Vipengele adimu vya ardhini muhimu kwa ajili ya maendeleo ya teknolojia ya juu kama vile nishati mpya na nyenzo, na zina thamani kubwa ya matumizi katika nyanja kama vile anga, ulinzi wa taifa na sekta ya kijeshi. Matokeo ya vita vya kisasa yanaonyesha kuwa silaha za adimu zinatawala uwanja wa vita, faida za kiteknolojia adimu zinawakilisha faida za kiteknolojia za kijeshi, na kuwa na rasilimali kunahakikishwa. Kwa hivyo, ardhi adimu pia zimekuwa rasilimali za kimkakati ambazo uchumi mkuu kote ulimwenguni hushindania, na mikakati kuu ya malighafi kama vile ardhi adimu mara nyingi huibuka kwa mikakati ya kitaifa. Ulaya, Japan, Marekani na nchi nyingine na maeneo huzingatia zaidi nyenzo muhimu kama vile dunia adimu. Mnamo 2008, nyenzo adimu za ardhi ziliorodheshwa kama "mkakati wa nyenzo muhimu" na Idara ya Nishati ya Merika; Mwanzoni mwa 2010, Umoja wa Ulaya ulitangaza kuanzishwa kwa hifadhi ya kimkakati ya ardhi adimu; Mnamo 2007, Wizara ya Elimu, Utamaduni, Sayansi na Teknolojia ya Japani, pamoja na Wizara ya Uchumi, Viwanda na Teknolojia, tayari ilikuwa imependekeza "Mpango wa Mkakati wa Kipengele" na mpango wa " Nyenzo Adimu za Metal Alternative". Wamechukua hatua na sera endelevu katika hifadhi ya rasilimali, maendeleo ya kiteknolojia, upatikanaji wa rasilimali, na utafutaji wa nyenzo mbadala. Kuanzia kwenye makala haya, mhariri atatambulisha kwa kina misheni muhimu na hata ya lazima ya maendeleo ya kihistoria na majukumu ya vipengele hivi adimu vya dunia.
Terbium iko katika jamii ya dunia nzito adimu, yenye wingi mdogo katika ukoko wa Dunia kwa 1.1 ppm tu.Oksidi ya Terbiuminachukua chini ya 0.01% ya jumla ya ardhi adimu. Hata katika aina ya ioni ya juu ya yttrium ore nzito adimu ya ardhi yenye maudhui ya juu zaidi ya terbium, maudhui ya terbium yanachangia tu 1.1-1.2% ya jumla ya dunia adimu, ikionyesha kuwa ni ya kategoria ya "maudhui" ya vipengele adimu vya dunia. Terbium ni chuma cha kijivu cha fedha na ductility na texture kiasi laini, ambayo inaweza kukatwa wazi kwa kisu; Kiwango myeyuko 1360 ℃, kiwango mchemko 3123 ℃, msongamano 8229 4kg/m3. Kwa zaidi ya miaka 100 tangu ugunduzi wa terbium mwaka wa 1843, uhaba wake na thamani imezuia matumizi yake ya vitendo kwa muda mrefu. Ni katika miaka 30 tu iliyopita ambapo terbium imeonyesha talanta yake ya kipekee.
Ugunduzi wa Terbium
Wakati huo huo wakatilanthanumiligunduliwa, Karl G. Mosander wa Uswidi alichambua kilichogunduliwa hapo awaliyttriumna kuchapisha ripoti mnamo 1842, ikifafanua kwamba ardhi ya yttrium iliyogunduliwa hapo awali haikuwa oksidi ya msingi, lakini oksidi ya vitu vitatu. Mnamo 1843, Mossander aligundua elementi terbium kupitia utafiti wake juu ya ardhi ya yttrium. Bado akamtaja mmoja wao yttrium dunia na mmoja waooksidi ya erbium. Haikuwa hadi 1877 ambapo iliitwa rasmi terbium, na alama ya kipengele Tb. Jina lake linatokana na chanzo sawa na yttrium, kinachotoka katika kijiji cha Ytterby karibu na Stockholm, Uswidi, ambapo madini ya yttrium yaligunduliwa kwa mara ya kwanza. Ugunduzi wa terbium na vipengele vingine viwili, lanthanum na erbium, ulifungua mlango wa pili wa ugunduzi wa vipengele adimu vya dunia, kuashiria hatua ya pili ya ugunduzi wao. Ilisafishwa kwa mara ya kwanza na G. Urban mnamo 1905.
