de senaste åren har en stor mängd forskningsarbete genomförts på vita LED -fosforer och utmärkta framsteg har gjorts:
① Utvecklingen av en ny typ av fosfor som upphetsar av Blue LED (460M) har genomfört doping- och modifieringsforskning på YAO2CE (YAG: CE) som används i blå LED -chips för att förbättra ljuseffektivitet och färgåtergivning;
② Utvecklingen av nya fluorescerande pulver som är upphetsade av ultraviolett ljus (400 m) eller ultraviolett ljus (360 mm) har systematiskt studerat sammansättningen, strukturen och spektrala egenskaperna hos röda och gröna blå fluorescerande pulver, liksom de olika förhållandena mellan de tre fluorescerande pulverna för att erhålla vitledd med olika färgtemperaturer;
③ Ytterligare arbete har genomförts av de grundläggande vetenskapliga frågorna i beredningsprocessen för fluorescerande pulver, såsom påverkan av beredningsprocessen på flödet, för att säkerställa kvaliteten och stabiliteten på det fluorescerande pulvret.
Dessutom antar vitt ljus LED huvudsakligen en blandad förpackningsprocess av fluorescerande pulver och silikon. På grund av den dåliga värmeledningsförmågan hos fluorescerande pulver, kommer enheten att värmas upp på grund av långvarig arbetstid, vilket leder till silikonåldring och förkortar enhetens livslängd. Detta problem är särskilt allvarligt i lysdioder med hög effekt. Fjärrförpackning är ett sätt att lösa detta problem genom att fästa lysrörspulver till underlaget och separera det från den blå LED -ljuskällan, vilket minskar effekten av värme som genereras av chipet på det luminescerande prestanda för det fluorescerande pulvret. Om sällsynta jordfluorescerande keramik har egenskaperna för hög värmeledningsförmåga, hög korrosionsbeständighet, hög stabilitet och utmärkt optisk utgångsprestanda, kan de bättre uppfylla applikationskraven för hög effektvit LED med hög energitäthet. Micro Nano -pulver med hög sintringsaktivitet och hög spridning har blivit en viktig förutsättning för framställning av hög transparens sällsynta jordartsoptisk funktionell keramik med hög optisk utgångsprestanda.
03.RARE JORD UPCONVERSION LUMINESCENT NANOMATERIALS
Upconversion Luminescens är en speciell typ av luminescensprocess som kännetecknas av absorptionen av flera lågenergifotoner med självlysande material och generering av fotonutsläpp med hög energi. Jämfört med traditionella organiska färgmolekyler eller kvantprickar har sällsynta jordskonvertering luminescerande nanomaterial många fördelar såsom stora anti -stokes -förändringar, smal emissionband, god stabilitet, låg toxicitet, hög vävnadspenetrationsdjup och låg spontan fluorescensinterferens. De har breda tillämpningsmöjligheter inom det biomedicinska området.
Under de senaste åren har sällsynta jordskonvertering självlysande nanomaterial gjort betydande framsteg inom syntes, ytmodifiering, ytfunktionalisering och biomedicinska tillämpningar. Människor förbättrar materialets luminescensprestanda genom att optimera deras sammansättning, fasstillstånd, storlek etc. vid nanoskala och kombinera kärn-/skalstrukturen för att minska luminescenskylningscentret för att öka övergångssannolikheten. Genom kemisk modifiering, etablera tekniker med god biokompatibilitet för att minska toxiciteten och utveckla avbildningsmetoder för uppkonvertering självlysande levande celler och in vivo; Utveckla effektiva och säkra biologiska kopplingsmetoder baserade på behoven hos olika tillämpningar (immundetekteringsceller, in vivo fluorescensavbildning, fotodynamisk terapi, fototermisk terapi, fotokontrollerade frisättningsläkemedel etc.).
Denna studie har en enorm tillämpningspotential och ekonomiska fördelar och har viktig vetenskaplig betydelse för utvecklingen av nanomedicin, främjande av människors hälsa och sociala framsteg.
Nr 2 Sällsynta jordar nano magnetiska material
Sällsynta jordens permanentmagnetmaterial har genomgått tre utvecklingssteg: SMCO5, SM2CO7 och ND2FE14B. Som ett snabbt släckt NDFEB -magnetpulver för bundna permanentmagnetmaterial, sträcker sig kornstorleken från 20 nm till 50 nm, vilket gör det till ett typiskt nanokristallint sällsynt magnetmaterial.
