Nanomaterials adimu za ardhi Vipengele adimu vya ardhi vina muundo wa kipekee wa 4f ndogo ya safu ya elektroniki, wakati mkubwa wa sumaku ya atomiki, muunganisho wenye nguvu wa obiti na sifa zingine, na kusababisha mali nyingi za macho, umeme, sumaku na zingine. Ni nyenzo za kimkakati za lazima kwa nchi kote ulimwenguni kubadilisha tasnia ya jadi na kukuza teknolojia ya hali ya juu, na zinajulikana kama "nyumba ya hazina ya nyenzo mpya".
Mbali na matumizi yake katika nyanja za kitamaduni kama vile mashine za metallurgiska, kemikali za petroli, keramik za glasi, na nguo nyepesi,ardhi adimupia ni nyenzo muhimu za usaidizi katika nyanja zinazoibuka kama vile nishati safi, magari makubwa, magari mapya ya nishati, taa za semicondukta, na maonyesho mapya, yanayohusiana kwa karibu na maisha ya binadamu.
Baada ya miongo kadhaa ya maendeleo, mwelekeo wa utafiti unaohusiana na dunia adimu umebadilika kwa usawa kutoka kwa kuyeyusha na kutenganishwa kwa ardhi adimu ya hali ya juu hadi matumizi ya hali ya juu ya ardhi adimu katika sumaku, macho, umeme, uhifadhi wa nishati, kichocheo, biomedicine, na nyanja zingine. Kwa upande mmoja, kuna mwelekeo mkubwa zaidi kuelekea nyenzo za mchanganyiko wa ardhi adimu katika mfumo wa nyenzo; Kwa upande mwingine, inalenga zaidi nyenzo za kioo za utendaji wa chini katika suala la mofolojia. Hasa na maendeleo ya nanoscience ya kisasa, kuchanganya athari za ukubwa mdogo, athari za quantum, athari za uso, na athari za interface ya nanomaterials na sifa za kipekee za muundo wa safu ya elektroniki ya vipengele adimu vya dunia, nanomaterials adimu za ardhi zinaonyesha mali nyingi za riwaya tofauti na vifaa vya jadi, na kuongeza. utendaji bora wa nyenzo adimu duniani, Na zaidi kupanua matumizi yake katika nyanja za vifaa vya jadi na viwanda mpya high-tech.
Kwa sasa, kuna nyenzo zifuatazo za nadra za nadra za ardhini, ambazo ni nadra duniani nano luminescent, nyenzo adimu za nano za kichocheo, nyenzo adimu za sumaku za nano.nano cerium oksidivifaa vya ulinzi wa ultraviolet, na vifaa vingine vya kazi vya nano.
No.1Nyenzo adimu za nano za luminescent za dunia
01. Rare earth organic-isokaboni luminescent lumineterials
Nyenzo za mchanganyiko huchanganya vitengo tofauti vya utendaji katika kiwango cha molekuli ili kufikia kazi zinazosaidiana na zilizoboreshwa. Nyenzo za mseto za isokaboni zina kazi za vipengele vya kikaboni na isokaboni, vinavyoonyesha uthabiti mzuri wa mitambo, kunyumbulika, utulivu wa joto na usindikaji bora.
Ardhi adimutata zina faida nyingi, kama vile ubora wa juu wa rangi, maisha marefu ya hali ya msisimko, mavuno mengi, na mistari tajiri ya mawigo. Zinatumika sana katika nyanja nyingi, kama vile onyesho, ukuzaji wa mwongozo wa mawimbi, leza za hali dhabiti, alama ya kibayolojia, na kuzuia ughushi. Hata hivyo, uthabiti wa chini wa jotoardhi na uchakataji duni wa chembe adimu za dunia huzuia kwa kiasi kikubwa utumiaji na ukuzaji wake. Kuchanganya tata za ardhi adimu na matrices ya isokaboni na mali nzuri ya mitambo na utulivu ni njia bora ya kuboresha mali ya luminescent ya complexes adimu ya dunia.
