Nanometr noyob tuproq materiallari, sanoat inqilobidagi yangi kuch

Nanometr noyob tuproq materiallari, sanoat inqilobidagi yangi kuch

Nanotexnologiya 1980-yillarning oxiri va 1990-yillarning boshlarida bosqichma-bosqich rivojlangan yangi fanlararo sohadir. Chunki u yangi ishlab chiqarish jarayonlari, yangi materiallar va yangi mahsulotlarni yaratish uchun katta salohiyatga ega, yangi asrda yangi sanoat inqilobini boshlab beradi.Nano fan va nanotexnologiyaning hozirgi rivojlanish darajasi 1950-yillardagi kompyuter va axborot texnologiyalari darajasiga o'xshaydi. Ushbu sohaga sodiq qolgan olimlarning ko'pchiligi nanotexnologiyaning rivojlanishi texnologiyaning ko'p jihatlariga keng va keng ta'sir ko'rsatishini bashorat qilmoqdalar. Olimlarning fikriga ko'ra, u g'alati xususiyatlarga va noyob ishlashga ega, nano noyob tuproq materiallarining g'alati xususiyatlariga olib keladigan asosiy qamoq effektlari o'ziga xos sirt effekti, kichik o'lchamli effekt, interfeys effekti, shaffoflik effekti, tunnel effekti va makroskopik kvant effektidir. Bu effektlar nanotizimning fizik xossalarini yorug‘lik, elektr, issiqlik va magnitlanishdagi an’anaviy materiallardan farq qiladi va ko‘plab yangi xususiyatlarni taqdim etadi.Kelajakda olimlar nanotexnologiyani tadqiq etish va rivojlantirish uchun uchta asosiy yo‘nalish mavjud: tayyorlash va qo‘llash mukammal ishlashga ega nanomateriallar; Turli nano qurilmalar va uskunalarni loyihalash va tayyorlash; Nano-mintaqalarning xususiyatlarini aniqlash va tahlil qilish. Hozirgi vaqtda nano noyob tuproq asosan quyidagi qo'llash yo'nalishlariga ega va kelajakda uni qo'llash yanada rivojlanishi kerak.

Nanometr lantan oksidi (La2O3)

Nanometr lantan oksidi piezoelektrik materiallar, elektrotermik materiallar, termoelektrik materiallar, magnit qarshilik materiallari, lyuminestsent materiallar (ko'k kukun), vodorod saqlash materiallari, optik shisha, lazer materiallari, turli qotishma materiallar, organik kimyoviy mahsulotlarni tayyorlash uchun katalizatorlar va neytrallash uchun katalizatorlar uchun qo'llaniladi. avtomobil egzozlari va yorug'lik konversiyasi qishloq xo'jaligi plyonkalari ham nanometrli lantan oksidiga qo'llaniladi.

Nanometr seriy oksidi (CeO2)

Nanoseriy oksidining asosiy qo'llanilishi quyidagilardan iborat: 1. Shisha qo'shimchasi sifatida nanoseriy oksidi ultrabinafsha nurlar va infraqizil nurlarni o'zlashtira oladi va avtomobil oynasiga qo'llaniladi. U nafaqat ultrabinafsha nurlanishining oldini oladi, balki avtomobil ichidagi haroratni ham pasaytiradi, shu bilan konditsioner uchun elektr energiyasini tejaydi. 2. Avtomobil egzozlarini tozalash katalizatorida nanoserium oksidini qo'llash katta miqdordagi avtomobil chiqindi gazining havoga chiqarilishini samarali ravishda oldini oladi.3. Nano-seriy oksidi plastmassani rang berish uchun pigmentda ishlatilishi mumkin, shuningdek, qoplama, siyoh va qog'oz sanoatida ham qo'llanilishi mumkin. 4. Polishing materiallarida nanoseriy oksidini qo'llash kremniy gofretlari va safir monokristalli substratlarni parlatish uchun yuqori aniqlik talabi sifatida keng e'tirof etilgan.5. Bundan tashqari, nanoserium oksidi vodorod saqlash materiallari, termoelektrik materiallar, nanoserium oksidi volfram elektrodlari, keramik kondansatörler, piezoelektrik keramika, nano serium oksidi kremniy karbid abrazivlari, yonilg'i xujayrasi xom ashyosi, benzinli doimiy magnit katalizatorlar, ba'zilar uchun ham qo'llanilishi mumkin. turli xil qotishma po'latlar va rangli metallar va boshqalar.

