Нанотехнології — це нова міждисциплінарна сфера, яка поступово розвивалася наприкінці 1980-х і на початку 1990-х років. Завдяки своєму величезному потенціалу для створення нових виробничих процесів, матеріалів і продуктів, це спровокує нову промислову революцію в новому столітті. Нинішній рівень розвитку нанонауки та нанотехнологій подібний до комп’ютерних та інформаційних технологій 1950-х років. Більшість вчених, відданих цій галузі, очікують, що розвиток нанотехнологій матиме широкий і глибокий вплив на багато аспектів технології. Вчені вважають, що він має дивні та унікальні властивості, а також основні обмежувальні ефекти, які призводять до дивних властивостей нанорідкоземельніматеріали включають ефект специфічної поверхні, ефект малого розміру, ефект інтерфейсу, ефект прозорості, ефект тунелювання та макроскопічний квантовий ефект. Ці ефекти роблять фізичні властивості наносистем відмінними від звичайних матеріалів, таких як світло, електрика, тепло та магнетизм, що призводить до багатьох нових особливостей. Існує три основних напрямки дослідження та розвитку нанотехнологій для майбутніх науковців: отримання та застосування високоефективних наноматеріалів; Проектувати та готувати різні нанопристрої та обладнання; Виявляти та аналізувати властивості нанообластей. На даний момент в основному є деякі напрямки застосування нанорідкоземельніs, і майбутнє використання нанорідкісні земліпотребують подальшого розвитку.
Нанооксид лантанузастосовується до п'єзоелектричних матеріалів, електротермічних матеріалів, термоелектричних матеріалів, магніторезистивних матеріалів, люмінесцентних матеріалів (блакитний порошок), матеріалів для зберігання водню, оптичного скла, лазерних матеріалів, різних сплавів, каталізаторів для приготування органічних хімічних продуктів і каталізаторів для нейтралізації автомобільних вихлопів. Легкі конверсійні сільськогосподарські плівки також застосовуютьсянанооксид лантану.
Основні способи використаннянанооксид церіювключають: 1. Як добавку до скла,нанооксид церіюможе поглинати ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання та наноситься на автомобільне скло. Він не тільки запобігає ультрафіолетовому випромінюванню, але й знижує температуру в салоні автомобіля, заощаджуючи таким чином електроенергію для кондиціонування повітря. 2. Застосуваннянано оксид церіюв автомобільних каталізаторах очищення вихлопних газів можуть ефективно запобігати викиду великої кількості автомобільних вихлопних газів у повітря. 3.Нано оксид церіюможе застосовуватися до пігментів для фарбування пластмас, а також може використовуватися в таких галузях, як покриття, чорнило та папір. 4. Застосуваннянанооксид церіюу полірувальних матеріалах було широко визнано як вимога високої точності для полірування кремнієвих пластин і сапфірових монокристалічних підкладок. 5. Крім того,нанооксид церіютакож може бути застосований до матеріалів для зберігання водню, термоелектричних матеріалів,нанооксид церіювольфрамові електроди, керамічні конденсатори, п'єзоелектрична кераміка,нанооксид церію карбід кремніюабразиви, сировина для паливних елементів, бензинові каталізатори, деякі матеріали з постійними магнітами, різні леговані сталі та кольорові метали.
НанометрОксид празеодиму (Pr6O11)
Основні способи використаннянано оксид празеодимувключають: 1. Він широко використовується в будівельній кераміці та щоденній кераміці. Його можна змішувати з керамічною глазур’ю, щоб зробити кольорову глазур, або можна використовувати лише як підглазурний пігмент. Отриманий пігмент світло-жовтого кольору з чистим і елегантним відтінком. 2. Використовується для виготовлення постійних магнітів, які широко використовуються в різних електронних пристроях і двигунах. 3. Використовується для каталітичного крекінгу нафти, він може покращити каталітичну активність, селективність та стабільність. 4.Нано оксид празеодимутакож можна використовувати для абразивного полірування. Крім того, використаннянано оксид празеодимув галузі оптичних волокон також набуває все більшого поширення.
