Noyob tuproq nanomateriallari Noyob tuproq elementlari noyob 4f pastki qatlamli elektron tuzilishga, katta atom magnit momentiga, kuchli spin orbita birikmasiga va boshqa xususiyatlarga ega, bu esa juda boy optik, elektr, magnit va boshqa xususiyatlarga ega. Ular an'anaviy sanoatni o'zgartirish va yuqori texnologiyalarni rivojlantirish uchun dunyo mamlakatlari uchun ajralmas strategik materiallar bo'lib, "yangi materiallar xazinasi" sifatida tanilgan.
Metallurgiya mashinalari, neft-kimyo, shisha keramika va engil to'qimachilik kabi an'anaviy sohalarda qo'llanilishiga qo'shimcha ravishda,noyob yerlarshuningdek, inson hayoti bilan chambarchas bog'liq bo'lgan toza energiya, yirik transport vositalari, yangi energiya vositalari, yarimo'tkazgichli yoritish va yangi displeylar kabi rivojlanayotgan sohalarda asosiy yordamchi materiallardir.
O'nlab yillar davom etgan rivojlanishdan so'ng, noyob tuproq bilan bog'liq tadqiqotlarning diqqat markazida yagona yuqori toza noyob erlarni eritish va ajratishdan magnitlanish, optika, elektr energiyasi, energiyani saqlash, kataliz, biotibbiyot va boshqa sohalarda noyob erlarning yuqori texnologiyali qo'llanilishiga o'tdi. va boshqa sohalar. Bir tomondan, moddiy tizimda noyob tuproqli kompozit materiallarga nisbatan ko'proq tendentsiya mavjud; Boshqa tomondan, u morfologiya nuqtai nazaridan past o'lchamli funktsional kristall materiallarga ko'proq e'tibor qaratiladi. Ayniqsa, nanomateriallarning kichik o'lchamli effektlari, kvant effektlari, sirt effektlari va interfeys ta'sirini noyob yer elementlarining noyob elektron qatlam tuzilishi xususiyatlari bilan birlashtirgan zamonaviy nanofanning rivojlanishi bilan noyob tuproq nanomateriallari an'anaviy materiallardan farq qiladigan ko'plab yangi xususiyatlarni namoyish etadi, nodir tuproq materiallarining ajoyib ishlashi va an'anaviy materiallar va yangi yuqori texnologiyali ishlab chiqarish sohalarida qo'llanilishini yanada kengaytirish.
Hozirgi vaqtda, asosan, quyidagi juda istiqbolli noyob tuproq nanomateriallari, ya'ni noyob tuproq nanolyuminestsent materiallari, noyob tuproq nanokatalitik materiallari, noyob tuproq nanomagnit materiallari,nanoseriy oksidiultrabinafsha nurlardan himoya qiluvchi materiallar va boshqa nano funktsional materiallar.
№1Noyob tuproqli nanolyuminestsent materiallar
01. Nodir tuproqli organik-noorganik gibrid lyuminestsent nanomateriallar
Kompozit materiallar qo'shimcha va optimallashtirilgan funktsiyalarga erishish uchun molekulyar darajada turli funktsional birliklarni birlashtiradi. Organik noorganik gibrid material yaxshi mexanik barqarorlik, moslashuvchanlik, issiqlik barqarorligi va mukammal ishlov berish qobiliyatini ko'rsatadigan organik va noorganik komponentlarning funktsiyalariga ega.
Noyob yerkomplekslar yuqori rang tozaligi, qo'zg'atilgan holatning uzoq umri, yuqori kvant rentabelligi va boy emissiya spektri chiziqlari kabi ko'plab afzalliklarga ega. Ular displey, optik to'lqin qo'llanmasini kuchaytirish, qattiq holatdagi lazerlar, biomarker va kontrafaktga qarshi kurash kabi ko'plab sohalarda keng qo'llaniladi. Biroq, nodir tuproq komplekslarining past fototermik barqarorligi va yomon ishlov berish qobiliyati ularni qo'llash va targ'ib qilishga jiddiy to'sqinlik qiladi. Noyob tuproq komplekslarini yaxshi mexanik xususiyatlarga va barqarorlikka ega noorganik matritsalar bilan birlashtirish noyob tuproq komplekslarining lyuminestsent xususiyatlarini yaxshilashning samarali usuli hisoblanadi.
