Công nghệ nano là một lĩnh vực liên ngành mới nổi và dần dần phát triển vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990. Do tiềm năng to lớn của nó trong việc tạo ra các quy trình sản xuất, vật liệu và sản phẩm mới, nó sẽ gây ra một cuộc cách mạng công nghiệp mới trong thế kỷ mới. Trình độ phát triển của khoa học nano và công nghệ nano hiện nay tương đương với trình độ phát triển của máy tính và công nghệ thông tin những năm 1950. Hầu hết các nhà khoa học cam kết trong lĩnh vực này đều dự đoán rằng sự phát triển của công nghệ nano sẽ có tác động rộng rãi và sâu sắc đến nhiều khía cạnh của công nghệ. Các nhà khoa học cho rằng nó có những tính chất lạ, tính chất riêng và những hạn chế chính dẫn đến tính chất lạ của nanođất hiếmvật liệu bao gồm hiệu ứng bề mặt cụ thể, hiệu ứng kích thước nhỏ, hiệu ứng giao diện, hiệu ứng trong suốt, hiệu ứng đường hầm và hiệu ứng lượng tử vĩ mô. Những hiệu ứng này làm cho các tính chất vật lý của hệ thống nano khác với các vật liệu thông thường như ánh sáng, điện, nhiệt và từ tính, dẫn đến nhiều tính năng mới. Có ba hướng chính để các nhà khoa học tương lai nghiên cứu và phát triển công nghệ nano: bào chế và ứng dụng vật liệu nano hiệu suất cao; Thiết kế và chuẩn bị các thiết bị và dụng cụ nano khác nhau; Phát hiện và phân tích tính chất của các vùng nano. Hiện nay chủ yếu có một số hướng ứng dụng cho nanođất hiếms và những ứng dụng của nano trong tương laiđất hiếmcần được phát triển hơn nữa.
Nano lantan oxitđược áp dụng cho vật liệu áp điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu từ tính, vật liệu phát quang (bột màu xanh) vật liệu lưu trữ hydro, kính quang học, vật liệu laser, vật liệu hợp kim khác nhau, chất xúc tác để điều chế các sản phẩm hóa học hữu cơ và chất xúc tác để trung hòa khí thải ô tô. Màng nông nghiệp chuyển đổi ánh sáng cũng được áp dụng chooxit lantan nano.
Công dụng chính củanano ceriabao gồm: 1. Là chất phụ gia thủy tinh,nano ceriacó thể hấp thụ tia cực tím và tia hồng ngoại và đã được ứng dụng vào kính ô tô. Nó không chỉ có thể ngăn chặn tia cực tím mà còn có thể làm giảm nhiệt độ bên trong xe, từ đó tiết kiệm điện cho điều hòa. 2. Việc áp dụngoxit nano xeritrong chất xúc tác lọc khí thải ô tô có thể ngăn chặn một cách hiệu quả một lượng lớn khí thải ô tô thải vào không khí. 3.Nano xeri oxitcó thể được áp dụng cho các chất màu để tạo màu cho nhựa và cũng có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp như sơn, mực và giấy. 4. Việc áp dụngnano ceriatrong vật liệu đánh bóng đã được công nhận rộng rãi là yêu cầu có độ chính xác cao để đánh bóng tấm silicon và chất nền đơn tinh thể sapphire. 5. Ngoài ra,nano ceriacũng có thể được áp dụng cho vật liệu lưu trữ hydro, vật liệu nhiệt điện,nano ceriađiện cực vonfram, tụ gốm, gốm áp điện,nano ceria cacbua silicchất mài mòn, nguyên liệu thô của pin nhiên liệu, chất xúc tác xăng, một số vật liệu nam châm vĩnh cửu, các loại thép hợp kim khác nhau và kim loại màu.
NanometPraseodymium oxit (Pr6O11)
Công dụng chính củaoxit nano praseodymiumbao gồm: 1. Nó được sử dụng rộng rãi trong gốm sứ xây dựng và gốm sứ hàng ngày. Nó có thể được trộn với men gốm để tạo ra men màu, hoặc có thể được sử dụng riêng làm chất màu cho lớp lót men. Sắc tố tạo ra có màu vàng nhạt, tông màu thuần khiết và trang nhã. 2. Được sử dụng để sản xuất nam châm vĩnh cửu, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử và động cơ khác nhau. 3. Được sử dụng để crackinh xúc tác dầu mỏ, nó có thể cải thiện hoạt tính xúc tác, tính chọn lọc và độ ổn định. 4.Nano praseodymium oxitcũng có thể được sử dụng để đánh bóng mài mòn. Ngoài ra, việc sử dụngoxit nano praseodymiumtrong lĩnh vực sợi quang cũng ngày càng trở nên phổ biến.
Ôxít neodymium nanomet (Nd2O3)
Ôxít neodymium nanometnguyên tố này đã trở thành chủ đề nóng được thị trường chú ý trong nhiều năm do vị trí độc tôn của nó trongđất hiếmcánh đồng.Ôxít neodymium nanometcũng được áp dụng cho vật liệu kim loại màu. Thêm 1,5% đến 2,5%nano oxit neodymiumhợp kim magiê hoặc nhôm có thể cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao, độ kín khí và khả năng chống ăn mòn của hợp kim và được sử dụng rộng rãi làm vật liệu hàng không vũ trụ. Ngoài ra, ngọc hồng lựu nano yttri nhôm pha tạp vớinano oxit neodymiume tạo ra chùm tia laser sóng ngắn, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để hàn và cắt các vật liệu mỏng có độ dày dưới 10 mm. Trong thực hành y tế, nanonhôm yttrilaser garnet pha tạp vớinano oxit neodymiumđược sử dụng thay cho dao phẫu thuật để loại bỏ vết thương phẫu thuật hoặc khử trùng.Nano oxit neodymiumcũng được sử dụng để tạo màu cho vật liệu thủy tinh và gốm sứ, cũng như cho các sản phẩm cao su và phụ gia.
Công dụng chính củaoxit samarium có kích thước nanobao gồm màu vàng nhạt của nó, được sử dụng trong tụ gốm và chất xúc tác. Ngoài ra,nano samarium oxitcũng có đặc tính hạt nhân và có thể được sử dụng làm vật liệu kết cấu, vật liệu che chắn và vật liệu điều khiển cho các lò phản ứng nguyên tử, cho phép sử dụng an toàn nguồn năng lượng khổng lồ do phản ứng phân hạch hạt nhân tạo ra.
quy mô nanooxit europium (Eu2O3)
Oxit europium có kích thước nanochủ yếu được sử dụng trong bột huỳnh quang. Eu3+ được sử dụng làm chất hoạt hóa cho photpho đỏ và Eu2+ được sử dụng cho photpho xanh. Ngày nay, Y0O3: Eu3+ là loại lân tốt nhất cho hiệu quả phát quang, độ ổn định của lớp phủ và thu hồi chi phí. Ngoài ra, với những cải tiến về công nghệ như cải thiện hiệu suất phát quang và độ tương phản, nó đang được sử dụng rộng rãi. Gần đây,oxit nano europiumcũng đã được sử dụng làm chất phát xạ kích thích trong các hệ thống chẩn đoán y tế bằng tia X mới. Nano europium oxit cũng có thể được sử dụng để sản xuất thấu kính màu và bộ lọc quang học, cho các thiết bị lưu trữ bong bóng từ tính và trong vật liệu điều khiển, vật liệu che chắn và vật liệu cấu trúc của lò phản ứng nguyên tử. Bột huỳnh quang màu đỏ gadolinium europium oxit (Y2O3Eu3+) dạng hạt mịn được điều chế bằng cách sử dụngnano yttri oxit (Y2O3) Vàoxit nano europium (Eu2O3) làm nguyên liệu thô. Khi chuẩn bịđất hiếmbột huỳnh quang ba màu cho thấy: (a) có thể trộn tốt với bột màu xanh lá cây và bột màu xanh lam; (b) Hiệu suất lớp phủ tốt; (c) Do kích thước hạt của bột màu đỏ nhỏ nên diện tích bề mặt riêng tăng lên và số lượng hạt phát quang tăng lên, điều này có thể làm giảm lượng bột màu đỏ sử dụng trongđất hiếmphốt pho ba màu, dẫn đến giảm chi phí.