Nanometrli praseodimiy oksidi (Pr6O11)

Nanometrli praseodimiyum oksidining asosiy qo'llanilishi quyidagilardir: 1. U keramika va kundalik foydalanish keramika qurilishida keng qo'llaniladi. Rangli sir qilish uchun uni keramik sir bilan aralashtirish mumkin, shuningdek, faqat sir ostidagi pigment sifatida ishlatilishi mumkin. Tayyorlangan pigment sof va oqlangan ohang bilan och sariq rangga ega. 2. Doimiy magnitlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va turli elektron qurilmalar va motorlarda keng qo'llaniladi. 3. Neft katalitik kreking uchun ishlatiladi.Katalizning faolligi, selektivligi va barqarorligini yaxshilash mumkin. 4. Nano-praseodimiyum oksidi abraziv polishing uchun ham ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, optik tolalar sohasida nanometrli praseodimiyum oksidi qo'llanilishi tobora kengayib bormoqda. Nanometr neodimiy oksidi (Nd2O3) Nanometr neodimiy oksidi noyob erlar sohasidagi noyob mavqei tufayli ko'p yillar davomida bozorda issiq nuqtaga aylandi. Nano-neodimiy oksidi rangli materiallarga ham qo'llaniladi. Magniy yoki alyuminiy qotishmasiga 1,5% ~ 2,5% nano neodimiy oksid qo'shilishi qotishmaning yuqori harorat ko'rsatkichlarini, havo o'tkazmasligi va korroziyaga chidamliligini yaxshilashi mumkin va u aerokosmik sifatida keng qo'llaniladi. aviatsiya uchun material. Bundan tashqari, nano neodimiy oksidi bilan qoplangan nanoittrium alyuminiy granatasi sanoatda qalinligi 10 mm dan past bo'lgan nozik materiallarni payvandlash va kesish uchun keng qo'llaniladigan qisqa to'lqinli lazer nurlarini ishlab chiqaradi. Tibbiy tomondan, nano-Nd _ 2O _ 3 bilan qo'shilgan Nano-YAG lazeri jarrohlik pichoqlari o'rniga jarrohlik jarohatlarini olib tashlash yoki yaralarni dezinfeksiya qilish uchun ishlatiladi. Nanometr neodimiy oksidi shisha va keramika materiallarini, kauchuk mahsulotlarini va qo'shimchalarni bo'yash uchun ham ishlatiladi.

Samarium oksidi nanozarralari (Sm2O3)

Nano o'lchamdagi samarium oksidining asosiy qo'llanilishi: nano o'lchamdagi samarium oksidi ochiq sariq rangga ega bo'lib, u keramik kondansatörler va katalizatorlarga qo'llaniladi. Bundan tashqari, nano o'lchamdagi samarium oksidi yadroviy xususiyatlarga ega va atom energiyasi reaktorining strukturaviy materiali, himoya qiluvchi materiali va boshqaruv materiali sifatida ishlatilishi mumkin, shuning uchun yadroviy parchalanish natijasida hosil bo'lgan ulkan energiya xavfsiz ishlatilishi mumkin. Evropium oksidi nanozarralari (Eu2O3) asosan fosforlarda qo'llaniladi.Eu3+ qizil fosforning faollashtiruvchisi sifatida, Eu2+ esa ko'k fosfor sifatida ishlatiladi. Y0O3: Eu3 + yorug'lik samaradorligi, qoplamaning barqarorligi, tiklanish narxi va boshqalar bo'yicha eng yaxshi fosfor bo'lib, yorug'lik samaradorligi va kontrastini yaxshilash tufayli keng qo'llaniladi. So'nggi paytlarda nanoevropiy oksidi yangi rentgenologik tibbiy diagnostika tizimi uchun stimulyatsiyalangan emissiya fosfori sifatida ham qo'llanilmoqda. Nano-evropiy oksidi rangli linzalar va optik filtrlar ishlab chiqarish, magnit pufakchalarni saqlash qurilmalari uchun ham ishlatilishi mumkin va o'z iste'dodlarini ko'rsatishi mumkin. nazorat materiallari, ekranlash materiallari va atom reaktorlarining strukturaviy materiallari. Nozik zarracha gadoliniy evropiy oksidi (Y2O3: Eu3+) qizil fosfor xom ashyo sifatida nanoittriy oksidi (Y2O3) va nanoevropiy oksidi (Eu2O3) yordamida tayyorlangan. Uni noyob tuproq uch rangli fosforini tayyorlashda qo'llashda quyidagilar aniqlandi: (a) yashil kukun va ko'k kukun bilan yaxshi va bir xilda aralashtirilishi mumkin; (b) qoplamaning yaxshi ishlashi; (c) Qizil kukunning zarracha hajmi kichik bo'lgani uchun, o'ziga xos sirt maydoni ortadi va lyuminestsent zarrachalar soni ortadi, noyob tuproqli uch rangli fosforlarda qizil kukun miqdori kamayishi mumkin, bu esa arzonroq narxga olib keladi.

