การใช้งานและเทคโนโลยีการผลิตวัสดุนาโนที่หายาก

ธาตุหายากพวกมันมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์และแสดงคุณสมบัติทางแสง ไฟฟ้า และแม่เหล็กมากมาย หลังจากการทำให้เป็นวัสดุนาโนของธาตุหายาก มันแสดงลักษณะหลายอย่าง เช่น เอฟเฟกต์ขนาดเล็ก เอฟเฟกต์พื้นผิวจำเพาะสูง เอฟเฟกต์ควอนตัม คุณสมบัติทางแสง ไฟฟ้า แม่เหล็กที่แข็งแกร่งมาก ความเป็นตัวนำยิ่งยวด กิจกรรมทางเคมีสูง ฯลฯ ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและฟังก์ชั่นได้อย่างมาก ของวัสดุและพัฒนาวัสดุใหม่ๆมากมาย มันจะมีบทบาทสำคัญในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น วัสดุเชิงแสง วัสดุเปล่งแสง วัสดุคริสตัล วัสดุแม่เหล็ก วัสดุแบตเตอรี่ ไฟฟ้าเซรามิก วิศวกรรมเซรามิก ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ

1、 สาขาการวิจัยและการประยุกต์ใช้การพัฒนาในปัจจุบัน

 1. วัสดุเรืองแสงธาตุหายาก: ผงเรืองแสงนาโนธาตุหายาก (ผงทีวีสี ผงโคมไฟ) พร้อมประสิทธิภาพการส่องสว่างที่ดีขึ้น จะช่วยลดปริมาณธาตุหายากที่ใช้ได้อย่างมาก ใช้งานเป็นหลักY2O3, Eu2O3, Tb4O7, ซีโอ2, Gd2O3- ผู้สมัครวัสดุใหม่สำหรับโทรทัศน์สีความละเอียดสูง?

2. วัสดุตัวนำยิ่งยวดนาโน: ตัวนำยิ่งยวด YBCO ที่เตรียมโดยใช้ Y2O3 โดยเฉพาะวัสดุฟิล์มบาง มีประสิทธิภาพที่มั่นคง มีความแข็งแรงสูง ประมวลผลง่าย ใกล้กับขั้นตอนการปฏิบัติ และมีโอกาสในวงกว้าง?

3. วัสดุแม่เหล็กนาโนโลกที่หายาก: ใช้สำหรับหน่วยความจำแม่เหล็ก, ของเหลวแม่เหล็ก, ความต้านทานสนามแม่เหล็กยักษ์ ฯลฯ ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมากทำให้อุปกรณ์มีประสิทธิภาพสูงและย่อส่วน ตัวอย่างเช่น เป้าหมายต้านทานสนามแม่เหล็กขนาดยักษ์ออกไซด์ (REMnO3 ฯลฯ)?

4. เซรามิกประสิทธิภาพสูงที่หายากของโลก: เซรามิกส์ไฟฟ้า (เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์, วัสดุ PTC, วัสดุไมโครเวฟ, ตัวเก็บประจุ, เทอร์มิสเตอร์ ฯลฯ ) ที่เตรียมด้วย Y2O3 ที่ละเอียดเป็นพิเศษหรือนาโนเมตร, La2O3, Nd2O3, Sm2O3 ฯลฯ ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน คุณสมบัติและความเสถียรได้รับการปรับปรุงอย่างมาก เป็นส่วนสำคัญของการอัพเกรดวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ เซรามิกที่ถูกเผาที่อุณหภูมิต่ำกว่า เช่น นาโน Y2O3 และ ZrO2 มีความแข็งแรงและความเหนียวสูง และใช้ในอุปกรณ์ที่ทนทานต่อการสึกหรอ เช่น ตลับลูกปืนและเครื่องมือตัด ประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุหลายชั้นและอุปกรณ์ไมโครเวฟที่ทำจากนาโน Nd2O3, Sm2O3 ฯลฯ ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก?

5. ตัวเร่งปฏิกิริยานาโนของธาตุหายาก: ในปฏิกิริยาเคมีหลายชนิด มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาของธาตุหายาก หากใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาระดับนาโนของธาตุหายาก กิจกรรมและประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาจะดีขึ้นอย่างมาก ผงนาโน CeO2 ในปัจจุบันมีข้อดีคือมีกิจกรรมสูง ราคาต่ำ และอายุการใช้งานที่ยาวนานในเครื่องกรองไอเสียรถยนต์ และได้เข้ามาแทนที่โลหะมีค่าส่วนใหญ่ด้วยการบริโภคหลายพันตันต่อปี?

6. ตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตของโลกที่หายาก:นาโน CeO2ผงมีการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตได้สูงและใช้ในเครื่องสำอางครีมกันแดด เส้นใยกันแดด กระจกรถยนต์ ฯลฯ

7. การขัดเงาด้วยความแม่นยำของธาตุหายาก: CeO2 มีผลการขัดเงาที่ดีกับกระจกและวัสดุอื่น ๆ Nano CeO2 มีความแม่นยำในการขัดเงาสูงและถูกนำมาใช้ในจอแสดงผลคริสตัลเหลว เวเฟอร์ซิลิคอน ที่เก็บแก้ว ฯลฯ กล่าวโดยสรุป การใช้วัสดุนาโนของธาตุหายากเพิ่งเริ่มต้นและมุ่งเน้นไปที่วัสดุใหม่ที่มีเทคโนโลยีสูง โดยมีคุณภาพสูง มูลค่าเพิ่ม, การใช้งานที่หลากหลาย, ศักยภาพมหาศาล และโอกาสทางการค้าที่มีแนวโน้มสูง?

2、 เทคโนโลยีการเตรียมการ

ปัจจุบันทั้งการผลิตและการประยุกต์ใช้วัสดุนาโนได้รับความสนใจจากนานาประเทศ นาโนเทคโนโลยีของจีนยังคงก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง และการผลิตทางอุตสาหกรรมหรือการผลิตทดลองได้ประสบความสำเร็จในการดำเนินการในระดับนาโน SiO2, TiO2, Al2O3, ZnO2, Fe2O3 และวัสดุผงอื่นๆ อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตในปัจจุบันและต้นทุนการผลิตที่สูงถือเป็นจุดอ่อนร้ายแรง ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการใช้วัสดุนาโนในวงกว้าง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง?

เนื่องจากโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์แบบพิเศษและรัศมีอะตอมขนาดใหญ่ของธาตุหายาก คุณสมบัติทางเคมีจึงแตกต่างจากธาตุอื่นมาก ดังนั้นวิธีการเตรียมและเทคโนโลยีหลังการบำบัดของนาโนออกไซด์ของแรร์เอิร์ธจึงแตกต่างจากองค์ประกอบอื่นเช่นกัน วิธีการวิจัยหลัก ได้แก่ :?

1. วิธีการตกตะกอน: รวมถึงการตกตะกอนของกรดออกซาลิก, การตกตะกอนของคาร์บอเนต, การตกตะกอนของไฮดรอกไซด์, การตกตะกอนที่เป็นเนื้อเดียวกัน, การตกตะกอนเชิงซ้อน ฯลฯ คุณสมบัติที่ใหญ่ที่สุดของวิธีนี้คือสารละลายนิวเคลียสอย่างรวดเร็ว ควบคุมง่าย อุปกรณ์นั้นเรียบง่ายและสามารถผลิตได้ ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่กรองยากและรวมง่าย?

2. วิธีไฮโดรเทอร์มอล: เร่งและเสริมสร้างปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของไอออนภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง และสร้างนิวเคลียสนาโนคริสตัลไลน์ที่กระจายตัว วิธีนี้สามารถได้ผงนาโนเมตรที่มีการกระจายตัวสม่ำเสมอและการกระจายขนาดอนุภาคแคบ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง ซึ่งมีราคาแพงและไม่ปลอดภัยในการใช้งาน?

3. วิธีเจล: เป็นวิธีการสำคัญในการเตรียมวัสดุอนินทรีย์ และมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์อนินทรีย์ ที่อุณหภูมิต่ำ สารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกหรือสารเชิงซ้อนอินทรีย์สามารถก่อตัวเป็นโซลผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันหรือไฮโดรไลซิส และก่อตัวเป็นเจลภายใต้สภาวะบางประการ การอบชุบด้วยความร้อนเพิ่มเติมสามารถผลิตเส้นก๋วยเตี๋ยวเนื้อละเอียดพิเศษที่มีพื้นผิวจำเพาะที่ใหญ่ขึ้นและกระจายตัวได้ดีขึ้น วิธีการนี้สามารถดำเนินการได้ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง ส่งผลให้ได้ผงที่มีพื้นที่ผิวมากขึ้นและมีการกระจายตัวดีขึ้น อย่างไรก็ตาม เวลาในการทำปฏิกิริยานั้นยาวนานและใช้เวลาหลายวันจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรม?

