Наноматериалҳои заминии нодир Элементҳои заминии нодир дорои сохтори электронии 4f зерқабат, лаҳзаи бузурги магнитии атомӣ, пайвасти қавии мадори чарх ва дигар хусусиятҳо мебошанд, ки дар натиҷа хосиятҳои хеле бойи оптикӣ, электрикӣ, магнитӣ ва ғайра доранд. Онҳо маводи стратегӣ барои кишварҳои ҷаҳон барои табдил додани соҳаҳои анъанавӣ ва рушди технологияҳои баланд мебошанд ва ҳамчун "хонаи ганҷинаи маводи нав" маъруфанд.
Илова ба татбиқи он дар соҳаҳои анъанавӣ, аз қабили мошинҳои металлургӣ, нафту кимиё, сафолҳои шишагӣ ва нассоҷии сабук,заминхои нодиринчунин маводи асосии ёрирасон дар соҳаҳои рушдёбанда, аз қабили энергияи тоза, мошинҳои калон, мошинҳои нави энергетикӣ, равшании нимноқилҳо ва дисплейҳои нав мебошанд, ки бо ҳаёти инсон зич алоқаманданд.
Пас аз даҳсолаҳои рушд, тамаркузи таҳқиқоти марбут ба замини нодир мутаносибан аз гудохтан ва ҷудо кардани заминҳои нодири баландсифат ба барномаҳои баландтехнологии заминҳои нодир дар магнитизм, оптика, нерӯи барқ, нигоҳдории энергия, катализ, биотибб, ва дигар соҳаҳо. Аз як тараф, дар системаи моддӣ тамоюли бештар ба маводи таркибии замини нодир вуҷуд дорад; Аз тарафи дигар, он аз ҷиҳати морфология бештар ба маводи кристаллҳои функсионалии андозаашон паст нигаронида шудааст. Махсусан бо рушди наноилми муосир, ки эффектҳои андозаи хурд, эффектҳои квантӣ, эффектҳои рӯизаминӣ ва эффектҳои интерфейси наноматериалҳоро бо хусусиятҳои беназири сохтори қабати электронии унсурҳои нодири замин муттаҳид мекунанд, наноматериалҳои замини нодир хосиятҳои зиёди наверо нишон медиҳанд, ки аз маводи анъанавӣ фарқ мекунанд. иҷрои аълои маводи нодир замин, Ва минбаъд васеъ татбиқи он дар соҳаҳои маводи анъанавӣ ва истеҳсоли нави баланд-технологӣ.
Дар айни замон, асосан наноматериалҳои хеле ояндадори замини нодир мавҷуданд, аз ҷумла маводи нанолюминесентии замини нодир, маводи нано каталитикии замини нодир, маводи наномагнитии замини нодир,оксиди наноцериймаводҳои муҳофизаткунандаи ултрабунафш ва дигар маводи нанофунксионалӣ.
№1Маводҳои нано люминесцентии замини нодир
01. Наноматериалхои гибридии люминесцентии органикию гайриорганикии замини нодир
Маводҳои таркибӣ воҳидҳои функсионалии гуногунро дар сатҳи молекулавӣ барои ноил шудан ба вазифаҳои иловагӣ ва оптимизатсияшуда муттаҳид мекунанд. Маводи гибридии органикии ғайриорганикӣ дорои вазифаҳои ҷузъҳои органикӣ ва ғайриорганикӣ буда, устувории хуби механикӣ, чандирӣ, устувории гармӣ ва коркарди аъло нишон медиҳад.
Замини нодиркомплексҳо бартариҳои зиёд доранд, аз қабили тозагии баланди ранг, умри дарози ҳолати ҳаяҷоновар, ҳосили баланди квантӣ ва хатҳои ғании спектри эмиссия. Онҳо дар бисёр соҳаҳо, аз қабили дисплей, тақвияти мавҷи оптикӣ, лазерҳои ҳолати сахт, биомаркер ва зидди қалбакӣ васеъ истифода мешаванд. Бо вуҷуди ин, устувории пасти фототермикӣ ва коркарди сусти комплексҳои замини нодир ба татбиқ ва пешбурди онҳо ба таври ҷиддӣ халал мерасонад. Якчоя кардани комплексхои замини нодир бо матрицахои гайриорганикии дорой хосиятхои хуби механикй ва устуворй воситаи самарабахши бехтар намудани хосиятхои люминесцентии комплексхои камьёби замин мебошад.
