Rare Earth Elementay kailangang-kailangan para sa pagbuo ng high-tech tulad ng bagong enerhiya at materyales, at may malawak na halaga ng aplikasyon sa mga patlang tulad ng aerospace, pambansang pagtatanggol, at industriya ng militar. Ang mga resulta ng modernong digma ay nagpapahiwatig na ang mga bihirang sandata ng lupa ay namumuno sa larangan ng digmaan, bihirang mga pakinabang sa teknolohikal na lupa ay kumakatawan sa mga pakinabang ng teknolohikal na militar, at ang pagkakaroon ng mga mapagkukunan ay ginagarantiyahan. Samakatuwid, ang mga bihirang lupa ay naging mga madiskarteng mapagkukunan na ang mga pangunahing ekonomiya sa buong mundo ay nakikipagkumpitensya, at ang mga pangunahing diskarte sa hilaw na materyal tulad ng mga bihirang lupa ay madalas na tumataas sa mga pambansang diskarte. Ang Europa, Japan, Estados Unidos at iba pang mga bansa at rehiyon ay nagbibigay pansin sa mga pangunahing materyales tulad ng bihirang lupa. Noong 2008, ang mga bihirang materyales sa lupa ay nakalista bilang "Key Material Strategy" ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos; Sa simula ng 2010, inihayag ng European Union ang pagtatatag ng isang madiskarteng reserba ng mga bihirang lupa; Noong 2007, ang Japanese Ministry of Education, Culture, Science and Technology, pati na rin ang Ministry of Economy, Industry and Technology, ay iminungkahi na ang "Element Strategy Plan" at ang "Rare Metal Alternative Materials" na plano. Kinuha nila ang patuloy na mga hakbang at patakaran sa mga reserbang mapagkukunan, pag -unlad ng teknolohiya, pagkuha ng mapagkukunan, at ang paghahanap para sa mga alternatibong materyales. Simula mula sa artikulong ito, ipakikilala ng editor nang detalyado ang mahalaga at kahit na kailangang -kailangan na mga misyon sa pag -unlad ng kasaysayan at mga tungkulin ng mga bihirang elemento ng lupa.
Terbium kabilang sa kategorya ng mabibigat na bihirang mga lupa, na may mababang kasaganaan sa crust ng lupa sa 1.1 ppm lamang.Terbium oxideAng mga account para sa mas mababa sa 0.01% ng kabuuang bihirang mga lupa. Kahit na sa mataas na yttrium ion type mabibigat na bihirang lupa ore na may pinakamataas na nilalaman ng terbium, ang nilalaman ng terbium ay nagkakaloob lamang ng 1.1-1.2% ng kabuuang bihirang lupa, na nagpapahiwatig na kabilang ito sa kategoryang "marangal" ng mga bihirang elemento ng lupa. Ang Terbium ay isang pilak na kulay -abo na metal na may ductility at medyo malambot na texture, na maaaring i -cut na bukas gamit ang isang kutsilyo; Natutunaw na punto 1360 ℃, kumukulo point 3123 ℃, density 8229 4kg/m3. Para sa higit sa 100 taon mula nang matuklasan ang terbium noong 1843, ang kakulangan at halaga nito ay pumigil sa praktikal na aplikasyon nito sa loob ng mahabang panahon. Ito ay lamang sa nakalipas na 30 taon na ipinakita ng Terbium ang natatanging talento nito.