Gadoliniy oksidi nanozarralari (Gd2O3)

Uning asosiy qo'llanilishi quyidagilardan iborat: 1. Uning suvda eriydigan paramagnit kompleksi tibbiy davolanishda inson tanasining NMR ko'rish signalini yaxshilashi mumkin. 2. Asosiy oltingugurt oksidi osiloskop naychasining matritsa panjarasi va maxsus nashrida rentgen ekrani sifatida ishlatilishi mumkin. 3. Nano-gadoliniy galyum granatidagi nano-gadoliniy oksidi magnit qabariq xotirasi uchun ideal yagona substratdir. 4. Camot sikli chegarasi bo'lmaganda, qattiq magnit sovutish vositasi sifatida foydalanish mumkin. 5. Yadro reaktsiyalarining xavfsizligini ta'minlash uchun atom elektr stantsiyalarining zanjirli reaktsiya darajasini nazorat qilish uchun inhibitor sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, nano-gadoliniy oksidi va nano-lantan oksididan foydalanish vitrifikatsiya hududini o'zgartirish va shishaning termal barqarorligini yaxshilash uchun foydalidir. Nanogadoliniy oksidi kondansatörler va rentgen nurlarini kuchaytiruvchi ekranlarni ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin. Hozirgi vaqtda dunyo nano-gadoliniy oksidi va uning qotishmalarini magnit sovutgichda qo'llashni rivojlantirish uchun katta sa'y-harakatlarni amalga oshirmoqda va katta yutuqlarga erishdi.

Terbium oksidi nanozarralari (Tb4O7)

Asosiy qo'llash sohalari quyidagilardan iborat: 1. Fosforlar nanoterbium oksidi bilan faollashtirilgan fosfat matritsasi, nanoterbiyum oksidi bilan faollashtirilgan silikat matritsasi va nanoterbiy oksidi magniy aluminat matritsasi bilan faollashtirilgan nanoterbiyum oksidi kabi uch rangli fosforlarda yashil kukun faollashtiruvchisi sifatida ishlatiladi. oksidi, ularning hammasi hayajonlangan holatda yashil yorug'lik chiqaradi. 2. Magneto-optik saqlash materiallari, So'nggi yillarda nano-terbium oksidi magnit-optik materiallar o'rganildi va ishlab chiqildi. Tb-Fe amorf plyonkadan tayyorlangan magnit-optik disk kompyuterni saqlash elementi sifatida ishlatiladi va saqlash hajmini 10 ~ 15 baravar oshirish mumkin. 3. Magneto-optik shisha, Faraday optik faol shisha o'z ichiga nanometrli terbium oksidi, rotatorlar, izolyatorlar, annulyatorlar qilish uchun asosiy materialdir va lazer texnologiyasida keng qo'llaniladi.Nanometrli terbium oksidi nanometr disprosium oksidi asosan sonarda qo'llaniladi va keng tarqalgan. yonilg'i quyish tizimi, suyuqlik valfini boshqarish, mikro joylashishni aniqlash, mexanik aktuator, samolyot kosmik teleskopining mexanizmi va qanot regulyatori kabi ko'plab sohalarda qo'llaniladi. Dy2O3 nano disprosium oksidining asosiy qo'llanilishi: 1. Nano-disprosiy oksidi fosforning faollashtiruvchisi sifatida ishlatiladi va uch valentli nano-disprosiy oksidi bitta lyuminestsent markazga ega bo'lgan uch rangli lyuminestsent materiallarning istiqbolli faollashtiruvchi ionidir. U asosan ikkita emissiya zonasidan iborat bo'lib, biri sariq yorug'lik emissiyasi, ikkinchisi ko'k yorug'lik emissiyasi va nano-disprosiy oksidi bilan qo'shilgan lyuminestsent materiallar uch rangli fosfor sifatida ishlatilishi mumkin.2. Nanometr disprosium oksidi katta magnitostriktiv qotishma nano-terbium oksidi va nano-disprosiy oksidi bilan Terfenol qotishmasini tayyorlash uchun zarur bo'lgan metall xom ashyo bo'lib, u mexanik harakatning ba'zi aniq faoliyatini amalga oshiradi. 3. Nanometr disprosium oksidi metalli yuqori ro'yxatga olish tezligi va o'qish sezgirligi bilan magnit-optik saqlash materiali sifatida ishlatilishi mumkin. 4. Nano disprosium oksidi lampasini tayyorlash uchun ishlatiladi. Nano disprosium oksidi chiroqida ishlatiladigan ishchi modda nano disprosium oksidi bo'lib, u yuqori yorqinlik, yaxshi rang, yuqori rang harorati, kichik o'lchamli va barqaror yoyning afzalliklariga ega bo'lib, o'z ichiga oladi. kino va bosib chiqarish uchun yorug'lik manbai sifatida ishlatiladi. 5. Nanometr disprosiy oksidi neytron energiya spektrini o'lchash uchun yoki atom energiyasi sanoatida neytron absorber sifatida ishlatiladi, chunki uning katta neytronni tutib olish ko'ndalang kesimi maydoni.