Аз замони таҳияи маводи гибридии органикии ғайриорганикии нодир замин, тамоюлҳои рушди онҳо хусусиятҳои зеринро нишон медиҳанд:
① Маводи гибридии бо усули допинги кимиёвӣ ҳосилшуда дорои ҷузъҳои устувори фаъол, миқдори зиёди допинг ва тақсимоти якхелаи ҷузъҳо мебошад;
② Гузариш аз маводи ягонаи функсионалӣ ба маводи бисёрфунксионалӣ, таҳияи маводи бисёрфунксионалӣ барои васеътар кардани татбиқи онҳо;
③ Матритса гуногун аст, аз асосан кремний то субстратҳои гуногун, аз қабили диоксиди титан, полимерҳои органикӣ, гил ва моеъҳои ионӣ.
02. Сафед LED маводи luminescent замин нодир
Дар муқоиса бо технологияҳои мавҷудаи рӯшноӣ, маҳсулоти рӯшноии нимноқилҳо ба монанди диодҳои рӯшноӣ (LEDs) бартариҳое доранд, аз қабили мӯҳлати хидматрасонӣ, истеъмоли ками энергия, самаранокии равшании баланд, симоб, бидуни ултрабунафш ва кори устувор. Онҳо пас аз лампаҳои лампаҳои лампаҳо, лампаҳои флуоресцентӣ ва лампаҳои разряди баланди газ (HIDs) "манбаи нури насли чорум" ҳисобида мешаванд.
LED-и сафед аз чипҳо, субстратҳо, фосфорҳо ва драйверҳо иборат аст. Хокаи флуоресцентии замини нодир дар иҷрои LED-и сафед нақши ҳалкунанда мебозад. Дар солҳои охир, дар бораи люминофорҳои LED сафед миқдори зиёди корҳои тадқиқотӣ гузаронида шуданд ва пешрафти аъло ба даст омад:
① Таҳияи як навъи нави фосфор, ки аз ҷониби LED-и кабуд (460 м) ҳаяҷоновар аст, таҳқиқоти допинг ва тағир додани YAO2Ce (YAG: Ce), ки дар микросхемаҳои кабуди LED истифода мешаванд, барои беҳтар кардани самаранокии рӯшноӣ ва намоиши рангҳо;
② Таҳияи хокаҳои нави флуоресцентӣ, ки аз нури ултрабунафш (400 м) ё нури ултрабунафш (360 мм) ҳаяҷон мекунанд, таркиб, сохтор ва хусусиятҳои спектрали хокаҳои флуоресценти сурх ва сабз, инчунин таносуби гуногуни се хокаи флуоресцентро мунтазам омӯхтааст. ба даст овардани LED-и сафед бо ҳарорати гуногун;
③ Корхои минбаъда оид ба масъалахои асосии илмии процесси тайёр кардани хокаи флуоресцентй, монанди таъсири процесси тайёр кардан ба флюс, барои таъмини сифат ва устувории хокаи флуоресцентй.
Илова бар ин, LED нури сафед асосан раванди бастабандии омехтаи хокаи флуоресцентӣ ва силиконро қабул мекунад. Аз сабаби бади гармигузаронии хокаи флуоресцентӣ, дастгоҳ аз ҳисоби тӯлонии вақти корӣ гарм мешавад, ки боиси пиршавии силикон ва кӯтоҳ шудани мӯҳлати хизмати дастгоҳ мегардад. Ин мушкилот махсусан дар LED-ҳои нури сафеди баландшиддат ҷиддӣ аст. Бастабандии дурдаст яке аз роҳҳои ҳалли ин мушкилот тавассути пайваст кардани хокаи флуоресцентӣ ба субстрат ва ҷудо кардани он аз манбаи нури кабуди LED ва ба ин васила коҳиш додани таъсири гармии аз чип тавлидшуда ба кори люминесцентии хокаи флуоресцентӣ мебошад. Агар сафолҳои флуоресцентии заминии нодир дорои хусусиятҳои гармидиҳии баланд, муқовимат ба зангзании баланд, устувории баланд ва иҷрои аълои оптикӣ дошта бошанд, онҳо метавонанд ба талаботи татбиқи LED-и сафеди пурқувват бо зичии баланди энергия беҳтар ҷавобгӯ бошанд. Хокаҳои микронано бо фаъолияти баланди синтеризатсия ва дисперси баланд як шарти муҳими омодасозии шаффофияти баландсифати сафолҳои функсионалии оптикии заминии нодир бо иҷрои баланди оптикӣ гардиданд.