Ang pagtuklas ng terbium
Sa parehong panahon kung kailanLanthanumnatuklasan, sinuri ni Karl G. Mosander ng Sweden ang una na natuklasanyttriumat naglathala ng isang ulat noong 1842, na nililinaw na ang una ay natuklasan ang Yttrium Earth ay hindi isang solong elemental na oxide, ngunit isang oxide ng tatlong elemento. Noong 1843, natuklasan ni Mossander ang elemento ng terbium sa pamamagitan ng kanyang pananaliksik sa Yttrium Earth. Pinangalanan pa rin niya ang isa sa kanila na Yttrium Earth at isa sa kanilaErbium oxide. Ito ay hindi hanggang 1877 na ito ay opisyal na pinangalanan na terbium, na may simbolo ng elemento na TB. Ang pagbibigay nito ay nagmula sa parehong mapagkukunan ng Yttrium, na nagmula sa nayon ng Ytterby malapit sa Stockholm, Sweden, kung saan unang natuklasan ang yttrium ore. Ang pagtuklas ng terbium at dalawang iba pang mga elemento, lanthanum at erbium, binuksan ang pangalawang pintuan sa pagtuklas ng mga bihirang elemento ng lupa, na minarkahan ang ikalawang yugto ng kanilang pagtuklas. Una itong nalinis ni G. Urban noong 1905.
Mossander
Application ng Terbium
Ang application ngTerbiumKaramihan ay nagsasangkot ng mga high-tech na patlang, na kung saan ay masinsinang teknolohiya at kaalaman sa masinsinang mga proyekto ng paggupit, pati na rin ang mga proyekto na may makabuluhang benepisyo sa ekonomiya, na may kaakit-akit na mga prospect sa pag-unlad. Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ay kinabibilangan ng: (1) na ginagamit sa anyo ng halo -halong mga bihirang lupa. Halimbawa, ginagamit ito bilang isang bihirang pataba ng tambalan ng lupa at feed additive para sa agrikultura. (2) activator para sa berdeng pulbos sa tatlong pangunahing fluorescent pulbos. Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga posporo, lalo na pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang synthesize ang iba't ibang kulay. At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na sangkap sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent na pulbos. (3) ginamit bilang isang magneto optical storage material. Ang amorphous metal terbium transition metal haluang metal manipis na pelikula ay ginamit upang gumawa ng mataas na pagganap na magneto optical disc. (4) Paggawa ng Magneto Optical Glass. Ang Faraday rotatory glass na naglalaman ng terbium ay isang pangunahing materyal para sa mga rotator ng pagmamanupaktura, mga isolator, at mga circulators sa teknolohiya ng laser. .
Para sa agrikultura at pag -aasawa ng hayop
Rare Earth Terbiummaaaring mapabuti ang kalidad ng mga pananim at dagdagan ang rate ng fotosintesis sa loob ng isang tiyak na saklaw ng konsentrasyon. Ang mga kumplikado ng terbium ay may mataas na aktibidad na biological, at ang ternary complexes ng terbium, TB (Ala) 3benim (CLO4) 3-3H2O, ay may mahusay na mga antibacterial at bactericidal effects sa Staphylococcus aureus, bacillus subtilis, at Escherichia coli, na may malawak na spectrum antibacterial na mga katangian. Ang pag -aaral ng mga kumplikadong ito ay nagbibigay ng isang bagong direksyon ng pananaliksik para sa mga modernong gamot na bakterya.
Ginamit sa larangan ng luminescence
Ang mga modernong optoelectronic na materyales ay nangangailangan ng paggamit ng tatlong pangunahing kulay ng mga posporo, lalo na pula, berde, at asul, na maaaring magamit upang synthesize ang iba't ibang kulay. At ang terbium ay isang kailangang-kailangan na sangkap sa maraming de-kalidad na berdeng fluorescent na pulbos. Kung ang kapanganakan ng bihirang kulay ng Earth TV red fluorescent powder ay pinasigla ang demand para sa yttrium at Europium, kung gayon ang aplikasyon at pag -unlad ng terbium ay na -promote ng bihirang lupa tatlong pangunahing kulay berde na fluorescent powder para sa mga lampara. Noong unang bahagi ng 1980s, naimbento ni Philips ang unang compact na pag-save ng enerhiya na naka-save ng enerhiya sa buong mundo at mabilis na na-promote ito sa buong mundo. Ang mga ion ng TB3+ay maaaring maglabas ng berdeng ilaw na may haba ng haba ng 545nm, at halos lahat ng mga bihirang lupa na berdeng fluorescent na pulbos ay gumagamit ng terbium bilang isang activator.