Mossander
Utumiaji wa terbium
Maombi yaterbiumzaidi inahusisha nyanja za teknolojia ya juu, ambayo ni teknolojia ya kina na miradi ya kisasa ya maarifa, pamoja na miradi yenye manufaa makubwa ya kiuchumi, yenye matarajio ya kuvutia ya maendeleo. Maeneo makuu ya matumizi ni pamoja na: (1) kutumika kwa njia ya mchanganyiko wa ardhi adimu. Kwa mfano, inatumika kama mbolea ya mchanganyiko adimu na kiongeza cha chakula kwa kilimo. (2) Kiamilisho cha poda ya kijani katika poda tatu za msingi za fluorescent. Nyenzo za kisasa za optoelectronic zinahitaji matumizi ya rangi tatu za msingi za fosforasi, ambazo ni nyekundu, kijani, na bluu, ambazo zinaweza kutumika kuunganisha rangi mbalimbali. Na terbium ni sehemu ya lazima katika poda nyingi za kijani kibichi zenye ubora wa juu. (3) Inatumika kama nyenzo ya uhifadhi wa macho ya magneto. Filamu nyembamba za aloi ya metali ya amofasi ya terbium zimetumika kutengeneza diski za macho za magneto zenye utendaji wa juu. (4) Kutengeneza glasi ya macho ya magneto. Kioo cha mzunguko cha Faraday kilicho na terbium ni nyenzo muhimu kwa utengenezaji wa vizunguko, vitenganishi, na vizunguzo katika teknolojia ya leza. (5) Ukuzaji na ukuzaji wa aloi ya terbium dysprosium ferromagnetostrictive (TerFenol) kumefungua programu mpya za terbium.
Kwa kilimo na ufugaji
Ardhi adimu terbiuminaweza kuboresha ubora wa mazao na kuongeza kasi ya usanisinuru ndani ya safu fulani ya mkusanyiko. Mchanganyiko wa terbium una shughuli nyingi za kibaolojia, na tata za terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, zina athari nzuri ya antibacterial na baktericidal kwa Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis na Escherichia coli, yenye antibacterial ya wigo mpana. mali. Utafiti wa tata hizi hutoa mwelekeo mpya wa utafiti kwa dawa za kisasa za kuua bakteria.
Inatumika katika uwanja wa luminescence
Nyenzo za kisasa za optoelectronic zinahitaji matumizi ya rangi tatu za msingi za fosforasi, ambazo ni nyekundu, kijani, na bluu, ambazo zinaweza kutumika kuunganisha rangi mbalimbali. Na terbium ni sehemu ya lazima katika poda nyingi za kijani kibichi zenye ubora wa juu. Ikiwa kuzaliwa kwa poda nyekundu ya fluorescent ya rangi ya nadra ya dunia kumechochea mahitaji ya yttrium na europium, basi utumiaji na ukuzaji wa terbium umekuzwa na poda ya msingi ya rangi tatu ya kijani kibichi kwa taa. Mapema miaka ya 1980, Philips alivumbua taa ya kwanza ya umeme ya kuokoa nishati ya kwanza ulimwenguni na kuitangaza haraka ulimwenguni. Tb3+ioni zinaweza kutoa mwanga wa kijani wenye urefu wa mawimbi wa 545nm, na karibu poda zote adimu za kijani kibichi za fluorescent hutumia terbium kama kiamsha.
Poda ya kijani kibichi inayotumika kwa mirija ya rangi ya cathode ray ya TV (CRTs) daima imekuwa ikiegemezwa zaidi kwenye salfidi ya zinki ya bei nafuu na yenye ufanisi, lakini poda ya terbium imekuwa ikitumika kama makadirio ya rangi ya poda ya kijani ya TV, kama vile Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, na LaOBr: Tb3+. Pamoja na maendeleo ya televisheni kubwa ya ubora wa juu (HDTV), poda za kijani za fluorescent za utendaji wa juu kwa CRTs pia zinatengenezwa. Kwa mfano, poda ya mseto ya kijani ya fluorescent imetengenezwa nje ya nchi, inayojumuisha Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, na Y2SiO5: Tb3+, ambayo ina ufanisi bora wa luminescence katika msongamano wa juu wa sasa.
Poda ya jadi ya X-ray ya fluorescent ni tungstate ya kalsiamu. Katika miaka ya 1970 na 1980, poda adimu za fluorescent kwa skrini za uhamasishaji zilitengenezwa, kama vile terbium iliyowashwa na oksidi ya sulfidi ya terbium, oksidi ya bromidi ya terbium (kwa skrini za kijani), na terbium iliyowashwa na oksidi ya yttrium sulfidi. Ikilinganishwa na tungstate ya kalsiamu, poda ya umeme adimu ya ardhi inaweza kupunguza muda wa miale ya X-ray kwa wagonjwa kwa 80%, kuboresha utatuzi wa filamu za X-ray, kupanua maisha ya mirija ya X-ray, na kupunguza matumizi ya nishati. Terbium pia hutumika kama kiwezesha poda ya umeme kwa skrini za matibabu za uboreshaji wa X-ray, ambayo inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa usikivu wa ubadilishaji wa X-ray kuwa picha za macho, kuboresha uwazi wa filamu za X-ray, na kupunguza kwa kiasi kikubwa kipimo cha X-ray. mionzi kwa mwili wa binadamu (zaidi ya 50%).