Нанометровий оксид неодиму (Nd2O3)
Нанометровий оксид неодимуелемент став гарячою темою уваги ринку протягом багатьох років завдяки своїй унікальній позиції врідкоземельніполе.Нанометровий оксид неодимутакож застосовується до матеріалів з кольорових металів. Додавання 1,5% до 2,5%нано оксид неодимудо магнієвих або алюмінієвих сплавів може покращити високотемпературні характеристики, повітронепроникність і корозійну стійкість сплаву, і широко використовується як аерокосмічний матеріал. Крім того, наноітрієвий алюмінієвий гранат легованийнано оксид неодимуe генерує короткохвильові лазерні промені, які широко використовуються в промисловості для зварювання та різання тонких матеріалів товщиною менше 10 мм. У медичній практиці наноалюмінієвий ітрійгранатові лазери, легованінано оксид неодимувикористовуються замість хірургічних ножів для видалення хірургічних або дезінфекції ран.Нано оксид неодимутакож використовується для фарбування скляних і керамічних матеріалів, а також для гумових виробів і добавок.
Основні способи використаннянанорозмірний оксид самаріювключають світло-жовтий колір, який використовується в керамічних конденсаторах і каталізаторах. Крім того,нано оксид самаріютакож володіє ядерними властивостями і може використовуватися як конструкційний матеріал, захисний матеріал і контрольний матеріал для атомних реакторів, що дозволяє безпечно використовувати величезну енергію, що виробляється ядерним поділом.
Нанорозміроксид європію (Eu2O3)
Нанорозмірний оксид європіюв основному використовується у флуоресцентних порошках. Eu3+ використовується як активатор для червоних люмінофорів, а Eu2+ використовується для синіх люмінофорів. На сьогоднішній день Y0O3: Eu3+ є найкращим люмінофором за ефективністю люмінесценції, стабільністю покриття та окупністю витрат. Крім того, завдяки вдосконаленню технологій, таких як підвищення ефективності люмінесценції та контрастності, він широко використовується. нещодавнонано оксид європіютакож використовувався як люмінофор стимульованого випромінювання в нових рентгенівських медичних діагностичних системах. Нанооксид європію також можна використовувати для виготовлення кольорових лінз і оптичних фільтрів, для накопичувачів магнітних бульбашок, а також у контрольних матеріалах, захисних матеріалах і конструкційних матеріалах атомних реакторів. Дрібнодисперсний червоний флуоресцентний порошок оксиду гадоліній європію (Y2O3Eu3+) був отриманий з використаннямнано оксид ітрію (Y2O3) інано оксид європію (Eu2O3) як сировину. При приготуваннірідкоземельнітриколірний флуоресцентний порошок, було виявлено, що: (а) він може добре змішуватися з зеленим порошком і синім порошком; (b) хороші характеристики покриття; (c) Завдяки малому розміру частинок червоного порошку питома поверхня збільшується, а кількість люмінесцентних частинок збільшується, що може зменшити кількість червоного порошку, який використовується врідкоземельнітриколірні люмінофори, що призвело до зниження вартості.
Його основні застосування включають: 1. Його водорозчинний парамагнітний комплекс може покращити сигнал магнітно-резонансної (ЯМР) візуалізації людського тіла в медицині. 2. Базові оксиди сірки можна використовувати як матричні сітки для спеціальних яскравих осцилографів і рентгенівських флуоресцентних екранів. 3. Theнано оксид гадолінію in нано оксид гадолініюГалієвий гранат є ідеальною одиночною підкладкою для магнітної бульбашкової пам’яті. 4. Якщо немає обмежень циклу Camot, його можна використовувати як твердотільний магнітний охолоджувач. 5. Використовується як інгібітор для контролю рівня ланцюгової реакції атомних електростанцій для забезпечення безпеки ядерних реакцій. Крім того, використаннянано оксид гадолініюа нанооксид лантану разом допомагає змінити зону склування та покращити термічну стабільність скла.Нано оксид гадолініютакож може бути використаний для виробництва конденсаторів і рентгенівських підсилювальних екранів. Зараз у всьому світі докладаються зусилля для розробки застосуваннянано оксид гадолініюі його сплавів у магнітному охолодженні, і були зроблені прориви.