Noyob tuproqli organik noorganik gibrid material ishlab chiqilgandan beri ularning rivojlanish tendentsiyalari quyidagi xususiyatlarni ko'rsatadi:
① Kimyoviy doping usuli bilan olingan gibrid material barqaror faol komponentlarga, yuqori miqdorda dopingga va tarkibiy qismlarning bir xil taqsimlanishiga ega;
② Yagona funktsional materiallardan ko'p funktsiyali materiallarga o'tish, ularning qo'llanilishini yanada kengroq qilish uchun ko'p funktsiyali materiallarni ishlab chiqish;
③ Matritsa xilma-xildir, asosan silikadan tortib titan dioksidi, organik polimerlar, gil va ionli suyuqliklar kabi turli substratlargacha.
02. Oq LED noyob tuproqli lyuminestsent material
Mavjud yoritish texnologiyalari bilan solishtirganda, yorug'lik chiqaradigan diodlar (LED) kabi yarimo'tkazgichli yoritish mahsulotlari uzoq xizmat qilish muddati, kam energiya iste'moli, yuqori yorug'lik samaradorligi, simobsiz, UV nursiz va barqaror ishlash kabi afzalliklarga ega. Ular akkor lampalar, lyuminestsent lampalar va yuqori quvvatli gaz deşarj lampalaridan (HID) keyin "to'rtinchi avlod yorug'lik manbai" hisoblanadi.
Oq LED chiplar, substratlar, fosforlar va drayverlardan iborat. Noyob tuproqli lyuminestsent kukun oq LEDning ishlashida hal qiluvchi rol o'ynaydi. So'nggi yillarda oq LED fosforlari bo'yicha katta hajmdagi tadqiqot ishlari olib borildi va ajoyib yutuqlarga erishildi:
① Moviy LED (460 m) bilan hayajonlangan yangi turdagi fosforni ishlab chiqish yorug'lik samaradorligini va ranglarni ko'rsatishni yaxshilash uchun ko'k LED chiplarida ishlatiladigan YAO2Ce (YAG: Ce) bo'yicha doping va modifikatsiya tadqiqotlarini o'tkazdi;
② Ultrabinafsha nurlar (400 m) yoki ultrabinafsha nurlar (360 mm) bilan qo'zg'atilgan yangi lyuminestsent kukunlarni ishlab chiqish qizil va yashil ko'k lyuminestsent kukunlarning tarkibi, tuzilishi va spektral xususiyatlarini, shuningdek, uchta floresan kukunlarning turli nisbatlarini muntazam ravishda o'rganib chiqdi. har xil rang haroratiga ega oq LEDni olish;
③ Floresan kukunining sifati va barqarorligini ta'minlash uchun floresan kukunini tayyorlash jarayonining asosiy ilmiy masalalari bo'yicha keyingi ishlar amalga oshirildi, masalan, tayyorlash jarayonining oqimga ta'siri.
Bundan tashqari, oq yorug'lik LED asosan lyuminestsent kukun va silikonning aralash qadoqlash jarayonini qabul qiladi. Floresan kukunining yomon issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli qurilma uzoq vaqt ish vaqti tufayli qizib ketadi, bu silikonning qarishiga olib keladi va qurilmaning ishlash muddatini qisqartiradi. Bu muammo, ayniqsa, yuqori quvvatli oq yorug'lik LEDlarida jiddiydir. Masofaviy qadoqlash bu muammoni hal qilishning bir usuli bo'lib, lyuminestsent kukunni substratga biriktirish va uni ko'k LED yorug'lik manbasidan ajratish va shu bilan chip tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikning floresan kukunining lyuminestsent ishlashiga ta'sirini kamaytirishdir. Agar noyob tuproqli floresan keramika yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori korroziyaga chidamliligi, yuqori barqarorligi va mukammal optik chiqish ko'rsatkichlariga ega bo'lsa, ular yuqori energiya zichligi bilan yuqori quvvatli oq LEDni qo'llash talablariga yaxshiroq javob berishi mumkin. Yuqori sinterlash faolligi va yuqori dispersiyaga ega mikro nano kukunlari yuqori optik chiqish ko'rsatkichlariga ega yuqori shaffoflikdagi noyob tuproqli optik funktsional keramikalarni tayyorlash uchun muhim shartga aylandi.
03.Nodir tuproqli lyuminestsent nanomateriallar
Yuqori konversion luminesans - lyuminestsent materiallar tomonidan bir nechta kam energiyali fotonlarni singdirish va yuqori energiyali foton emissiyasini yaratish bilan tavsiflangan luminesans jarayonining maxsus turi. An'anaviy organik bo'yoq molekulalari yoki kvant nuqtalari bilan taqqoslaganda, nodir tuproqli lyuminestsent nanomateriallar katta anti-Stokes siljishi, tor emissiya diapazoni, yaxshi barqarorlik, past toksiklik, yuqori to'qimalarga kirish chuqurligi va past o'z-o'zidan flüoresan shovqin kabi ko'plab afzalliklarga ega. Ular biotibbiyot sohasida keng qo'llash istiqbollariga ega.
So'nggi yillarda noyob tuproqli lyuminestsent nanomateriallar sintez, sirtni o'zgartirish, sirtni funksionallashtirish va biomedikal ilovalarda sezilarli yutuqlarga erishdi. Odamlar o'tish ehtimolini oshirish uchun ularning tarkibini, faza holatini, o'lchamini va hokazolarni nano o'lchovda optimallashtirish va lyuminesans söndürme markazini kamaytirish uchun yadro / qobiq strukturasini birlashtirish orqali materiallarning luminesans ish faoliyatini yaxshilaydi. Kimyoviy modifikatsiya orqali toksiklikni kamaytirish uchun yaxshi biomoslashuvga ega texnologiyalarni o'rnating va lyuminestsent tirik hujayralarni va in vivo jonli ravishda yuqoriga aylantirish uchun tasvirlash usullarini ishlab chiqing; Turli xil ilovalar ehtiyojlariga asoslangan samarali va xavfsiz biologik bog'lanish usullarini ishlab chiqish (immunitetni aniqlash hujayralari, in vivo floresan ko'rish, fotodinamik terapiya, fototermal terapiya, fotosurat bilan boshqariladigan dori vositalari va boshqalar).
Ushbu tadqiqot juda katta amaliy salohiyatga va iqtisodiy foydalarga ega bo'lib, nanotibbiyotni rivojlantirish, inson salomatligini mustahkamlash va ijtimoiy taraqqiyot uchun muhim ilmiy ahamiyatga ega.
№2 Nodir yer nanomagnit materiallari
Noyob tuproqli doimiy magnit materiallar uchta rivojlanish bosqichidan o'tdi: SmCo5, Sm2Co7 va Nd2Fe14B. Bog'langan doimiy magnitlangan materiallar uchun tez so'nadigan NdFeB magnit kukuni sifatida don hajmi 20 nm dan 50 nm gacha o'zgarib turadi, bu uni odatiy nanokristalli noyob tuproqli doimiy magnit materialga aylantiradi.
Noyob tuproqli nanomagnit materiallar kichik o'lchamli, yagona domen tuzilishi va yuqori majburlash xususiyatlariga ega. Magnit yozish materiallaridan foydalanish signal-shovqin nisbati va tasvir sifatini yaxshilashi mumkin. Kichik o'lchamlari va yuqori ishonchliligi tufayli uni mikromotorli tizimlarda qo'llash aviatsiya, aerokosmik va dengiz motorlarining yangi avlodini rivojlantirish uchun muhim yo'nalish hisoblanadi. Magnit xotira, magnit suyuqlik, Giant Magneto Resistance materiallari uchun ishlash sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin, bu esa qurilmalarni yuqori unumdorlikka va miniatyuraga aylantirishga imkon beradi.
№3Noyob yer nanokatalitik materiallar
Noyob tuproqli katalitik materiallar deyarli barcha katalitik reaktsiyalarni o'z ichiga oladi. Sirt effektlari, hajm effektlari va kvant o'lchamlari ta'siri tufayli noyob tuproq nanotexnologiyasi tobora ko'proq e'tiborni tortmoqda. Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalarda noyob tuproq katalizatorlari ishlatiladi. Agar noyob tuproq nanokatalizatorlari ishlatilsa, katalitik faollik va samaradorlik sezilarli darajada yaxshilanadi.
Noyob tuproq nanokatalizatorlari odatda neft katalitik kreking va avtomobil chiqindisini tozalashda qo'llaniladi. Eng ko'p ishlatiladigan noyob tuproq nanokatalitik materiallarCeO2vaLa2O3, bu katalizatorlar va promotorlar, shuningdek, katalizator tashuvchilar sifatida ishlatilishi mumkin.