Terbiumpia hutumika kama kiamsha katika fosforasi nyeupe ya LED iliyosisimuliwa na mwanga wa bluu kwa taa mpya ya semiconductor. Inaweza kutumika kutengeneza terbium aluminium magneto optical crystal phosphors, kwa kutumia diodi zinazotoa mwanga wa buluu kama vyanzo vya mwanga vya msisimko, na fluorescence inayozalishwa huchanganywa na mwanga wa msisimko ili kutoa mwanga mweupe safi.
Nyenzo za elektroluminiki zinazotengenezwa kutoka terbium hasa ni pamoja na poda ya kijani ya salfidi ya fluorescent na terbium kama kiwezeshaji. Chini ya mnururisho wa urujuanimno, chale za kikaboni za terbium zinaweza kutoa umeme wa kijani kibichi na zinaweza kutumika kama nyenzo nyembamba za elektroluminiki za filamu. Ijapokuwa maendeleo makubwa yamepatikana katika utafiti wa filamu adimu za kikaboni cha elektroluminescent, bado kuna pengo fulani kutoka kwa vitendo, na utafiti juu ya filamu na vifaa adimu vya kikaboni cha elektroluminiki bado uko katika kina.
Sifa za fluorescence za terbium pia hutumiwa kama vichunguzi vya umeme. Mwingiliano kati ya ofloxacin terbium (Tb3+) changamano na asidi deoxyribonucleic (DNA) ulichunguzwa kwa kutumia mwanga wa fluorescence na ufyonzaji, kama vile uchunguzi wa fluorescence wa ofloxacin terbium (Tb3+). Matokeo yalionyesha kuwa probe ya ofloxacin Tb3+ inaweza kutengeneza kijito kinachofunga chembe chembe za DNA, na asidi ya deoxyribonucleic inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa fluorescence ya mfumo wa ofloxacin Tb3+. Kulingana na mabadiliko haya, asidi ya deoxyribonucleic inaweza kuamua.
Kwa vifaa vya macho vya magneto
Nyenzo zenye athari ya Faraday, pia hujulikana kama nyenzo za magneto-optical, hutumiwa sana katika leza na vifaa vingine vya macho. Kuna aina mbili za kawaida za vifaa vya macho vya magneto: fuwele za macho za magneto na kioo cha macho cha magneto. Miongoni mwao, fuwele za magneto-optical (kama vile garnet ya chuma ya yttrium na terbium gallium garnet) zina faida za mzunguko wa uendeshaji unaoweza kubadilishwa na utulivu wa juu wa mafuta, lakini ni ghali na ni vigumu kutengeneza. Kwa kuongeza, fuwele nyingi za magneto-macho zilizo na pembe za juu za mzunguko wa Faraday zina unyonyaji wa juu katika safu fupi ya mawimbi, ambayo hupunguza matumizi yao. Ikilinganishwa na fuwele za macho za magneto, glasi ya macho ya magneto ina faida ya upitishaji wa juu na ni rahisi kufanywa kuwa vitalu vikubwa au nyuzi. Kwa sasa, glasi za magneto-macho zenye athari ya juu ya Faraday ni glasi adimu za ioni za ardhini.
Inatumika kwa vifaa vya uhifadhi wa macho ya magneto
Katika miaka ya hivi karibuni, pamoja na maendeleo ya haraka ya multimedia na otomatiki ya ofisi, mahitaji ya diski mpya zenye uwezo wa juu yamekuwa yakiongezeka. Filamu nyembamba za aloi ya metali ya amofasi ya terbium zimetumika kutengeneza diski za macho za magneto zenye utendaji wa juu. Miongoni mwao, filamu nyembamba ya TbFeCo ina utendaji bora zaidi. Nyenzo za magneto-optical za Terbium zimezalishwa kwa kiwango kikubwa, na diski za magneto-optical zilizofanywa kutoka kwao hutumiwa kama vipengele vya kuhifadhi kompyuta, na uwezo wa kuhifadhi umeongezeka kwa mara 10-15. Zina faida za uwezo mkubwa na kasi ya ufikiaji wa haraka, na zinaweza kufutwa na kupakwa makumi ya maelfu ya nyakati zinapotumika kwa diski za macho zenye msongamano mkubwa. Ni nyenzo muhimu katika teknolojia ya kuhifadhi habari za elektroniki. Nyenzo ya magneto-optical inayotumika zaidi katika bendi zinazoonekana na karibu na infrared ni fuwele moja ya Terbium Gallium Garnet (TGG), ambayo ni nyenzo bora zaidi ya magneto-optical kwa ajili ya kutengeneza vizunguzo na vitenga vya Faraday.