Tangu kutengenezwa kwa nyenzo adimu za mseto wa kikaboni isokaboni, mwelekeo wa ukuzaji wao unaonyesha sifa zifuatazo:
① Nyenzo mseto inayopatikana kwa njia ya kemikali ya kuongeza dawa ina vijenzi vilivyo hai, kiwango cha juu cha doping na usambazaji sawa wa vijenzi;
② Kubadilisha kutoka nyenzo moja ya utendaji hadi nyenzo za kazi nyingi, kutengeneza nyenzo zenye kazi nyingi ili kufanya matumizi yao kuwa ya kina zaidi;
③ Matrix ni tofauti, kutoka hasa silika hadi substrates mbalimbali kama vile titan dioksidi, polima hai, udongo, na vimiminiko ioni.
02. Nyeupe nyeupe ya LED ya nyenzo za luminescent ya dunia
Ikilinganishwa na teknolojia zilizopo za taa, bidhaa za taa za semiconductor kama vile diodi zinazotoa mwanga (LEDs) zina faida kama vile maisha marefu ya huduma, matumizi ya chini ya nishati, ufanisi wa juu wa mwanga, isiyo na zebaki, isiyo na UV, na uendeshaji thabiti. Zinachukuliwa kuwa "chanzo cha taa cha kizazi cha nne" baada ya taa za incandescent, taa za fluorescent, na taa za kutokwa kwa gesi zenye nguvu nyingi (HIDs).
LED nyeupe inaundwa na chips, substrates, fosforasi, na madereva. Poda ya fluorescent isiyo ya kawaida ina jukumu muhimu katika utendaji wa LED nyeupe. Katika miaka ya hivi karibuni, kiasi kikubwa cha kazi ya utafiti imefanywa kwenye fosforasi nyeupe za LED na maendeleo bora yamefanywa:
① Ukuzaji wa aina mpya ya fosforasi iliyosisimuliwa na LED ya bluu (460m) imefanya utafiti wa doping na urekebishaji kwenye YAO2Ce (YAG: Ce) inayotumika katika chip za LED za bluu ili kuboresha ufanisi wa mwanga na utoaji wa rangi;
② Ukuzaji wa poda mpya za umeme zinazosisimuliwa na mwanga wa urujuanimno (400m) au mwanga wa urujuanimno (360mm) umechunguza kwa utaratibu muundo, muundo, na sifa za mwonekano wa poda za fluorescent nyekundu na kijani kibichi, pamoja na uwiano tofauti wa poda tatu za fluorescent. kupata LED nyeupe na joto la rangi tofauti;
③ Kazi zaidi imefanywa juu ya maswala ya kimsingi ya kisayansi katika mchakato wa utayarishaji wa poda ya umeme, kama vile ushawishi wa mchakato wa utayarishaji kwenye mtiririko, ili kuhakikisha ubora na uthabiti wa poda ya fluorescent.
Kwa kuongeza, mwanga mweupe LED hasa inachukua mchakato wa ufungaji mchanganyiko wa poda ya fluorescent na silicone. Kwa sababu ya upitishaji duni wa mafuta ya poda ya fluorescent, kifaa kitapata joto kwa sababu ya muda mrefu wa kufanya kazi, na kusababisha silicone kuzeeka na kufupisha maisha ya huduma ya kifaa. Tatizo hili ni kubwa hasa katika taa nyeupe za taa za juu za LED. Ufungaji wa mbali ni njia mojawapo ya kutatua tatizo hili kwa kuambatanisha poda ya umeme kwenye substrate na kuitenganisha na chanzo cha taa ya bluu ya LED, na hivyo kupunguza athari ya joto inayotokana na chip kwenye utendaji wa mwanga wa mwanga wa poda ya fluorescent. Iwapo kauri adimu za umeme wa ardhi zina sifa za upitishaji joto wa juu, ukinzani wa kutu juu, uthabiti wa juu, na utendakazi bora wa macho, zinaweza kukidhi vyema mahitaji ya matumizi ya LED nyeupe yenye nguvu nyingi na msongamano mkubwa wa nishati. Poda ndogo za nano zilizo na shughuli nyingi za kuchemka na mtawanyiko mkubwa zimekuwa hitaji muhimu kwa ajili ya utayarishaji wa keramik zinazofanya kazi kwa uwazi adimu na zenye utendaji wa juu wa macho.
