Нанометрові рідкоземельні матеріали, нова сила промислової революції

Нанометрові рідкоземельні матеріали, нова сила промислової революції

Нанотехнології — це нова міждисциплінарна галузь, яка поступово розвивалася наприкінці 1980-х — на початку 1990-х років. Оскільки він має великий потенціал для створення нових виробничих процесів, нових матеріалів і нових продуктів, він почне нову промислову революцію в новому столітті. Нинішній рівень розвитку нанонауки та нанотехнологій подібний до комп’ютерних та інформаційних технологій у 1950-х роках. Більшість вчених, відданих цій галузі, передбачають, що розвиток нанотехнологій матиме широкий і далекосяжний вплив на багато аспектів технології. Вчені вважають, що він має дивні властивості та унікальну продуктивність. Основними ефектами конфайнменту, які призводять до дивних властивостей нанорідкісноземельних матеріалів, є ефект специфічної поверхні, ефект малого розміру, ефект інтерфейсу, ефект прозорості, ефект тунелю та макроскопічний квантовий ефект. Ці ефекти відрізняють фізичні властивості наносистеми від властивостей звичайних матеріалів у світлі, електриці, теплі та магнетизмі, а також представляють багато нових особливостей. У майбутньому є три основні напрямки дослідження та розробки нанотехнологій у вчених: підготовка та застосування з наноматеріалів з чудовими характеристиками; Проектувати та готувати різні нанопристрої та обладнання; Виявлення та аналіз властивостей нанообластей. В даний час нанорідкісні землі в основному мають такі напрямки застосування, і їх застосування потребує подальшого розвитку в майбутньому.

Нанометровий оксид лантану (La2O3)

Нанометровий оксид лантану застосовується до п’єзоелектричних матеріалів, електротермічних матеріалів, термоелектричних матеріалів, матеріалів магніторезистентності, люмінесцентних матеріалів (блакитний порошок), матеріалів для зберігання водню, оптичного скла, лазерних матеріалів, різних сплавів, каталізаторів для приготування органічних хімічних продуктів і каталізаторів для нейтралізації автомобільні вихлопні гази та сільськогосподарські плівки для конверсії світла також застосовуються до нанометрового оксиду лантану.

Нанометровий оксид церію (CeO2)

Основні способи використання нанооксиду церію: 1. Як добавка до скла, нанооксид церію може поглинати ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання, його застосовували до автомобільного скла. Він може не тільки запобігти ультрафіолетовим променям, але й знизити температуру в салоні автомобіля, таким чином заощаджуючи електроенергію для кондиціонування. 2. Застосування нанооксиду церію в каталізаторі очищення вихлопних газів автомобілів може ефективно запобігти викиду великої кількості вихлопних газів автомобіля в повітря. Нанооксид церію може бути використаний у пігменті для фарбування пластмас, а також може використовуватися в лакофарбовій, чорнильній та паперовій промисловості. 4. Застосування нанооксиду церію в полірувальних матеріалах було широко визнано як вимога високої точності для полірування кремнієвих пластин і сапфірових монокристалічних підкладок.5. Крім того, нанооксид церію також можна застосовувати до матеріалів для накопичення водню, термоелектричних матеріалів, нанооксидних вольфрамових електродів з церію, керамічних конденсаторів, п’єзоелектричної кераміки, абразивів з нанооксиду церію, карбіду кремнію, сировини для паливних елементів, бензинових каталізаторів, деяких матеріалів постійного магніту, різні леговані сталі та кольорові метали, тощо

Нанометровий оксид празеодиму (Pr6O11)

Основні сфери використання нанометрового оксиду празеодиму: 1. Він широко використовується в будівельній кераміці та кераміці щоденного використання. Його можна змішувати з керамічною глазур’ю для отримання кольорової глазурі, а також можна використовувати як підглазурний пігмент окремо. Приготований пігмент світло-жовтого кольору з чистим і елегантним відтінком. 2. Він використовується для виробництва постійних магнітів і широко використовується в різних електронних пристроях і двигунах. 3. Використовується для каталітичного крекінгу нафти. Активність, селективність і стабільність каталізу можна покращити. 4. Нано-празеодімовий оксид також можна використовувати для абразивного полірування. Крім того, застосування нанометрового оксиду празеодиму в області оптичного волокна стає все більш широким.