Kwa kioo cha macho cha magneto
Kioo cha macho cha Faraday magneto kina uwazi mzuri na isotropy katika maeneo yanayoonekana na ya infrared, na inaweza kuunda maumbo mbalimbali changamano. Ni rahisi kuzalisha bidhaa za ukubwa mkubwa na inaweza kuvutwa kwenye nyuzi za macho. Kwa hivyo, ina matarajio mapana ya matumizi katika vifaa vya macho vya magneto kama vile vitenganishi vya macho vya magneto, vidhibiti vya macho vya magneto, na vitambuzi vya sasa vya nyuzi macho. Kwa sababu ya muda wake mkubwa wa sumaku na mgawo wake mdogo wa kufyonzwa katika masafa yanayoonekana na ya infrared, ioni za Tb3+ zimekuwa ani za nadra za dunia zinazotumika katika miwani ya macho ya magneto.
Terbium dysprosium aloi ya ferromagnetostrictive
Mwishoni mwa karne ya 20, kwa kuendelea kukua kwa mapinduzi ya teknolojia ya dunia, nyenzo mpya za matumizi ya ardhi adimu zilikuwa zikijitokeza kwa kasi. Mnamo 1984, Chuo Kikuu cha Jimbo la Iowa, Maabara ya Ames ya Idara ya Nishati ya Merika, na Kituo cha Utafiti cha Silaha za Uso wa Jeshi la Merika (ambapo wafanyikazi wakuu wa Shirika la Teknolojia la Edge (ET REMA) walitoka baadaye) walishirikiana kuunda mpya adimu. dunia akili nyenzo, yaani terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive nyenzo. Nyenzo hii mpya ya akili ina sifa bora za kubadilisha haraka nishati ya umeme kuwa nishati ya mitambo. Transducers za chini ya maji na za kielektroniki zilizotengenezwa kwa nyenzo hii kubwa ya sumaku zimesanidiwa kwa ufanisi katika vifaa vya majini, spika za kutambua kisima cha mafuta, mifumo ya kudhibiti kelele na mtetemo, na uchunguzi wa bahari na mifumo ya mawasiliano ya chini ya ardhi. Kwa hivyo, mara tu nyenzo kubwa ya magnetostrictive ya chuma ya terbium dysprosium ilipozaliwa, ilipokea umakini mkubwa kutoka kwa nchi zilizoendelea kiviwanda kote ulimwenguni. Edge Technologies nchini Marekani ilianza kuzalisha terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials mwaka 1989 na kuvipa jina la Terfenol D. Baadaye, Sweden, Japan, Russia, Uingereza, na Australia pia zilitengeneza terbium dysprosium iron giant magnetostrictive materials.
Kutoka kwa historia ya maendeleo ya nyenzo hii nchini Marekani, uvumbuzi wa nyenzo na matumizi yake ya awali ya ukiritimba yanahusiana moja kwa moja na sekta ya kijeshi (kama vile navy). Ingawa idara za kijeshi na ulinzi za China zinaimarisha hatua kwa hatua uelewa wao wa nyenzo hii. Hata hivyo, pamoja na kuimarishwa kwa kiasi kikubwa kwa nguvu za kitaifa za China, hitaji la kufikia mkakati wa ushindani wa kijeshi wa karne ya 21 na kuboresha viwango vya vifaa bila shaka litakuwa la dharura sana. Kwa hiyo, matumizi makubwa ya vifaa vya magnetostrictive vya chuma vya terbium dysprosium na idara za ulinzi wa kijeshi na kitaifa itakuwa hitaji la kihistoria.
Kwa kifupi, mali nyingi bora zaterbiumifanye kuwa mwanachama wa lazima wa nyenzo nyingi za kazi na nafasi isiyoweza kubadilishwa katika nyanja zingine za programu. Hata hivyo, kutokana na bei ya juu ya terbium, watu wamekuwa wakijifunza jinsi ya kuepuka na kupunguza matumizi ya terbium ili kupunguza gharama za uzalishaji. Kwa mfano, vifaa vya nadra vya magneto-optical duniani vinapaswa pia kutumia cobalt ya chuma ya dysprosium ya gharama nafuu au gadolinium terbium cobalt iwezekanavyo; Jaribu kupunguza maudhui ya terbium katika poda ya kijani ya fluorescent ambayo lazima itumike. Bei imekuwa sababu muhimu inayozuia matumizi mengi ya terbium. Lakini vifaa vingi vya kazi haviwezi kufanya bila hiyo, kwa hiyo tunapaswa kuzingatia kanuni ya "kutumia chuma nzuri kwenye blade" na jaribu kuokoa matumizi ya terbium iwezekanavyo.
Muda wa kutuma: Aug-07-2023