Ang berdeng fluorescent powder na ginagamit para sa kulay ng TV cathode ray tubes (CRTS) ay palaging pangunahing batay sa murang at mahusay na zinc sulfide, ngunit ang terbium powder ay palaging ginagamit bilang projection color green powder, tulad ng Y2SIO5: TB3+, Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, at LAOBR: TB3+. Sa pag-unlad ng malaking screen high-definition telebisyon (HDTV), ang mataas na pagganap na berdeng fluorescent na pulbos para sa mga CRT ay binuo din. Halimbawa, ang isang hybrid na berdeng fluorescent na pulbos ay binuo sa ibang bansa, na binubuo ng Y3 (AL, GA) 5O12: TB3+, LAOCL: TB3+, at Y2SIO5: TB3+, na may mahusay na kahusayan ng luminescence sa mataas na kasalukuyang density.
Ang tradisyonal na x-ray fluorescent powder ay calcium tungstate. Noong 1970s at 1980s, ang mga bihirang earth fluorescent pulbos para sa mga sensitization screen ay binuo, tulad ng terbium activated lanthanum sulfide oxide, terbium activated lanthanum bromide oxide (para sa berdeng mga screen), at terbium na aktibo na yttrium sulfide oxide. Kung ikukumpara sa calcium tungstate, ang bihirang earth fluorescent powder ay maaaring mabawasan ang oras ng pag-iilaw ng x-ray para sa mga pasyente sa pamamagitan ng 80%, pagbutihin ang paglutas ng mga pelikulang X-ray, palawakin ang habang-buhay na mga X-ray tubes, at bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya. Ginagamit din ang Terbium bilang isang fluorescent powder activator para sa mga medikal na x-ray na mga screen ng pagpapahusay, na maaaring mapabuti ang pagiging sensitibo ng x-ray conversion sa mga optical na imahe, pagbutihin ang kalinawan ng mga X-ray films, at lubos na binabawasan ang pagkakalantad ng dosis ng x-ray sa katawan ng tao (ng higit sa 50%).
Terbiumay ginagamit din bilang isang activator sa puting LED na phosphor na nasasabik ng asul na ilaw para sa bagong pag -iilaw ng semiconductor. Maaari itong magamit upang makabuo ng terbium aluminyo magneto optical crystal phosphors, gamit ang asul na ilaw na naglalabas ng mga diode bilang mga mapagkukunan ng ilaw ng paggulo, at ang nabuo na pag -ilaw ay halo -halong may ilaw ng paggulo upang makabuo ng purong puting ilaw.
Ang mga electroluminescent na materyales na ginawa mula sa terbium higit sa lahat ay may kasamang zinc sulfide green fluorescent powder na may terbium bilang activator. Sa ilalim ng pag -iilaw ng ultraviolet, ang mga organikong kumplikadong terbium ay maaaring maglabas ng malakas na berdeng pag -ilaw at maaaring magamit bilang manipis na mga materyal na electroluminescent na materyales. Bagaman ang makabuluhang pag -unlad ay ginawa sa pag -aaral ng bihirang lupa na organikong kumplikadong electroluminescent manipis na pelikula, mayroon pa ring isang tiyak na agwat mula sa pagiging praktiko, at ang pananaliksik sa bihirang lupa na organikong kumplikadong electroluminescent manipis na pelikula at aparato ay malalim pa rin.