03.Rare earth upconversion luminescent nanomaterials
Mwangaza wa ubadilishaji ni aina maalum ya mchakato wa mwangaza unaojulikana na ufyonzaji wa fotoni nyingi za nishati ya chini kwa nyenzo za luminescent na uzalishaji wa utoaji wa photoni ya juu ya nishati. Ikilinganishwa na molekuli za kitamaduni za rangi ya kikaboni au nukta za quantum, nyenzo adimu za mabadiliko ya nuru ya dunia zina manufaa mengi kama vile mabadiliko makubwa ya anti Stokes, mkanda mwembamba wa utoaji uchafuzi, uthabiti mzuri, sumu ya chini, kina cha juu cha kupenya kwa tishu, na uingiliaji mdogo wa umeme wa moja kwa moja. Wana matarajio mapana ya matumizi katika uwanja wa matibabu.
Katika miaka ya hivi majuzi, nyenzo adimu za ubadilishaji wa mwanga wa nuru ya dunia zimepata maendeleo makubwa katika usanisi, urekebishaji wa uso, utendakazi wa uso, na utumizi wa matibabu. Watu huboresha utendakazi wa mwangaza wa nyenzo kwa kuboresha utunzi wao, hali ya awamu, ukubwa, n.k. katika nanoscale, na kuchanganya muundo wa msingi/ganda ili kupunguza kituo cha kuzima mwangaza, ili kuongeza uwezekano wa mpito. Kwa urekebishaji wa kemikali, anzisha teknolojia zilizo na utangamano mzuri wa kibayolojia ili kupunguza sumu, na utengeneze mbinu za upigaji picha za ubadilishaji wa seli hai za luminescent na katika vivo; Tengeneza mbinu bora na salama za uunganishaji wa kibayolojia kulingana na mahitaji ya programu tofauti (seli za kugundua kinga, picha ya vivo fluorescence, tiba ya picha, tiba ya picha, dawa za kutolewa zinazodhibitiwa na picha, n.k.).
Utafiti huu una uwezo mkubwa wa matumizi na manufaa ya kiuchumi, na una umuhimu muhimu wa kisayansi kwa maendeleo ya nanomedicine, kukuza afya ya binadamu, na maendeleo ya kijamii.
No.2 Rare earth nano magnetic materials
Nyenzo za sumaku adimu za kudumu duniani zimepitia hatua tatu za ukuzaji: SmCo5, Sm2Co7, na Nd2Fe14B. Kama poda ya sumaku ya NdFeB inayozimika kwa haraka kwa nyenzo za sumaku za kudumu zilizounganishwa, saizi ya nafaka ni kati ya 20nm hadi 50nm, na kuifanya kuwa nyenzo ya sumaku ya kudumu ya nanocrystalline adimu.
Nyenzo za nanomagnetic adimu za ardhi zina sifa za ukubwa mdogo, muundo wa kikoa kimoja, na ulazimishaji wa hali ya juu. Matumizi ya nyenzo za kurekodi za sumaku zinaweza kuboresha uwiano wa mawimbi hadi kelele na ubora wa picha. Kwa sababu ya saizi yake ndogo na kuegemea juu, matumizi yake katika mifumo ya gari ndogo ni mwelekeo muhimu kwa maendeleo ya kizazi kipya cha anga, anga na injini za baharini. Kwa kumbukumbu ya sumaku, ugiligili wa sumaku, Nyenzo Kubwa za Upinzani wa Sumaku, utendakazi unaweza kuboreshwa sana, na kufanya vifaa kuwa na utendakazi wa hali ya juu na kuwa mdogo.
Na.3Dunia adimu nanonyenzo za kichocheo
Nyenzo adimu za kichocheo cha ardhi huhusisha karibu athari zote za kichocheo. Kwa sababu ya athari za uso, athari za kiasi, na athari za ukubwa wa quantum, nanoteknolojia ya ulimwengu adimu imezidi kuvutia umakini. Katika athari nyingi za kemikali, vichocheo vya nadra vya ardhi hutumiwa. Ikiwa nanocatalysts za nadra za dunia zinatumiwa, shughuli za kichocheo na ufanisi zitaboreshwa sana.
Nanocatalysts adimu za dunia kwa ujumla hutumika katika kupasuka kwa kichocheo cha petroli na matibabu ya utakaso wa moshi wa magari. Nyenzo za nanocatalytic zinazotumiwa zaidi duniani niCeO2naLa2O3, ambayo inaweza kutumika kama vichocheo na waendelezaji, pamoja na wabebaji wa kichocheo.