Нанометровий оксид неодиму (Nd2O3)

Нанометровий оксид неодиму став гарячою точкою на ринку протягом багатьох років через його унікальну позицію в галузі рідкоземельних елементів. Нанооксид неодиму також застосовується до кольорових матеріалів. Додавання 1,5% ~ 2,5% нанооксиду неодиму в магнієвий або алюмінієвий сплав може покращити високотемпературні характеристики, повітронепроникність і корозійну стійкість сплаву, і він широко використовується в аерокосмічній галузі. матеріал для авіації. Крім того, наноітрієвий алюмінієвий гранат, легований нанооксидом неодиму, створює короткохвильовий лазерний промінь, який широко використовується для зварювання та різання тонких матеріалів товщиною менше 10 мм у промисловості. З медичної точки зору лазер Nano-YAG із додаванням нано-Nd _ 2O _ 3 використовується для видалення хірургічних ран або дезінфекції ран замість хірургічних ножів. Нанометровий оксид неодиму також використовується для фарбування скляних і керамічних матеріалів, гумових виробів і добавок.

Наночастинки оксиду самарію (Sm2O3)

Основні способи використання нанорозмірного оксиду самарію: нанорозмірний оксид самарію світло-жовтого кольору, який наноситься на керамічні конденсатори та каталізатори. Крім того, нанорозмірний оксид самарію має ядерні властивості та може використовуватися як конструкційний матеріал, захисний матеріал і матеріал керування атомним енергетичним реактором, щоб величезна енергія, що виробляється ядерним поділом, могла використовуватися безпечно. Наночастинки оксиду європію (Eu2O3) переважно використовуються у люмінофорах. Eu3+ використовується як активатор червоного люмінофора, а Eu2+ використовується як синій люмінофор. Y0O3:Eu3+ є найкращим люмінофором щодо світлової ефективності, стабільності покриття, вартості відновлення тощо, і він широко використовується через покращення світлової ефективності та контрастності. Останнім часом нанооксид європію також використовується як люмінофор стимульованого випромінювання для нової рентгенівської медичної діагностичної системи. Нанооксид євроропію також можна використовувати для виготовлення кольорових лінз і оптичних фільтрів, для пристроїв зберігання магнітних бульбашок, а також може проявити свої таланти в контрольні матеріали, захисні матеріали та конструкційні матеріали атомних реакторів. Дрібнодисперсний оксид гадоліній-європію (Y2O3:Eu3+) червоний люмінофор був отриманий з використанням нанооксиду ітрію (Y2O3) і нанооксиду європію (Eu2O3) як сировини. Під час використання його для приготування рідкоземельного триколірного люмінофора було виявлено, що: (a) його можна добре та рівномірно змішувати із зеленим порошком і синім порошком; (b) хороші характеристики покриття; (c) Оскільки розмір частинок червоного порошку невеликий, питома поверхня збільшується, а кількість люмінесцентних частинок збільшується, кількість червоного порошку в рідкоземельних триколірних люмінофорах можна зменшити, що призводить до зниження вартості.

Наночастинки оксиду гадоліній (Gd2O3)

Його основні застосування такі: 1. Його водорозчинний парамагнітний комплекс може покращити ЯМР-сигнал зображення людського тіла під час лікування. 2. Базовий оксид сірки можна використовувати як матричну сітку трубки осцилографа та рентгенівського екрана з особливою яскравістю. 3. Нано-оксид гадолінію в нано-гадолінієвому галієвому гранаті є ідеальною одиночною підкладкою для магнітної бульбашкової пам’яті. 4. Якщо немає обмеження циклу Camot, його можна використовувати як тверде магнітне охолоджуюче середовище. 5. Використовується як інгібітор для контролю рівня ланцюгової реакції на атомних електростанціях для забезпечення безпеки ядерних реакцій. Крім того, використання нанооксиду гадолінію та нанооксиду лантану допомагає змінити область осклування та покращити термічну стабільність скла. Нанооксид гадолінію також можна використовувати для виробництва конденсаторів і екранів, що посилюють рентгенівське випромінювання. В даний час світ докладає великих зусиль для розробки застосування нанооксиду гадолінію та його сплавів у магнітному охолодженні, і досяг проривного прогресу