Ho _ 2O _ 3 nanometr

Nano-golmiy oksidining asosiy qo'llanilishi quyidagilardir: 1. Metall halogen chiroqning qo'shimchasi sifatida metall halogen chiroq yuqori bosimli simob chiroq asosida ishlab chiqilgan gaz deşarj chiroqining bir turi bo'lib, uning xarakteristikasi lampochka turli xil nodir tuproq galogenidlari bilan to'ldirilganligi. Hozirgi vaqtda nodir tuproq yodidlari asosan ishlatiladi, ular gaz chiqindilari paytida turli xil spektral chiziqlar chiqaradi. Nano-golmiy oksidi chiroqida ishlatiladigan ish moddasi nano-golmiy oksidi yodidi bo'lib, u yoy zonasida yuqori metall atomi kontsentratsiyasini olishi mumkin, shuning uchun radiatsiya samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. 2. Nanometrli holmiy oksidi yttrium temir yoki yttrium alyuminiy granatining qo'shimchasi sifatida ishlatilishi mumkin; 3. Nano-golmiy oksidi itriyum temir alyuminiy granatasi (Ho: YAG) sifatida ishlatilishi mumkin, u 2 mkm lazerni chiqarishi mumkin va inson to'qimalarining 2 mkm lazerga singish tezligi yuqori. Bu Hd dan deyarli uch baravar yuqori: YAG0. Shuning uchun, Ho: YAG lazerini tibbiy operatsiya uchun ishlatganda, u nafaqat ish samaradorligi va aniqligini oshirishi, balki termal shikastlanish maydonini kichikroq hajmga kamaytirishi mumkin. Nanogolmiy oksidi kristalidan hosil bo'lgan erkin nur yog'ni ortiqcha issiqlik hosil qilmasdan yo'q qiladi va shu bilan sog'lom to'qimalarning termal shikastlanishini kamaytiradi. Amerika Qo'shma Shtatlarida glaukomani nanometrli golmiy oksidi lazeri bilan davolash og'riqni kamaytirishi mumkinligi xabar qilinadi. jarrohlik. 4. Magnitostriktiv qotishma Terfenol-Dda qotishmaning to'yingan magnitlanishi uchun zarur bo'lgan tashqi maydonni kamaytirish uchun oz miqdorda nano o'lchamdagi golmiy oksidi ham qo'shilishi mumkin.5. Bundan tashqari, nano-golmiy oksidi bilan qo'shilgan optik tolali optik tolali lazerlar, optik tolali kuchaytirgichlar, optik tolali datchiklar va boshqalar kabi optik aloqa qurilmalarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin. U bugungi tezkor optik tolali aloqada muhimroq rol o'ynaydi.

Nanometr itriy oksidi (Y2O3)