Ang mga katangian ng fluorescence ng terbium ay ginagamit din bilang mga probes ng fluorescence. Ang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng ofloxacin terbium (TB3+) complex at deoxyribonucleic acid (DNA) ay pinag -aralan gamit ang fluorescence at pagsipsip spectra, tulad ng fluorescence probe ng ofloxacin terbium (TB3+). Ang mga resulta ay nagpakita na ang ofloxacin TB3+probe ay maaaring makabuo ng isang uka na nagbubuklod na may mga molekula ng DNA, at ang deoxyribonucleic acid ay maaaring makabuluhang mapahusay ang fluorescence ng ofloxacin TB3+system. Batay sa pagbabagong ito, maaaring matukoy ang deoxyribonucleic acid.
Para sa Magneto Optical Materials
Ang mga materyales na may epekto ng faraday, na kilala rin bilang mga magneto-optical na materyales, ay malawakang ginagamit sa mga laser at iba pang mga optical na aparato. Mayroong dalawang karaniwang mga uri ng magneto optical na materyales: Magneto optical crystals at magneto optical glass. Kabilang sa mga ito, ang mga magneto-optical crystals (tulad ng yttrium iron garnet at terbium gallium garnet) ay may mga pakinabang ng adjustable frequency frequency at mataas na thermal stabil, ngunit ang mga ito ay mahal at mahirap na gumawa. Bilang karagdagan, maraming mga magneto-optical crystals na may mataas na anggulo ng pag-ikot ng faraday ay may mataas na pagsipsip sa maikling saklaw ng alon, na naglilimita sa kanilang paggamit. Kung ikukumpara sa magneto optical crystals, ang magneto optical glass ay may kalamangan ng mataas na paghahatid at madaling gawin sa mga malalaking bloke o hibla. Sa kasalukuyan, ang mga baso ng magneto-optical na may mataas na epekto ng faraday ay pangunahing bihirang mga baso ng doped na baso ng lupa.
Ginamit para sa Magneto Optical Storage Materials
Sa mga nagdaang taon, sa mabilis na pag-unlad ng multimedia at automation ng opisina, ang demand para sa mga bagong high-capacity magnetic disc ay tumataas. Ang amorphous metal terbium transition metal haluang metal manipis na pelikula ay ginamit upang gumawa ng mataas na pagganap na magneto optical disc. Kabilang sa mga ito, ang tbfeco alloy manipis na pelikula ay may pinakamahusay na pagganap. Ang mga materyales na batay sa magneto-optical na materyales ay ginawa sa isang malaking sukat, at ang mga magneto-optical disc na ginawa mula sa mga ito ay ginagamit bilang mga sangkap ng imbakan ng computer, na may kapasidad ng imbakan na nadagdagan ng 10-15 beses. Mayroon silang mga bentahe ng malaking kapasidad at mabilis na bilis ng pag-access, at maaaring mapawi at pinahiran ng libu-libong beses kapag ginamit para sa mga high-density optical disc. Ang mga ito ay mahahalagang materyales sa teknolohiyang imbakan ng impormasyon sa elektronik. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na magneto-optical material sa nakikita at malapit-infrared na mga banda ay ang Terbium Gallium Garnet (TGG) solong kristal, na siyang pinakamahusay na magneto-optical na materyal para sa paggawa ng mga faraday rotator at mga isolator.
Para sa Magneto Optical Glass
Ang Faraday Magneto Optical Glass ay may mahusay na transparency at isotropy sa nakikita at infrared na mga rehiyon, at maaaring makabuo ng iba't ibang mga kumplikadong hugis. Madali itong makagawa ng mga malalaking laki ng mga produkto at maaaring iguhit sa mga optical fibers. Samakatuwid, mayroon itong malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga aparato ng magneto optical tulad ng magneto optical isolator, magneto optical modulators, at fiber optic kasalukuyang sensor. Dahil sa malaking magnetic moment at maliit na koepisyent ng pagsipsip sa nakikita at infrared range, ang mga TB3+ion ay karaniwang ginagamit na mga bihirang mga ion ng lupa sa magneto optical baso.