03.Наноматериалҳои luminescent табдилдиҳии замини нодир
Люминессенси болоӣ як навъи махсуси раванди люминессенсия мебошад, ки бо ҷабби якчанд фотонҳои камэнергетикӣ аз ҷониби маводи люминесцентӣ ва тавлиди партоби фотонҳои энергияи баланд тавсиф мешавад. Дар муқоиса бо молекулаҳои анъанавии рангҳои органикӣ ё нуқтаҳои квантӣ, наноматериалҳои люминесцентии замини нодир бартариҳои зиёд доранд, аз қабили тағирёбии бузурги зидди Стокс, банди танги эмиссия, устувории хуб, заҳролудшавии паст, умқи баланди воридшавии бофтаҳо ва дахолати флуорессенси стихиявии паст. Онҳо дар соҳаи биотиббӣ дурнамои васеъ доранд.
Дар солҳои охир, наноматериалҳои люминесцентии замини нодир дар синтез, тағир додани сатҳи рӯизаминӣ, функсионализатсияи рӯизаминӣ ва татбиқи биотиббӣ ба пешрафти назаррас ноил гардиданд. Одамон самаранокии люминессенсионии маводҳоро тавассути оптимизатсияи таркиб, ҳолати фазавӣ, андоза ва ғайра дар наномикёс ва омезиши сохтори ядроӣ/ниҳонӣ барои кам кардани маркази хомӯшкунии люминессенсия бо мақсади баланд бардоштани эҳтимолияти гузариш беҳтар мекунанд. Бо тағир додани кимиёвӣ, технологияҳои дорои мутобиқати хуби биологӣ барои коҳиш додани заҳролудшавӣ ва таҳияи усулҳои тасвирӣ барои ҳуҷайраҳои зиндаи люминесцентӣ ва дар vivo; Таҳияи усулҳои муассир ва бехатари пайвастани биологӣ дар асоси эҳтиёҷоти барномаҳои гуногун (ҳуҷайраҳои муайянкунии иммунӣ, тасвири флуорессенси in vivo, терапияи фотодинамикӣ, терапияи фототермалӣ, доруҳои назоратшавандаи раҳокунанда ва ғ.).
Ин тадқиқот дорои потенсиали бузурги татбиқӣ ва фоидаи иқтисодӣ буда, барои рушди нанотиб, таҳкими саломатии инсон ва пешрафти иҷтимоӣ аҳамияти муҳими илмӣ дорад.
№2 Маводҳои магнитии нанозаминии нодир
Маводҳои магнитии доимии замини нодир аз се марҳилаи рушд гузаштаанд: SmCo5, Sm2Co7 ва Nd2Fe14B. Ҳамчун як хокаи магнитии зуд хомӯшшудаи NdFeB барои маводи магнитии доимии пайвастшуда, андозаи дона аз 20 нм то 50 нм буда, онро ба як маводи магнитии доимии нанокристалии замин табдил медиҳад.
Маводҳои наномагнитии замини нодир дорои хусусиятҳои андозаи хурд, сохтори домени ягона ва маҷбуркунии баланд мебошанд. Истифодаи маводи сабти магнитӣ метавонад таносуби сигнал ба садо ва сифати тасвирро беҳтар кунад. Аз сабаби андозаи хурд ва эътимоднокии баланд, истифодаи он дар системаҳои микромоторӣ як самти муҳими рушди насли нави муҳаррикҳои авиатсия, аэрокосмикӣ ва баҳрӣ мебошад. Барои хотираи магнитӣ, моеъи магнитӣ, маводи муқовимати бузурги магнитӣ, иҷроишро ба таври назаррас беҳтар кардан мумкин аст, ки дастгоҳҳоро баландсифат ва хурдтар мекунанд.
№ 3Нано замини нодирмаводи каталитикӣ
Маводҳои каталитикии замини нодир қариб ҳама реаксияҳои каталитикиро дар бар мегиранд. Аз сабаби эффектҳои рӯизаминӣ, эффектҳои ҳаҷм ва таъсири андозаи квантӣ, нанотехнологияи замини нодир таваҷҷӯҳи бештарро ҷалб мекунад. Дар бисёр реаксияҳои химиявӣ катализаторҳои камёфт истифода мешаванд. Дар сурати истифода бурдани нанокатализаторҳои замини нодир, фаъолият ва самаранокии каталитикӣ хеле беҳтар мешавад.
Нанокатализаторҳои замини нодир одатан дар крекинги каталитикии нафт ва коркарди партовҳои автомобилӣ истифода мешаванд. Маводҳои нанокаталитикии замини нодир маъмултарин истифода мешавандCeO2ваLa2O3, ки онро метавон ҳамчун катализатор ва промоутер, инчунин интиқолдиҳандаи катализатор истифода бурд.