Nanoittriy oksidining asosiy qo'llanilishi quyidagilardan iborat: 1. Po'lat va rangli qotishmalar uchun qo'shimchalar. FeCr qotishmasi odatda 0,5% ~ 4% nanoitrium oksidini o'z ichiga oladi, bu zanglamaydigan po'latlarning oksidlanish qarshiligi va egiluvchanligini oshirishi mumkin. MB26 qotishmasiga nanometr itriy oksidiga boy aralash nodir tuproqni to'g'ri miqdorda qo'shgandan so'ng, qotishmaning keng qamrovli xususiyatlari aniq edi. kecha takomillashtirildi, u samolyotning stressli qismlari uchun ba'zi o'rta va kuchli alyuminiy qotishmalarini almashtirishi mumkin; Al-Zr qotishmasiga oz miqdorda nanoittriy oksidi noyob tuproq qo'shilishi qotishma o'tkazuvchanligini yaxshilashi mumkin; Qotishma Xitoyning ko'pgina sim zavodlari tomonidan qabul qilingan. Nano-ittriy oksidi o'tkazuvchanlik va mexanik kuchni yaxshilash uchun mis qotishmasiga qo'shildi. 2. 6% nanoittriy oksidi va 2% alyuminiy o'z ichiga olgan kremniy nitridili keramik material. U dvigatel qismlarini ishlab chiqish uchun ishlatilishi mumkin. 3. Burg'ulash, kesish, payvandlash va boshqa mexanik ishlov berish 400 vatt quvvatga ega nano neodimiyum oksidi alyuminiy granat lazer nurlari yordamida keng ko'lamli komponentlarda amalga oshiriladi. 4. Y-Al granatli monokristaldan tashkil topgan elektron mikroskop ekrani yuqori floresan yorqinligi, tarqalgan yorug'likning past singishi va yaxshi yuqori harorat qarshiligi va mexanik aşınma qarshilikka ega.5. 90% nanogadoliniy oksidi o'z ichiga olgan yuqori nanoittriy oksidi strukturasi qotishmasi aviatsiya va past zichlik va yuqori erish nuqtasini talab qiladigan boshqa holatlarda qo'llanilishi mumkin. 6. 90% nanoittriy oksidini o'z ichiga olgan yuqori haroratli proton o'tkazuvchan materiallar yuqori vodorod eruvchanligini talab qiluvchi yonilg'i xujayralari, elektrolitik hujayralar va gaz sensorlarini ishlab chiqarish uchun katta ahamiyatga ega. Bundan tashqari, nano-ittrium oksidi yuqori haroratli püskürtmeye bardoshli material, atom reaktor yoqilg'isini suyultiruvchi, doimiy magnitlangan materialning qo'shimchasi va elektron sanoatda oluvchi sifatida ham qo'llaniladi.

Yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda, nano nodir tuproq oksidlari inson salomatligi va atrof-muhitni muhofaza qilish uchun kiyim materiallarida ham qo'llanilishi mumkin. Hozirgi tadqiqot bo'linmalaridan ularning barchasi ma'lum yo'nalishlarga ega: anti-ultrabinafsha nurlanish; Havoning ifloslanishi va ultrabinafsha nurlanishi teri kasalliklari va teri saratoniga moyil; Ifloslanishning oldini olish ifloslantiruvchi moddalarning kiyimga yopishishini qiyinlashtiradi; Bundan tashqari, u issiqlikdan himoya qilish yo'nalishi bo'yicha o'rganilmoqda. Teri qattiq va qarishi oson bo'lgani uchun yomg'irli kunlarda chiriyotganga eng moyil bo'ladi. Terini nano nodir tuproq seriy oksidi bilan oqartirish orqali yumshatish mumkin, bu qarish va chiriyotgan oson emas va uni kiyish qulay. So'nggi yillarda nano-qoplama materiallari ham nano-materiallar bo'yicha tadqiqotlar markazida bo'lib, asosiy tadqiqotlar funktsional qoplamalarga qaratilgan. Qo'shma Shtatlarda 80nm bo'lgan Y2O3 infraqizil ekranlovchi qoplama sifatida ishlatilishi mumkin. Issiqlikni aks ettirish samaradorligi juda yuqori. CeO2 yuqori sinishi indeksiga va yuqori barqarorlikka ega. Qoplamaga nano noyob tuproq itriy oksidi, nanolantan oksidi va nano seryum oksidi kukuni qo'shilsa, tashqi devor qarishga qarshi turishi mumkin, chunki tashqi devor qoplamasi qarish va tushishi oson, chunki bo'yoq quyosh nuri va ultrabinafsha nurlar ta'siriga duchor bo'ladi. uzoq vaqt davomida va u seriy oksidi va itriy oksidi qo'shgandan so'ng ultrabinafsha nurlariga qarshilik ko'rsatishi mumkin. Bundan tashqari, uning zarracha hajmi juda kichik va nanoseriy oksidi ultrabinafsha nurlarini yutuvchi sifatida ishlatiladi, bu plastikning qarishini oldini olish uchun ishlatilishi kutilmoqda. ultrabinafsha nurlanishi tufayli mahsulotlar, tanklar, avtomobillar, kemalar, neft saqlash tanklari va boshqalar, ular tashqi makondagi katta reklama taxtalarini eng yaxshi himoya qila oladi va ichki devor qoplamalari uchun chiriyotgan, namlik va ifloslanishni oldini oladi. Kichik zarracha o'lchami tufayli changni devorga yopishib olish oson emas va uni suv bilan yuvish mumkin. Nano nodir yer oksidlaridan foydalanish hali ham ko'p va ularni yanada tadqiq qilish va rivojlantirish kerak va biz uning yanada yorqin kelajakka ega bo'lishiga chin dildan umid qilamiz.