Нанометроксид тербію (Tb4O7)
Основні області застосування включають: 1. Флуоресцентний порошок використовується як активатор для зеленого порошку у трьох основних кольорових флуоресцентних порошках, таких як фосфатна матриця, активовананано оксид тербію, силікатна матриця, активовананано оксид тербію, і наноцерій-магнієво-алюмінатна матриця, активовананано оксид тербію, усі випромінюють зелене світло у збудженому стані. 2. В останні роки проводилися дослідження та розробкинано оксид тербіюмагнітооптичні матеріали на основі магнітооптичних накопичувачів. Магнітооптичний диск, розроблений з використанням аморфної тонкої плівки Tb-Fe як запам'ятовуючий елемент комп'ютера, може збільшити ємність пам'яті в 10-15 разів. 3. Магнітооптичне скло, що містить обертове скло Фарадеянано оксид тербію, є ключовим матеріалом, який використовується у виробництві ротаторів, ізоляторів і рингерів, які широко використовуються в лазерній техніці.Нано оксид тербіюі нанодиспрозієвий оксид заліза в основному використовувалися в гідролокаторах і широко використовувалися в різних сферах, від систем уприскування палива, керування рідинними клапанами, мікропозиціонування до механічних приводів, механізмів і регуляторів крил для літаків і космічних телескопів.
Основні способи використаннянанооксид диспрозію (Dy2O3) нанооксид диспрозіює: 1.Нанодиспрозій оксидвикористовується як флуоресцентний порошок активатора, і тривалентнийнанооксид диспрозіює перспективним іоном активації для одного люмінесцентного центру трьох основних кольорів люмінесцентного матеріалу. Він в основному складається з двох смуг випромінювання, одна - це випромінювання жовтого світла, а інша - випромінювання синього світла. Люмінесцентний матеріал легованийнанооксид диспрозіюможе використовуватися як триосновний флуоресцентний порошок. 2.Нанодиспрозій оксидє необхідною металевою сировиною для отримання великого магнітострикційного сплавунано оксид тербіюнанодиспрозієвий сплав оксиду заліза (терфенол), який може забезпечити деякі точні механічні рухи. 3.Нанодиспрозій оксидметал можна використовувати як магнітооптичний запам'ятовуючий матеріал з високою швидкістю запису та чутливістю до зчитування. 4. Використовується для приготуваннянанооксид диспрозіюлампи, робоча речовина використовується внанооксид диспрозіюлампи єнанооксид диспрозію. Цей тип ламп має такі переваги, як висока яскравість, гарний колір, висока колірна температура, малий розмір і стабільна дуга. Він використовувався як джерело освітлення для фільмів, друку та інших програм освітлення. 5. Завдяки великій площі поперечного перерізу захоплення нейтронівнанооксид диспрозіювикористовується в атомній енергетиці для вимірювання спектрів нейтронів або як поглинач нейтронів.
Основні способи використаннянано оксид гольміювключають: 1. як добавку до металогалогенних ламп. Металогалогенні лампи — це різновид газорозрядних ламп, розроблених на основі ртутних ламп високого тиску, які характеризуються заповненням колби різнимирідкоземельнігалогеніди. В даний час основним використанням єрідкоземельнійодид, який під час газового розряду випромінює різні спектральні кольори. Робоча речовина використовується внано оксид гольміюлампа йодовананано оксид гольмію, який може досягти високої концентрації атомів металу в зоні дуги, що значно покращує ефективність випромінювання. 2.Нано оксид гольміюможе бути використаний як добавка для ітрієвого заліза абоалюмінієвий ітрійгранат; 3.Нано оксид гольміюможе використовуватися як ітрій-залізо-алюмінієвий гранат (Ho: YAG) для випромінювання 2 мкм лазера, тканини людини на 2 мкм. Швидкість поглинання м-лазера висока, майже на три порядки вище, ніж у Hd: YAG0. Тому, використовуючи Ho:YAG-лазер для медичної хірургії, можна не тільки підвищити хірургічну ефективність і точність, але також можна зменшити площу термічного пошкодження до меншого розміру. Вільний промінь, створенийнано оксид гольміюкристали можуть видаляти жир без виділення надмірного тепла, тим самим зменшуючи термічне пошкодження здорових тканин. Повідомляється, що використання внано оксид гольміюЛазери в Сполучених Штатах для лікування глаукоми можуть зменшити біль пацієнтів, які перенесли операцію. 4. У магнітострикційному сплаві Терфенол Д невелика кількістьнано оксид гольміютакож можна додати для зменшення зовнішнього поля, необхідного для намагнічення насичення сплаву. 5. Крім того, пристрої оптичного зв’язку, такі як волоконні лазери, волоконні підсилювачі та волоконні датчики, можуть виготовлятися з використанням волокон, легованихнано оксид гольмію, який сьогодні відіграватиме більш важливу роль у швидкому розвитку оптоволоконного зв’язку.
Основні способи використаннянано оксид ербіювключають: 1. Випромінювання світла Er3+ на 1550 нм має особливе значення, оскільки ця довжина хвилі точно розташована в місці найменших втрат оптичних волокон у волоконно-оптичному зв’язку. Після збудження світлом з довжиною хвилі 980 нм1480 нм,нано оксид ербіюіони (Er3+) переходять з основного стану 4115/2 у високоенергетичний стан 4113/2 і випромінюють світло з довжиною хвилі 1550 нм, коли Er3+ у високоенергетичному стані повертається до основного стану, кварцові оптичні волокна можуть пропускати різні довжини хвилі світла , але ступінь оптичного загасання змінюється. Частотний діапазон світла 1550 нм має найнижчий рівень оптичного загасання (0,15 децибел на кілометр) у передачі кварцових оптичних волокон, що є майже нижньою межею загасання. Таким чином, коли волоконно-оптичний зв’язок використовується як сигнальне світло на 1550 нм, втрати світла зводяться до мінімуму. Таким чином, якщо відповідна концентраціянано оксид ербіюлегований у відповідну матрицю, підсилювач може компенсувати втрати в системах зв'язку, заснованих на принципі лазера. Тому в телекомунікаційних мережах, які вимагають посилення оптичних сигналів 1550 нм,нано оксид ербіюлеговані волоконні підсилювачі є важливими оптичними пристроями. в даний часнано оксид ербіюволоконні підсилювачі з легованого кремнезему були комерціалізовані. Згідно з повідомленнями, щоб уникнути марного поглинання, кількість нанооксиду ербію в оптичних волокнах коливається від десятків до сотень частин на мільйон. Швидкий розвиток оптоволоконного зв'язку відкриє нові сфери застосуваннянано оксид ербію. 2. Крім того, лазерні кристали легованінано оксид ербіюа їх вихідні лазери 1730 нм і 1550 нм безпечні для очей людини, мають хороші характеристики передачі в атмосферу, сильну здатність проникати через дим на полі бою, хорошу конфіденційність і їх важко виявити ворогам. Контраст випромінювання на військових цілях відносно великий, і портативний лазерний далекомір для безпеки людського ока був розроблений для військового використання. 3. Er3+ можна додати до скла для виготовленнярідкоземельніскляні лазерні матеріали, які наразі є твердотільними лазерними матеріалами з найвищою вихідною енергією імпульсу та вихідною потужністю. 4. Er3+ також можна використовувати як іон активації для рідкоземельних лазерних матеріалів. 5. Крім того,нано оксид ербіютакож можна використовувати для знебарвлення та фарбування окулярних лінз і кристалічного скла.