№ 4Оксиди наноцериймаводи муҳофизаткунандаи ултрабунафш
Оксиди наносерий ҳамчун агенти изолятсияи ултрабунафш насли сеюм маълум аст, ки таъсири хуби изолятсия ва гузариши баланд дорад. Дар косметика, наносерияи фаъолнокии пасти каталитикӣ бояд ҳамчун агенти изолятсияи ултрабунафш истифода шавад. Аз ин рӯ, таваҷҷӯҳи бозор ва эътирофи маводи муҳофизаткунандаи ултрабунафш оксиди наносерий баланд аст. Такмили пайвастаи интегратсияи микросхемаҳои интегралӣ маводи навро барои равандҳои истеҳсоли микросхемаҳои интегралӣ талаб мекунад. Маводҳои нав ба моеъҳои сайқалдиҳӣ талаботи баландтар доранд ва моеъҳои сайқалдиҳии нимноқилҳои нодири замин бояд ба ин талабот ҷавобгӯ бошанд, бо суръати тезтар сайқал додан ва ҳаҷми камтари сайқалдиҳӣ. Маводҳои сайқалдиҳии замини нодири нано бозори васеъ доранд.
Афзоиши назарраси моликияти мошинҳо боиси ифлосшавии ҷиддии ҳаво гардид ва насби катализаторҳои тозакунандаи ихроҷи мошинҳо роҳи муассиртарини мубориза бо ифлосшавии партовҳо мебошад. Оксидҳои таркибии цирконий наносерий дар баланд бардоштани сифати тозакунии гази дум нақши муҳим доранд.
№5 Дигар маводи функсионалии нано
01. Маводҳои нано сафолини замини нодир
Хокаи нано керамики метавонад ҳарорати агломератсияро ба таври назаррас коҳиш диҳад, ки он нисбат ба хокаи нано сафолӣ бо ҳамон таркиб 200 ℃ ~ 300 ℃ пасттар аст. Илова кардани nano CeO2 ба сафолӣ метавонад ҳарорати синтерро коҳиш диҳад, афзоиши торро боздорад ва зичии сафолҳоро беҳтар кунад. Илова кардани элементхои нодири замин, ба монандиY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2метавонад табдилёбии фазаҳои ҳарорати баланд ва осебпазирии ZrO2-ро пешгирӣ кунад ва табдили марҳилаи ZrO2-ро ба даст орад, маводҳои сохтории сафолии мустаҳкам.
Керамикаи электронӣ (датчикҳои электронӣ, маводи PTC, маводи печи печи, конденсаторҳо, термисторҳо ва ғ.) бо истифода аз CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3ва гайра хосиятхои электрикй, гармй ва устувориро бехтар кардаанд.
Илова кардани маводи таркибии фотокаталитикии фаъолшудаи замини нодир ба формулаи глазурӣ метавонад сафолҳои антибактериалии заминро омода созад.
02.Маводҳои филми борик нано замини нодир
Бо рушди илм ва технология, талаботҳои иҷроиш ба маҳсулот торафт сахттар мешаванд, ки онҳо ултра-нозук, ултра борик, зичии ултра баланд ва ултра пуркунии маҳсулотро талаб мекунанд. Дар айни замон, се категорияи асосии филмҳои нано-замини нодир таҳия шудаанд: филмҳои нано мураккаби замин, филмҳои нанооксиди замини нодир ва филмҳои хӯлаи нано-замин. Филмҳои нано-замини нодир инчунин дар саноати иттилоотӣ, катализ, энергетика, нақлиёт ва тибби ҳаёт нақши муҳим мебозанд.
Хулоса
Чин як кишвари бузург дар захираҳои нодири замин аст. Таҳия ва татбиқи наноматериалҳои нодири замин роҳи нави самаранок истифода бурдани захираҳои нодири замин мебошад. Бо мақсади васеъ намудани доираи татбиқи замини нодир ва мусоидат ба таҳияи маводи нави функсионалӣ, бояд дар назарияи мавод як системаи нави назариявӣ таъсис дода шавад, то эҳтиёҷоти тадқиқотро дар миқёси наносагӣ қонеъ гардонад, наноматериалҳои нодири заминро самараноктар гардонанд ва пайдоиши онро таъмин кунанд. хосиятҳо ва функсияҳои нав имконпазир аст.
Вақти фиристодан: 29 май-2023