Sällsynta jordar nanomagnetiska material har egenskaperna hos liten storlek, enstaka domänstruktur och hög tvång. Användningen av magnetiska inspelningsmaterial kan förbättra signal-till-brusförhållandet och bildkvaliteten. På grund av dess lilla storlek och höga tillförlitlighet är dess användning i mikromotorsystem en viktig riktning för utvecklingen av den nya generationen av luftfarts-, flyg- och marina motorer. För magnetiskt minne, magnetisk vätska, jättemagnetmotståndsmaterial kan prestandan förbättras kraftigt, vilket gör att enheter blir högpresterande och miniatyriserade.
Nr 3Sällsynt jordnanokatalytiskt material
Sällsynta jordarts katalytiska material involverar nästan alla katalytiska reaktioner. På grund av yteffekter, volymeffekter och kvantstorlekseffekter har sällsynta jordnanoteknologi i allt högre grad väckt uppmärksamhet. I många kemiska reaktioner används sällsynta jordskatalysatorer. Om nanokatalysatorer för sällsynta jordar används kommer den katalytiska aktiviteten och effektiviteten att förbättras kraftigt.
Sällsynta jordnanokatalysatorer används vanligtvis vid petroleumkatalytisk sprickbildning och reningsbehandling av fordonsavgas. De vanligaste nanokatalytiska materialen med sällsynta jordar ärVD2ochLa2o3, som kan användas som katalysatorer och promotorer samt katalysatorbärare.
Nr.4Nano ceriumoxidultraviolett skärmmaterial
Nano Ceriumoxid är känd som den tredje generationens ultravioletta isoleringsmedel, med god isoleringseffekt och hög överföring. I kosmetika måste låg katalytisk aktivitet nano ceria användas som ett UV -isolerande medel. Därför är marknadsuppmärksamheten och erkännandet av nano -ceriumoxid ultraviolett skärmmaterial höga. Kontinuerlig förbättring av integrerad kretsintegration kräver nya material för integrerade kretstillverkningsprocesser. Nya material har högre krav för poleringsvätskor, och halvledarens sällsynta jordarts poleringsvätskor måste uppfylla detta krav, med snabbare poleringshastighet och mindre poleringsvolym. Nano sällsynta jordartsmaterial har en bred marknad.
Den betydande ökningen av bilägande har orsakat allvarlig luftföroreningar, och installationen av katalysatorer för avgasrening av bilar är det mest effektiva sättet att kontrollera avgasföroreningar. Nano cerium zirkoniumkompositoxider spelar en viktig roll för att förbättra kvaliteten på svansgasrening.
No.5 Övriga nano -funktionella material
01. Sällsynta jordar nano keramiska material
Nano keramiskt pulver kan minska sintringstemperaturen avsevärt, vilket är 200 ℃ ~ 300 ℃ lägre än för icke -nano keramiskt pulver med samma sammansättning. Att lägga till NANO CEO2 till keramik kan minska sintringstemperaturen, hämma gittertillväxten och förbättra keramikens täthet. Lägga till sällsynta jordartselement somY2o3, VD2, or La2o3 to Zro2Kan förhindra hög temperaturfasomvandling och brittning av ZRO2 och erhålla ZRO2-fasomvandling härdade keramiska strukturella material.
Elektronisk keramik (elektroniska sensorer, PTC -material, mikrovågsmaterial, kondensatorer, termistorer, etc.) framställda med ultrafin eller nanoskala CEO2, Y2O3,Nd2o3, SM2O3, etc. har förbättrade egenskaper för elektriska, termiska och stabilitet.
Att lägga till sällsynta jordaraktiverade fotokatalytiska kompositmaterial i glasyrformeln kan framställa sällsynta jordarts antibakteriella keramik.
02.Rare Earth Nano Thin Film Materials
Med utvecklingen av vetenskap och teknik blir prestandakraven för produkter allt strängare, vilket kräver ultra-fin, ultratunn, ultralät täthet och ultraling av produkter. För närvarande finns det tre huvudkategorier av sällsynta jordarts nano -filmer: sällsynta jordarts komplexa nanofilmer, sällsynta jordar oxid nano -filmer och sällsynta jordartslegeringsfilmer. Sällsynta jordar Nano -filmer spelar också viktiga roller inom informationsbranschen, katalys, energi, transport och livsmedicin.
Slutsats
Kina är ett stort land i sällsynta jordartsresurser. Utveckling och tillämpning av sällsynta jordartsnanomaterial är ett nytt sätt att effektivt använda sällsynta jordartsresurser. För att utvidga tillämpningsområdet för sällsynta jordar och främja utvecklingen av nya funktionella material, bör ett nytt teoretiskt system upprättas i materialteorin för att tillgodose forskningsbehovet vid nanoskala, göra sällsynta jordar nanomaterial att ha bättre prestanda och göra uppkomsten av nya egenskaper och funktioner möjliga.
Posttid: maj-29-2023