Нанометровий оксид ітрію (Y2O3)
Основні способи використаннянано оксид ітріювідносяться: 1. присадки для сталей і кольорових сплавів. Сплави FeCr зазвичай містять від 0,5% до 4%нано оксид ітрію, що може підвищити стійкість до окислення та пластичність цих нержавіючих сталей; Після додавання відповідної кількості richнано оксид ітріюзмішанийрідкоземельнідо сплаву MB26 загальні характеристики сплаву значно покращилися, і він може замінити деякі алюмінієві сплави середньої міцності для несучих компонентів літака; Додавання невеликої кількості наноітріюрідкоземельний оксиддо сплаву Al Zr можна покращити провідність сплаву; Цей сплав був прийнятий більшістю вітчизняних дротяних заводів; Додаваннянано оксид ітріюдо мідних сплавів покращує електропровідність і механічну міцність. 2. Містить 6%нано оксид ітріюі алюмінієвий 2% нітрид кремнію керамічний матеріал можна використовувати для розробки компонентів двигуна. 3. Використовуйте 400 Втнано оксид неодимулазерний промінь алюмінієвого гранату для механічної обробки, наприклад свердління, різання та зварювання великих компонентів. 4. Флуоресцентний екран електронного мікроскопа, що складається з монокристалічних пластин граната Y-Al, має високу яскравість флуоресценції, низьке поглинання розсіяного світла, гарну стійкість до високої температури та механічного зносу. 5. високийнано оксид ітріюструктуровані сплави, що містять до 90%нано оксид гадолініюможе використовуватися в авіації та інших сферах застосування, які потребують низької щільності та високої температури плавлення. 6. Високотемпературні протонопровідні матеріали, що містять до 90%нано оксид ітріюмають велике значення для виробництва паливних елементів, електролітичних елементів і компонентів датчиків газу, які потребують високої розчинності водню. Крім того,нано оксид ітріютакож використовується як матеріал для розпилення при високій температурі, розчинник для палива атомних реакторів, добавка до матеріалів з постійними магнітами та як геттер в електронній промисловості.
Крім перерахованих, нанорідкоземельні оксидитакож може бути використаний у матеріалах для одягу, які впливають на здоров'я людини та навколишнє середовище. З нинішнього наукового підрозділу всі вони мають певний напрям: стійкість до ультрафіолетового випромінювання; Забруднене повітря і ультрафіолетове випромінювання сприяють розвитку шкірних захворювань і раку; Запобігання забрудненню ускладнює прилипання забруднюючих речовин до одягу; Також ведуться дослідження в області теплоізоляції. Завдяки твердості та легкому старінню шкіри, вона найбільш схильна до утворення плям цвілі в дощові дні. Дрифт з нанорідкоземельний оксид церіюможе зробити шкіру м'якшою, менш схильною до старіння та цвілі, а також дуже зручною для носіння. Матеріали з нанопокриттями також були гарячою темою в дослідженнях наноматеріалів в останні роки, з основним акцентом на функціональних покриттях. Сполучені Штати використовують 80 нмY2O3як інфрачервоне екрануюче покриття, яке має високу ефективність відбивання тепла.CeO2має високий показник заломлення і високу стабільність. Колинано рідкоземельний оксид ітрію, нанооксид лантану танано оксид церіюпорошок додається до покриття, зовнішня стіна може протистояти старінню. Оскільки покриття зовнішніх стін схильне до старіння та відпадання через вплив ультрафіолетових променів сонця на фарбу та тривалий вплив вітру та сонця, додаванняоксид церіюіоксид ітріюможе протистояти ультрафіолетовому випромінюванню, а розмір його частинок дуже малий.Нано оксид церіювикористовується як ультрафіолетовий поглинач. Очікується, що він буде використовуватися для запобігання старінню пластикових виробів через ультрафіолетове випромінювання, а також УФ-старіння резервуарів, автомобілів, кораблів, резервуарів для зберігання нафти тощо, і відіграватиме роль на відкритих великих рекламних щитах
Найкращим захистом є покриття внутрішніх стін, щоб запобігти цвілі, волозі та забрудненню, оскільки його частинки дуже малі, що ускладнює прилипання пилу до стіни, і його можна витерти водою. Існує ще багато застосувань для нанорідкоземельні оксидиякі потребують подальших досліджень і розробок, і ми щиро сподіваємося, що їхнє майбутнє буде ще блискучішим.
Час публікації: 03 листопада 2023 р