Terbium dysprosium ferromagnetostrictive haluang metal
Sa pagtatapos ng ika -20 siglo, na may patuloy na pagpapalalim ng rebolusyon sa teknolohikal na mundo, ang mga bagong bihirang mga materyales sa aplikasyon ng lupa ay mabilis na umuusbong. Noong 1984, ang Iowa State University, ang Ames Laboratory ng US Department of Energy, at ang US Navy Surface Weapons Research Center (mula sa kung saan ang pangunahing tauhan ng kalaunan ay itinatag na gilid ng teknolohiya ng korporasyon (ET REMA) ay nakipagtulungan upang makabuo ng isang bagong bihirang materyal na intelihente, lalo na ang terbium dysprosium ferromagnetic magnetostrictive material. Ang bagong matalinong materyal na ito ay may mahusay na mga katangian ng mabilis na pag -convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Ang ilalim ng tubig at electro-acoustic transducers na gawa sa higanteng magnetostrictive na materyal na ito ay matagumpay na na-configure sa mga kagamitan sa naval, mga speaker ng mahusay na pagtuklas ng langis, ingay at mga sistema ng kontrol ng panginginig ng boses, at paggalugad ng karagatan at mga sistema ng komunikasyon sa ilalim ng lupa. Samakatuwid, sa sandaling ipinanganak ang terbium dysprosium iron na higanteng magnetostrictive na materyal, nakatanggap ito ng malawak na pansin mula sa mga industriyalisadong bansa sa buong mundo. Ang mga teknolohiyang Edge sa Estados Unidos ay nagsimulang gumawa ng terbium dysprosium iron giant magnetostrictive na materyales noong 1989 at pinangalanan silang Terfenol D. Kasunod nito, ang Sweden, Japan, Russia, ang United Kingdom, at Australia ay nakabuo din ng mga terbium dysprosium iron higanteng magnetostrictive na materyales.
Mula sa kasaysayan ng pag -unlad ng materyal na ito sa Estados Unidos, kapwa ang pag -imbento ng materyal at ang mga unang aplikasyon ng monopolistic ay direktang nauugnay sa industriya ng militar (tulad ng Navy). Bagaman ang mga kagawaran ng militar at pagtatanggol ng China ay unti -unting pinapalakas ang kanilang pag -unawa sa materyal na ito. Gayunpaman, sa makabuluhang pagpapahusay ng komprehensibong pambansang lakas ng Tsina, ang demand para sa pagkamit ng isang diskarte sa mapagkumpitensya ng militar ng ika -21 siglo at pagpapabuti ng mga antas ng kagamitan ay tiyak na magiging kagyat. Samakatuwid, ang malawakang paggamit ng terbium dysprosium iron higanteng magnetostrictive na materyales ng mga kagawaran ng militar at pambansang pagtatanggol ay magiging isang pangangailangang pangkasaysayan.
Sa madaling sabi, ang maraming mahusay na mga katangian ngTerbiumGawin itong isang kailangang -kailangan na miyembro ng maraming mga functional na materyales at isang hindi mapapalitan na posisyon sa ilang mga patlang ng aplikasyon. Gayunpaman, dahil sa mataas na presyo ng terbium, pinag -aaralan ng mga tao kung paano maiwasan at mabawasan ang paggamit ng terbium upang mabawasan ang mga gastos sa produksyon. Halimbawa, ang mga bihirang materyal na magneto-optical na materyales ay dapat ding gumamit ng mababang halaga na dysprosium iron cobalt o gadolinium terbium cobalt hangga't maaari; Subukang bawasan ang nilalaman ng terbium sa berdeng fluorescent powder na dapat gamitin. Ang presyo ay naging isang mahalagang kadahilanan na naghihigpitan sa malawakang paggamit ng terbium. Ngunit maraming mga functional na materyales ang hindi maaaring gawin kung wala ito, kaya kailangan nating sumunod sa prinsipyo ng "Paggamit ng Magandang Bakal sa Blade" at subukang i -save ang paggamit ng Terbium hangga't maaari.
Oras ng Mag-post: Aug-07-2023