Na.4Nano cerium oksidinyenzo za kinga ya ultraviolet
Oksidi ya Nano cerium inajulikana kama wakala wa utenganishaji wa mionzi ya ultraviolet ya kizazi cha tatu, yenye athari nzuri ya kutengwa na upitishaji wa juu. Katika vipodozi, shughuli ya chini ya kichocheo nano ceria lazima itumike kama wakala wa kutenganisha UV. Kwa hiyo, tahadhari ya soko na utambuzi wa vifaa vya ulinzi wa nano cerium oksidi ya ultraviolet ni ya juu. Uboreshaji unaoendelea wa ujumuishaji wa mzunguko jumuishi unahitaji nyenzo mpya kwa michakato ya utengenezaji wa chip za mzunguko. Nyenzo mpya zina mahitaji ya juu zaidi kwa vimiminika vya kung'arisha, na vimiminika adimu vya kung'arisha ardhi vya semicondukta vinahitaji kukidhi mahitaji haya, kwa kasi ya haraka ya kung'arisha na kiasi kidogo cha kung'arisha. Nyenzo za kung'arisha ardhi adimu za Nano zina soko pana.
Ongezeko kubwa la umiliki wa gari limesababisha uchafuzi mkubwa wa hewa, na uwekaji wa vichocheo vya kusafisha moshi wa gari ndio njia bora zaidi ya kudhibiti uchafuzi wa moshi. Oksidi za mchanganyiko wa zirconium za Nano cerium zina jukumu muhimu katika kuboresha ubora wa utakaso wa gesi ya mkia.
No.5 Nyenzo zingine za kazi za nano
01. Nyenzo za kauri za nano za ardhi
Poda ya kauri ya Nano inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa halijoto ya kuungua, ambayo ni 200 ℃~300 ℃ chini kuliko ile ya poda ya kauri isiyo na nano yenye muundo sawa. Kuongeza nano CeO2 kwenye kauri kunaweza kupunguza halijoto ya kuungua, kuzuia ukuaji wa kimiani, na kuboresha msongamano wa keramik. Kuongeza vitu adimu vya ardhi kama vileY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2inaweza kuzuia mageuzi ya awamu ya juu-joto na embrittlement ya ZrO2, na kupata mabadiliko ya awamu ya ZrO2 yenye ugumu wa vifaa vya miundo ya kauri.
Keramik za elektroniki (sensorer za elektroniki, vifaa vya PTC, vifaa vya microwave, capacitors, thermistors, n.k.) iliyoandaliwa kwa kutumia ultrafine au nanoscale CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, nk wameboresha sifa za umeme, joto na utulivu.
Kuongeza nyenzo adimu za utungaji wa photocatalytic kwenye fomula ya glaze kunaweza kuandaa kauri adimu za antibacterial duniani.
02. Nyenzo za filamu adimu nano nyembamba
Pamoja na maendeleo ya sayansi na teknolojia, mahitaji ya utendakazi wa bidhaa yanazidi kuwa magumu, yakihitaji ubora wa hali ya juu, wembamba sana, msongamano wa juu zaidi, na ujazo wa juu wa bidhaa. Hivi sasa, kuna kategoria tatu kuu za filamu adimu za nano za dunia zilizotengenezwa: filamu adimu za nano za nano duniani, filamu adimu za nano za oksidi ya dunia, na filamu adimu za aloi ya nano duniani. Filamu za adimu za nano za dunia pia zina jukumu muhimu katika tasnia ya habari, kichocheo, nishati, usafirishaji, na dawa ya maisha.
Hitimisho
China ni nchi kubwa katika rasilimali za ardhi adimu. Ukuzaji na utumiaji wa nanomaterials adimu za ardhi ni njia mpya ya kutumia vyema rasilimali adimu ya ardhi. Ili kupanua wigo wa matumizi ya ardhi adimu na kukuza ukuzaji wa nyenzo mpya za utendaji, mfumo mpya wa kinadharia unapaswa kuanzishwa katika nadharia ya nyenzo ili kukidhi mahitaji ya utafiti katika nanoscale, kufanya nanomaterials adimu kuwa na utendaji bora, na kufanya kuibuka. ya mali na kazi mpya zinazowezekana.
Muda wa kutuma: Mei-29-2023