Наночастинки оксиду тербію (Tb4O7)

Основні сфери застосування такі: 1. Фосфори використовуються як активатори зеленого порошку в триколірних люмінофорах, таких як фосфатна матриця, активована нанооксидом тербію, силікатна матриця, активована нанооксидом тербію, і нанооксид церію, алюмінат магнію, матриця, активована нанотербієм. оксиду, які всі випромінюють зелене світло в збудж стан. 2. Магнітооптичні матеріали зберігання. В останні роки були досліджені та розроблені магнітооптичні матеріали на основі оксиду тербію. Магнітооптичний диск, виготовлений з аморфної плівки Tb-Fe, використовується як запам'ятовуючий елемент комп'ютера, і ємність зберігання може бути збільшена в 10-15 разів. 3. Магнітооптичне скло, оптично активне скло Фарадея, що містить нанометровий оксид тербію, є ключовим матеріалом для виготовлення ротаторів, ізоляторів, ануляторів і широко використовується в лазерних технологіях. Нанометровий оксид тербію нанометровий оксид диспрозію в основному використовується в ехолотах і широко використовується використовується в багатьох галузях, таких як система впорскування палива, керування рідинними клапанами, мікропозиціонування, механічні виконавчий механізм, механізм і регулятор крила авіаційного космічного телескопа.

Нано диспрозіум оксид Dy2O3

Основне застосування нанооксиду диспрозію Dy2O3:1. Нанодиспрозій оксид використовується як активатор люмінофора, а тривалентний нанодиспрозій оксид є перспективним іоном-активатором триколірних люмінесцентних матеріалів з одним люмінесцентним центром. В основному він складається з двох смуг випромінювання, одна - це випромінювання жовтого світла, інша - випромінювання синього світла, а люмінесцентні матеріали, леговані нанооксидом диспрозію, можна використовувати як триколірні люмінофори.2. Нанометровий оксид диспрозію є необхідною металевою сировиною для приготування сплаву терфенолу з великим магнітострикційним сплавом нано-оксиду тербію та нано-оксиду диспрозію, який може реалізувати деякі точні дії механічного руху. 3. Нанометровий металевий оксид диспрозію можна використовувати як магнітооптичний матеріал для зберігання даних із високою швидкістю запису та чутливістю зчитування. 4. Використовується для приготування нанометрової лампи з оксиду диспрозію. Робочою речовиною, що використовується в лампі з нанооксидом диспрозію, є нанооксид диспрозію, який має переваги високої яскравості, гарного кольору, високої колірної температури, малого розміру та стабільної дуги, і був використовується як джерело освітлення для плівки та друку. 5. Нанометровий оксид диспрозію використовується для вимірювання енергетичного спектру нейтронів або як поглинач нейтронів в атомній енергетиці через його велику площу поперечного перерізу захоплення нейтронів.