4. วิธีโซลิดเฟส: การสลายตัวที่อุณหภูมิสูงดำเนินการผ่านสารประกอบของแข็งหรือปฏิกิริยาตัวกลางแห้ง ตัวอย่างเช่น ไนเตรตของธาตุหายากและกรดออกซาลิกถูกผสมโดยการกัดลูกบอลแบบโซลิดเฟสเพื่อสร้างสารตัวกลางของออกซาเลตของธาตุหายาก ซึ่งจากนั้นจะถูกสลายตัวที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้ผงละเอียดพิเศษ วิธีนี้มีประสิทธิภาพในการเกิดปฏิกิริยาสูง อุปกรณ์เรียบง่าย และใช้งานง่าย แต่ผลลัพธ์ที่ได้คือผงมีสัณฐานวิทยาที่ไม่สม่ำเสมอและความสม่ำเสมอไม่ดี?

วิธีการเหล่านี้ไม่ได้มีลักษณะเฉพาะและอาจไม่สามารถนำไปใช้กับอุตสาหกรรมได้อย่างสมบูรณ์ มีวิธีการเตรียมหลายวิธี เช่น วิธีไมโครอิมัลชันออร์แกนิก, แอลกอฮอล์ไลซิส เป็นต้น?

3、 ความก้าวหน้าในการพัฒนาอุตสาหกรรม

การผลิตภาคอุตสาหกรรมมักไม่ได้ใช้วิธีเดียว แต่ใช้จุดแข็งและเสริมจุดอ่อน และรวมวิธีการต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง ต้นทุนต่ำ ตลอดจนกระบวนการที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพซึ่งจำเป็นสำหรับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ เมื่อเร็วๆ นี้ Guangdong Huizhou Ruier Chemical Technology Co., Ltd. มีความก้าวหน้าทางอุตสาหกรรมในการพัฒนาวัสดุนาโนธาตุหายาก หลังจากสำรวจหลายวิธีและทดสอบนับไม่ถ้วนก็พบวิธีที่เหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรม - วิธีเจลไมโครเวฟ ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยีนี้คือ: ปฏิกิริยาเจล 10 วันดั้งเดิมจะลดลงเหลือ 1 วัน เพื่อให้ประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้น 10 เท่า ต้นทุนลดลงอย่างมาก และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ก็ดี พื้นที่ผิวมีขนาดใหญ่ ปฏิกิริยาทดลองใช้ของผู้ใช้เป็นสิ่งที่ดี ราคาต่ำกว่าผลิตภัณฑ์ของอเมริกาและญี่ปุ่นถึง 30% ซึ่งมีการแข่งขันสูงในระดับนานาชาติ บรรลุระดับสูงระดับนานาชาติ?

เมื่อเร็วๆ นี้ การทดลองทางอุตสาหกรรมได้ดำเนินการโดยใช้วิธีการตกตะกอน โดยใช้น้ำแอมโมเนียและแอมโมเนียคาร์บอเนตเป็นหลักในการตกตะกอน และใช้ตัวทำละลายอินทรีย์สำหรับการคายน้ำและการบำบัดพื้นผิว วิธีนี้มีกระบวนการที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่คุณภาพผลิตภัณฑ์ไม่ดีและยังมีการรวมตัวกันบางส่วนที่ต้องปรับปรุงและปรับปรุงเพิ่มเติม?

จีนเป็นประเทศหลักในด้านทรัพยากรหายาก การพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุนาโนของธาตุหายากได้เปิดช่องทางใหม่สำหรับการใช้ประโยชน์ทรัพยากรของธาตุหายากอย่างมีประสิทธิภาพ ขยายขอบเขตของการประยุกต์ใช้ธาตุหายาก ส่งเสริมการพัฒนาวัสดุเชิงหน้าที่ใหม่ เพิ่มการส่งออกผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง และปรับปรุงต่างประเทศ แลกเปลี่ยนความสามารถในการสร้างรายได้ สิ่งนี้มีความสำคัญเชิงปฏิบัติที่สำคัญในการเปลี่ยนข้อได้เปรียบด้านทรัพยากรให้เป็นข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจ