Nadir toprak nanomalzemeleri Nadir toprak elementleri benzersiz 4f alt katman elektronik yapısına, büyük atomik manyetik momente, güçlü dönüş yörünge bağlantısına ve diğer özelliklere sahiptir ve bu da çok zengin optik, elektriksel, manyetik ve diğer özelliklere neden olur. Dünyadaki ülkelerin geleneksel endüstrileri dönüştürmesi ve yüksek teknolojiyi geliştirmesi için vazgeçilmez stratejik malzemelerdir ve "yeni malzemelerin hazine evi" olarak bilinirler.
Metalurji makineleri, petrokimya, cam seramik ve hafif tekstiller gibi geleneksel alanlardaki uygulamalarının yanı sıra,nadir topraklaraynı zamanda temiz enerji, büyük araçlar, yeni enerji araçları, yarı iletken aydınlatma ve yeni ekranlar gibi insan yaşamıyla yakından ilgili olan yeni gelişen alanlarda da önemli destekleyici malzemelerdir.
Onlarca yıllık gelişimin ardından, nadir toprakla ilgili araştırmaların odak noktası, yüksek saflıkta nadir toprakların eritilmesi ve ayrılmasından, nadir toprakların manyetizma, optik, elektrik, enerji depolama, kataliz, biyotıp, biyotıp ve benzeri alanlardaki yüksek teknoloji uygulamalarına doğru kaymıştır. ve diğer alanlar. Bir yandan malzeme sisteminde nadir toprak kompozit malzemelere doğru daha büyük bir eğilim var; Öte yandan morfoloji açısından daha çok düşük boyutlu fonksiyonel kristal malzemelere odaklanılmaktadır. Özellikle modern nanobilimin gelişmesiyle birlikte, nanomalzemelerin küçük boyut efektlerini, kuantum etkilerini, yüzey etkilerini ve arayüz etkilerini nadir toprak elementlerinin benzersiz elektronik katman yapısı özellikleriyle birleştiren nadir toprak nanomalzemeler, geleneksel malzemelerden farklı birçok yeni özellik sergileyerek maksimum fayda sağlar. nadir toprak malzemelerinin mükemmel performansı ve geleneksel malzemeler ve yeni yüksek teknolojili üretim alanlarındaki uygulamasını daha da genişletiyor.
Şu anda, esas olarak aşağıdaki oldukça ümit verici nadir toprak nanomalzemeleri bulunmaktadır, yani nadir toprak nano ışıldayan malzemeler, nadir toprak nano katalitik malzemeleri, nadir toprak nano manyetik malzemeleri,nano seryum oksitultraviyole koruyucu malzemeler ve diğer nano fonksiyonel malzemeler.
1 numaraNadir toprak nano ışıldayan malzemeler
01. Nadir toprak organik-inorganik hibrit ışıldayan nanomalzemeler
Kompozit malzemeler, tamamlayıcı ve optimize edilmiş işlevler elde etmek için farklı işlevsel birimleri moleküler düzeyde birleştirir. Organik inorganik hibrit malzeme, iyi mekanik stabilite, esneklik, termal stabilite ve mükemmel işlenebilirlik gösteren, organik ve inorganik bileşenlerin işlevlerine sahiptir.
Nadir toprakkomplekslerin yüksek renk saflığı, uyarılmış durumun uzun ömrü, yüksek kuantum verimi ve zengin emisyon spektrum çizgileri gibi birçok avantajı vardır. Ekran, optik dalga kılavuzu amplifikasyonu, katı hal lazerleri, biyobelirteç ve sahteciliğe karşı koruma gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılırlar. Bununla birlikte, nadir toprak komplekslerinin düşük fototermal stabilitesi ve zayıf işlenebilirliği, bunların uygulanmasını ve tanıtımını ciddi şekilde engellemektedir. Nadir toprak komplekslerini iyi mekanik özelliklere ve stabiliteye sahip inorganik matrislerle birleştirmek, nadir toprak komplekslerinin ışıldayan özelliklerini geliştirmenin etkili bir yoludur.
Nadir toprak organik inorganik hibrit malzemenin geliştirilmesinden bu yana, gelişim eğilimleri aşağıdaki özellikleri göstermektedir:
① Kimyasal katkılama yöntemiyle elde edilen hibrit malzeme, stabil aktif bileşenlere, yüksek katkılama miktarına ve bileşenlerin eşit dağılımına sahiptir;
② Tek fonksiyonlu malzemelerden çok fonksiyonlu malzemelere geçiş, uygulamalarını daha kapsamlı hale getirmek için çok fonksiyonlu malzemeler geliştirme;
③ Matris, öncelikle silikadan titanyum dioksit, organik polimerler, kil ve iyonik sıvılar gibi çeşitli substratlara kadar çeşitlilik gösterir.
02. Beyaz LED nadir toprak ışıldayan malzeme
Mevcut aydınlatma teknolojileriyle karşılaştırıldığında, ışık yayan diyotlar (LED'ler) gibi yarı iletken aydınlatma ürünleri, uzun servis ömrü, düşük enerji tüketimi, yüksek ışık verimliliği, cıva içermemesi, UV içermemesi ve stabil çalışma gibi avantajlara sahiptir. Akkor lambalar, floresan lambalar ve yüksek mukavemetli gaz deşarjlı lambalardan (HID'ler) sonra "dördüncü nesil ışık kaynağı" olarak kabul edilirler.
Beyaz LED çiplerden, alt tabakalardan, fosforlardan ve sürücülerden oluşur. Nadir toprak floresan tozu, beyaz LED'in performansında çok önemli bir rol oynar. Son yıllarda beyaz LED fosforlar üzerine çok sayıda araştırma çalışması yürütüldü ve mükemmel ilerleme kaydedildi:
① Mavi LED tarafından uyarılan yeni bir fosfor türünün geliştirilmesi (460m), ışık verimliliğini ve renksel geriverimi iyileştirmek için mavi LED çiplerinde kullanılan YAO2Ce (YAG: Ce) üzerinde doping ve modifikasyon araştırmaları gerçekleştirdi;
② Ultraviyole ışık (400 m) veya ultraviyole ışık (360 mm) tarafından uyarılan yeni floresan tozların geliştirilmesinde, kırmızı ve yeşil mavi floresan tozların bileşimi, yapısı ve spektral özelliklerinin yanı sıra üç floresan tozun farklı oranları sistematik olarak incelenmiştir. farklı renk sıcaklıklarına sahip beyaz LED elde etmek;
③ Floresan tozun kalitesini ve stabilitesini sağlamak için, hazırlama sürecinin akı üzerindeki etkisi gibi, floresan tozun hazırlanma sürecindeki temel bilimsel konular üzerinde daha fazla çalışma yapılmıştır.
Ek olarak, beyaz ışıklı LED esas olarak floresan tozu ve silikondan oluşan karışık bir paketleme işlemini benimser. Floresan tozun zayıf ısı iletkenliği nedeniyle, uzun çalışma süresi nedeniyle cihaz ısınacak, bu da silikonun eskimesine ve cihazın servis ömrünün kısalmasına neden olacaktır. Bu sorun özellikle yüksek güçlü beyaz ışıklı LED'lerde ciddidir. Uzaktan paketleme, floresan tozu alt tabakaya bağlayarak ve onu mavi LED ışık kaynağından ayırarak bu sorunu çözmenin bir yoludur; böylece çip tarafından üretilen ısının, floresan tozun ışıldama performansı üzerindeki etkisi azaltılır. Nadir toprak floresan seramikleri yüksek termal iletkenlik, yüksek korozyon direnci, yüksek stabilite ve mükemmel optik çıkış performansı özelliklerine sahipse, yüksek enerji yoğunluğuna sahip yüksek güçlü beyaz LED'in uygulama gereksinimlerini daha iyi karşılayabilirler. Yüksek sinterleme aktivitesine ve yüksek dispersiyona sahip mikro nano tozlar, yüksek optik çıkış performansına sahip, yüksek şeffaflıkta nadir toprak optik fonksiyonel seramiklerin hazırlanmasında önemli bir ön koşul haline gelmiştir.
03. Nadir toprak yukarı dönüşümlü ışıldayan nanomalzemeler
Yukarı dönüşüm lüminesansı, çok sayıda düşük enerjili fotonun ışıldayan malzemeler tarafından emilmesi ve yüksek enerjili foton emisyonunun üretilmesiyle karakterize edilen özel bir tür lüminesans sürecidir. Geleneksel organik boya molekülleri veya kuantum noktalarıyla karşılaştırıldığında, nadir toprak yukarı dönüşümlü ışıldayan nanomalzemeler, büyük Stokes önleyici kayma, dar emisyon bandı, iyi stabilite, düşük toksisite, yüksek doku penetrasyon derinliği ve düşük spontan floresans girişimi gibi birçok avantaja sahiptir. Biyomedikal alanda geniş uygulama olanaklarına sahiptirler.
Son yıllarda, nadir toprak yukarı dönüşümü ışıldayan nanomalzemeler sentez, yüzey modifikasyonu, yüzey işlevselleştirme ve biyomedikal uygulamalarda önemli ilerleme kaydetmiştir. İnsanlar, geçiş olasılığını artırmak amacıyla, malzemelerin bileşimini, faz durumunu, boyutunu vb. nano ölçekte optimize ederek ve lüminesans söndürme merkezini azaltmak için çekirdek/kabuk yapısını birleştirerek malzemelerin lüminesans performansını artırır. Kimyasal modifikasyon yoluyla, toksisiteyi azaltmak için iyi biyouyumluluğa sahip teknolojiler oluşturun ve ışıldayan canlı hücrelerin in vivo olarak yukarı dönüştürülmesine yönelik görüntüleme yöntemleri geliştirin; Farklı uygulamaların (bağışıklık tespit hücreleri, in vivo floresan görüntüleme, fotodinamik terapi, fototermal terapi, foto kontrollü salınımlı ilaçlar vb.) ihtiyaçlarına göre etkili ve güvenli biyolojik birleştirme yöntemleri geliştirin.
Bu çalışmanın muazzam uygulama potansiyeli ve ekonomik faydaları vardır ve nanotıbbın gelişimi, insan sağlığının geliştirilmesi ve sosyal ilerleme için önemli bilimsel öneme sahiptir.
No.2 Nadir toprak nano manyetik malzemeler
Nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemeleri üç geliştirme aşamasından geçmiştir: SmCo5, Sm2Co7 ve Nd2Fe14B. Bağlı kalıcı mıknatıs malzemeleri için hızlı söndürülmüş bir NdFeB manyetik tozu olarak, tane boyutu 20 nm ila 50 nm arasında değişir ve bu da onu tipik bir nanokristalin nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemesi yapar.
Nadir toprak nanomanyetik malzemeleri küçük boyut, tek alan yapısı ve yüksek zorlayıcılık özelliklerine sahiptir. Manyetik kayıt malzemelerinin kullanılması sinyal-gürültü oranını ve görüntü kalitesini iyileştirebilir. Küçük boyutu ve yüksek güvenilirliği nedeniyle mikro motor sistemlerinde kullanımı, yeni nesil havacılık, uzay ve deniz motorlarının geliştirilmesinde önemli bir yöndür. Manyetik bellek, manyetik sıvı, Dev Manyeto Direnci malzemeleri için performans büyük ölçüde geliştirilebilir, bu da cihazların yüksek performanslı ve minyatür hale gelmesini sağlar.
No.3Nadir toprak nanokatalitik malzemeler
Nadir toprak katalitik malzemeleri neredeyse tüm katalitik reaksiyonları içerir. Yüzey etkileri, hacim etkileri ve kuantum boyutu etkileri nedeniyle nadir toprak nanoteknolojisi giderek daha fazla ilgi çekmektedir. Birçok kimyasal reaksiyonda nadir toprak katalizörleri kullanılır. Nadir toprak nanokatalizörleri kullanılırsa katalitik aktivite ve verimlilik büyük ölçüde artacaktır.
Nadir toprak nanokatalizörleri genellikle petrol katalitik parçalamasında ve otomotiv egzozunun saflaştırılmasında kullanılır. En yaygın kullanılan nadir toprak nanokatalitik malzemeleri şunlardır:CeO2VeLa2O3katalizörler ve destekleyicilerin yanı sıra katalizör taşıyıcıları olarak da kullanılabilir.
No.4Nano seryum oksitultraviyole koruyucu malzeme
Nano seryum oksit, iyi izolasyon etkisi ve yüksek geçirgenliği olan üçüncü nesil ultraviyole izolasyon maddesi olarak bilinir. Kozmetikte, düşük katalitik aktiviteye sahip nano seryum, UV izolasyon maddesi olarak kullanılmalıdır. Bu nedenle nano seryum oksit ultraviyole koruyucu malzemelerin pazardaki ilgisi ve tanınırlığı yüksektir. Entegre devre entegrasyonunun sürekli iyileştirilmesi, entegre devre çipi üretim süreçleri için yeni malzemeler gerektirir. Yeni malzemelerin parlatma sıvılarına yönelik gereksinimleri daha yüksektir ve yarı iletken nadir toprak parlatma sıvılarının, daha hızlı parlatma hızı ve daha az parlatma hacmiyle bu gereksinimi karşılaması gerekir. Nano nadir toprak parlatma malzemeleri geniş bir pazara sahiptir.
Araba sahipliğindeki önemli artış ciddi hava kirliliğine neden oldu ve araba egzozu temizleme katalizörlerinin kurulumu egzoz kirliliğini kontrol etmenin en etkili yoludur. Nano seryum zirkonyum kompozit oksitler, artık gaz saflaştırmasının kalitesinin arttırılmasında önemli bir rol oynamaktadır.
No.5 Diğer nano fonksiyonel malzemeler
01. Nadir toprak nano seramik malzemeler
Nano seramik tozu, aynı bileşime sahip nano olmayan seramik tozununkinden 200 ° C ~ 300 ° C daha düşük olan sinterleme sıcaklığını önemli ölçüde azaltabilir. Seramiğe nano CeO2 eklemek, sinterleme sıcaklığını azaltabilir, kafes büyümesini engelleyebilir ve seramiğin yoğunluğunu artırabilir. Gibi nadir toprak elementlerinin eklenmesiY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2ZrO2'nin yüksek sıcaklıkta faz dönüşümünü ve kırılganlaşmasını önleyebilir ve ZrO2 faz dönüşümüyle sertleştirilmiş seramik yapı malzemeleri elde edebilir.
Ultra ince veya nano ölçekli CeO2, Y2O3 kullanılarak hazırlanan elektronik seramikler (elektronik sensörler, PTC malzemeleri, mikrodalga malzemeleri, kapasitörler, termistörler vb.)Nd2O3, Sm2O3vb. gelişmiş elektriksel, termal ve stabilite özelliklerine sahiptir.
Nadir toprakla aktifleştirilen fotokatalitik kompozit malzemelerin sır formülüne eklenmesi, nadir toprak antibakteriyel seramikler hazırlayabilir.
02.Nadir toprak nano ince film malzemeleri
Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, ürünlerin performans gereksinimleri giderek daha sıkı hale geliyor ve ürünlerin ultra ince, ultra ince, ultra yüksek yoğunluklu ve ultra dolgulu olmasını gerektiriyor. Şu anda geliştirilen nadir toprak nano filmlerinin üç ana kategorisi vardır: nadir toprak kompleksi nano filmleri, nadir toprak oksit nano filmleri ve nadir toprak nano alaşım filmleri. Nadir toprak nano filmleri aynı zamanda bilgi endüstrisi, kataliz, enerji, ulaşım ve yaşam tıbbında da önemli roller oynamaktadır.
Çözüm
Çin, nadir toprak kaynakları açısından önemli bir ülkedir. Nadir toprak nanomateryallerinin geliştirilmesi ve uygulanması, nadir toprak kaynaklarını etkin bir şekilde kullanmanın yeni bir yoludur. Nadir toprakların uygulama kapsamını genişletmek ve yeni fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesini teşvik etmek için, nano ölçekteki araştırma ihtiyaçlarını karşılamak, nadir toprak nanomalzemelerinin daha iyi performansa sahip olmasını sağlamak ve ortaya çıkmasını sağlamak için malzeme teorisinde yeni bir teorik sistem kurulmalıdır. yeni özellikler ve işlevler mümkün.
Gönderim zamanı: Mayıs-29-2023