Нанометр Ho2O3

Основні способи використання нано-оксиду гольмію такі: 1. Як добавка до металогалогенної лампи, металева галогенна лампа є різновидом газорозрядної лампи, яка розроблена на основі ртутної лампи високого тиску, і її характеристика є що колба наповнена різними рідкоземельними галогенідами. В даний час в основному використовуються рідкоземельні йодиди, які випромінюють різні спектральні лінії під час газових розрядів. Робочою речовиною, що використовується в нано-гольмієвій оксидній лампі, є нано-гольмієвий оксид йодид, який може отримати вищу концентрацію атомів металу в зоні дуги, таким чином значно покращує ефективність випромінювання. 2. Нанометровий оксид гольмію можна використовувати як добавку до ітрієвого заліза або ітрієвого алюмінієвого гранату; 3. Нано-оксид гольмію можна використовувати як ітрій-залізо-алюмінієвий гранат (Ho:YAG), який може випромінювати лазер 2 мкм, а швидкість поглинання людської тканини лазером 2 мкм висока. Це майже на три порядки вище, ніж Hd: YAG0. Тому, використовуючи Ho:YAG лазер для медичних операцій, він може не тільки підвищити ефективність і точність операції, але також зменшити площу термічного пошкодження до меншого розміру. Вільний промінь, створюваний нанокристалом оксиду гольмію, може видаляти жир без виділення надмірного тепла, тим самим зменшуючи термічне пошкодження здорових тканин. Повідомляється, що лікування глаукоми за допомогою нанометрового лазера з оксидом гольмію в Сполучених Штатах може зменшити біль хірургія. 4. У магнітострикційний сплав Терфенол-D також можна додати невелику кількість нанорозмірного оксиду гольмію для зменшення зовнішнього поля, необхідного для намагнічення насичення сплаву.5. Крім того, оптичне волокно, леговане нанооксидом гольмію, можна використовувати для створення пристроїв оптичного зв’язку, таких як волоконно-оптичні лазери, волоконно-оптичні підсилювачі, волоконно-оптичні датчики тощо. Воно відіграватиме більш важливу роль у сучасному швидкому волоконно-оптичному зв’язку.

Нанооксид ербію(III).

Основні способи використання:

1. Світлове випромінювання нанометрового оксиду ербію (III) при 1550 нм має особливе значення, оскільки ця довжина хвилі є точно мінімальною втратою оптичного волокна волоконно-оптичного зв’язку. Після збудження світлом при 980 нм і 1480 нм нанометровий іон оксиду Ербію (III) переходить з основного стану 4115/2 у стан високої енергії 4113/2. Коли Er3+ у високоенергетичному стані повертається до основного стану, він випромінює світло з довжиною хвилі 1550 нм. Кварцове волокно може пропускати світло з різною довжиною хвилі, однак різні показники оптичного загасання відрізняються, причому діапазон частот 1550 нм має найнижчий рівень оптичного загасання (0,15 децибел на кілометр) у передачі кварцового волокна, 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 відповідну концентрацію нанооксиду ербію (III) легувати у відповідну матрицю, підсилювач може компенсувати втрати в системі зв’язку за принципом лазера. Тому в телекомунікаційній мережі, яка потребує посилення оптичного сигналу 1550 нм, волоконний підсилювач з нанолегованим оксидом ербію (III) є незамінним оптичним пристроєм. В даний час волоконний підсилювач з кремнеземом, легованим оксидом ербію (III), був комерціалізований. Повідомляється, що для того, щоб уникнути марного поглинання, кількість нанооксиду ербію (III) у волокні становить від десятків до сотень частин на мільйон. Швидкий розвиток волоконно-оптичних комунікацій відкриє нову область застосування нанооксиду ербію (III).

2. Лазерний кристал, доповнений нанометровим оксидом ербію (III), і його лазер 1730 нм і 1550 нм лазерного випромінювання безпечні для очей людини, мають хороші атмосферні характеристики передачі, мають сильну здатність проникнення диму на поле бою, хорошу конфіденційність, нелегко бути виявляються противником, і мають великий контраст при освітленні військових цілей. Портативний лазерний далекомір був створений для військового використання, безпечний для очей людини.

3. Нанометровий оксид ербію (III) можна додати в скло для виготовлення рідкоземельного скляного лазерного матеріалу, який є твердим лазерним матеріалом з найбільшою вихідною енергією імпульсу та найвищою вихідною потужністю на даний момент.

4. Нанометровий оксид ербію (III) також можна використовувати як іон активації рідкоземельних конверсійних лазерних матеріалів.

5. Нанометровий оксид ербію (III) також можна використовувати для знебарвлення та фарбування окулярів і кристалічного скла.