№4Nanoseriy oksidiultrabinafsha nurlardan himoya qiluvchi material
Nanoserium oksidi yaxshi izolyatsiya effekti va yuqori o'tkazuvchanlikka ega uchinchi avlod ultrabinafsha izolyatsiyalash vositasi sifatida tanilgan. Kosmetikada past katalitik faollikdagi nano-seriya UV izolyatsiya qiluvchi vosita sifatida ishlatilishi kerak. Shu sababli, nanoserium oksidi ultrabinafsha himoya qiluvchi materiallarning bozor e'tibori va tan olinishi yuqori. Integral mikrosxemalar integratsiyasini doimiy takomillashtirish integral mikrosxemalar chiplarini ishlab chiqarish jarayonlari uchun yangi materiallarni talab qiladi. Yangi materiallar polishing suyuqliklari uchun yuqori talablarga ega va yarimo'tkazgichli nodir tuproqli polishing suyuqliklari bu talabga javob berishi kerak, tezroq silliqlash tezligi va kamroq polishing hajmi. Nano noyob tuproqli polishing materiallari keng bozorga ega.
Avtomobil egaligining sezilarli o'sishi havoning jiddiy ifloslanishiga olib keldi va avtomobil egzozlarini tozalash katalizatorlarini o'rnatish chiqindi chiqindilarini nazorat qilishning eng samarali usuli hisoblanadi. Nano serium zirkonyum kompozit oksidlari quyruq gazini tozalash sifatini yaxshilashda muhim rol o'ynaydi.
№5 Boshqa nano funktsional materiallar
01. Noyob tuproqli nanokeramika materiallari
Nanokeramika kukuni sinterlash haroratini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin, bu bir xil tarkibga ega bo'lmagan nanokeramika kukunidan 200 ℃ ~ 300 ℃ pastroqdir. Keramikaga nano CeO2 qo'shilishi sinterlash haroratini kamaytirishi, panjara o'sishini inhibe qilishi va keramika zichligini yaxshilashi mumkin. kabi noyob yer elementlarini qo'shishY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2ZrO2 ning yuqori haroratli fazali o'zgarishini va mo'rtlashishini oldini oladi va ZrO2 fazali transformatsiyasining mustahkamlangan keramik strukturaviy materiallarini oladi.
Elektron keramika (elektron datchiklar, PTC materiallari, mikroto'lqinli materiallar, kondensatorlar, termistorlar va boshqalar) o'ta nozik yoki nano o'lchovli CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3va boshqalar yaxshilangan elektr, issiqlik va barqarorlik xususiyatlariga ega.
Noyob tuproq bilan faollashtirilgan fotokatalitik kompozit materiallarni sirli formulaga qo'shish noyob tuproqli antibakterial keramikalarni tayyorlashi mumkin.
02.Noyob tuproqli nano yupqa kino materiallari
Ilm-fan va texnologiyaning rivojlanishi bilan mahsulotlarga qo'yiladigan ishlash talablari tobora kuchayib bormoqda, bu juda nozik, o'ta nozik, o'ta yuqori zichlik va mahsulotlarni ultra to'ldirishni talab qiladi. Hozirgi vaqtda noyob tuproqli nano-plyonkalarning uchta asosiy toifasi ishlab chiqilgan: noyob tuproqli murakkab nano-plyonkalar, noyob tuproq oksidi nano-plyonkalari va noyob tuproqli nano-qotishma plyonkalar. Noyob tuproq nanofilmlari axborot sanoati, kataliz, energiya, transport va hayot tibbiyotida ham muhim rol o'ynaydi.
Xulosa
Xitoy noyob yer resurslariga ega yirik davlatdir. Noyob tuproq nanomateriallarini ishlab chiqish va qo'llash noyob yer resurslaridan samarali foydalanishning yangi usuli hisoblanadi. Noyob tuproqni qo'llash doirasini kengaytirish va yangi funktsional materiallarni ishlab chiqishni rag'batlantirish uchun materiallar nazariyasida nano miqyosda tadqiqot ehtiyojlarini qondirish, noyob tuproq nanomateriallarini yaxshiroq ishlashga imkon beradigan yangi nazariy tizim yaratilishi kerak. mumkin bo'lgan yangi xususiyatlar va funktsiyalar.
Xabar vaqti: 29-may 2023-yil