Нанометровий оксид ітрію (Y2O3)

Основні сфери використання нанооксиду ітрію такі: 1. Добавки для сталі та кольорових сплавів. Сплав FeCr зазвичай містить 0,5% ~ 4% нанооксиду ітрію, який може підвищити стійкість до окислення та пластичність цих нержавіючих сталей. Після додавання належної кількості змішаних рідкоземельних елементів, багатих нанометровим оксидом ітрію, до сплаву MB26 всеосяжні властивості сплаву були, очевидно, покращено вчора. Він може замінити деякі середні та міцні алюмінієві сплави для навантажених компонентів літаків; Додавання невеликої кількості рідкоземельного нанооксиду ітрію в сплав Al-Zr може покращити провідність сплаву; Сплав був прийнятий більшістю дротяних заводів у Китаї. Нанооксид ітрію був доданий в мідний сплав для підвищення провідності та механічної міцності. 2. Керамічний матеріал із нітриду кремнію, що містить 6% нанооксиду ітрію та 2% алюмінію. Його можна використовувати для розробки деталей двигуна. 3. Свердління, різання, зварювання та інша механічна обробка виконується на крупномасштабних деталях за допомогою лазерного променя з нанооксиду неодиму і алюмінієвого гранату потужністю 400 Вт. 4. Екран електронного мікроскопа, що складається з монокристалів гранату Y-Al, має високу яскравість флуоресценції, низьке поглинання розсіяного світла, а також хорошу стійкість до високих температур і стійкість до механічного зношування.5. Сплав із високою структурою нанооксиду ітрію, що містить 90% нанооксиду гадолінію, може бути застосований в авіації та інших випадках, де потрібна низька щільність і висока температура плавлення. 6. Високотемпературні протонопровідні матеріали, що містять 90% нанооксиду ітрію, мають велике значення для виробництва паливних елементів, електролітичних елементів і газових датчиків, які вимагають високої розчинності водню. Крім того, нанооксид ітрію також використовується як стійкий до високотемпературного розпилення матеріал, розчинник палива для атомних реакторів, добавка до матеріалу постійного магніту та геттер в електронній промисловості.

На додаток до вищезазначеного, нанооксиди рідкоземельних елементів також можуть використовуватися в матеріалах одягу для охорони здоров’я людини та захисту навколишнього середовища. З нинішніх наукових підрозділів усі вони мають певні напрямки: проти ультрафіолетового випромінювання; Забруднене повітря та ультрафіолетове випромінювання сприяють розвитку шкірних захворювань і раку шкіри; Запобігання забрудненню ускладнює прилипання забруднюючих речовин до одягу; Його також вивчають у напрямку захисту від тепла. Оскільки шкіра тверда і легко старіє, вона найбільш схильна до цвілі в дощові дні. Шкіру можна пом’якшити відбілюванням нанорідкоземельним оксидом церію, який нелегко старіє та пліснявить, і його зручно носити. В останні роки матеріали з нанопокриттями також є центром досліджень наноматеріалів, і основні дослідження зосереджені на функціональних покриттях. Y2O3 з 80 нм у Сполучених Штатах можна використовувати як інфрачервоне екранувальне покриття. Ефективність відбиття тепла дуже висока. CeO2 має високий показник заломлення та високу стабільність. Коли до покриття додають нанорідкоземельний оксид ітрію, нанооксид лантану та нанопорошок оксиду церію, зовнішня стіна може протистояти старінню, оскільки покриття зовнішньої стіни легко старіє та відпадає, оскільки фарба піддається впливу сонячного світла та ультрафіолетових променів протягом тривалого часу, і він може протистояти ультрафіолетовим променям після додавання оксиду церію та ітрію оксид. Крім того, його розмір частинок дуже малий, і нанооксид церію використовується як ультрафіолетовий поглинач, який, як очікується, буде використовуватися для запобігання старінню пластикових виробів через ультрафіолетове опромінення, танків, автомобілів, кораблів, резервуарів для зберігання нафти тощо ., який може найкраще захистити зовнішні великі рекламні щити та запобігти цвілі, волозі та забрудненню внутрішніх стінових покриттів. Через невеликий розмір частинок пил нелегко прилипає до стіни. Його можна почистити водою. Є ще багато застосувань нанооксидів рідкісноземельних елементів, які необхідно досліджувати та розвивати, і ми щиро сподіваємося, що це буде мати блискуче майбутнє.