Các ứng dụng chính của nó bao gồm: 1. Phức hợp thuận từ hòa tan trong nước của nó có thể cải thiện tín hiệu hình ảnh cộng hưởng từ (NMR) của cơ thể con người trong các ứng dụng y tế. 2. Các oxit lưu huỳnh cơ bản có thể được sử dụng làm lưới ma trận cho các ống dao động độ sáng đặc biệt và màn hình huỳnh quang tia X. 3. Cácoxit gadolinium nano in oxit gadolinium nanogallium garnet là chất nền đơn lý tưởng cho bộ nhớ bộ nhớ bong bóng từ tính. 4. Khi không có giới hạn chu kỳ Camot, nó có thể được sử dụng làm môi trường làm mát từ tính ở trạng thái rắn. 5. Dùng làm chất ức chế để kiểm soát mức độ phản ứng dây chuyền của nhà máy điện hạt nhân nhằm đảm bảo an toàn cho các phản ứng hạt nhân. Ngoài ra, việc sử dụngoxit gadolinium nanovà nano lanthanum oxit cùng nhau giúp thay đổi vùng chuyển tiếp thủy tinh và cải thiện độ ổn định nhiệt của kính.Nano gadolinium oxitcũng có thể được sử dụng để sản xuất tụ điện và màn hình tăng cường tia X. Những nỗ lực hiện đang được thực hiện trên toàn thế giới để phát triển ứng dụngoxit gadolinium nanovà các hợp kim của nó trong việc làm mát từ tính, và đã có những bước đột phá.
Nanometoxit terbi (Tb4O7)
Các lĩnh vực ứng dụng chính bao gồm: 1. Bột huỳnh quang được sử dụng làm chất kích hoạt cho bột màu xanh lá cây trong ba loại bột huỳnh quang màu cơ bản, chẳng hạn như ma trận phốt phát được kích hoạt bởioxit nano terbium, ma trận silicat được kích hoạt bởioxit nano terbiumvà ma trận aluminate nano cerium magiê được kích hoạt bởioxit nano terbium, tất cả đều phát ra ánh sáng xanh ở trạng thái kích thích. 2. Trong những năm gần đây, nghiên cứu và phát triển đã được tiến hành trênoxit nano terbiumvật liệu quang từ dựa trên cơ sở để lưu trữ quang từ. Đĩa quang từ được phát triển sử dụng màng mỏng vô định hình Tb-Fe làm phần tử lưu trữ máy tính có thể tăng dung lượng lưu trữ lên 10-15 lần. 3. Kính quang học Magneto, kính xoay Faraday chứaoxit nano terbium, là vật liệu chính được sử dụng trong sản xuất máy quay, bộ cách ly và bộ rung được sử dụng rộng rãi trong công nghệ laser.Nano terbium oxitvà oxit sắt nano dysprosium chủ yếu được sử dụng trong sóng siêu âm và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển van chất lỏng, định vị vi mô đến bộ truyền động cơ học, cơ chế và bộ điều chỉnh cánh cho máy bay và kính viễn vọng không gian.
Công dụng chính củaoxit nano dysprosi (Dy2O3) oxit nano dysprosilà: 1.Nano dysprosi oxitđược sử dụng làm chất kích hoạt bột huỳnh quang và hóa trị baoxit nano dysprosilà một ion kích hoạt đầy hứa hẹn cho vật liệu phát quang ba màu cơ bản ở trung tâm phát quang duy nhất. Nó chủ yếu bao gồm hai dải phát xạ, một là phát xạ ánh sáng vàng và một là phát xạ ánh sáng xanh. Vật liệu phát quang được pha tạpoxit nano dysprosicó thể được sử dụng như một loại bột huỳnh quang ba màu cơ bản. 2.Nano dysprosi oxitlà nguyên liệu kim loại cần thiết để chuẩn bị hợp kim từ giảo lớnoxit nano terbiumhợp kim nano oxit sắt dysprosium (Terfenol), có thể cho phép đạt được một số chuyển động cơ học chính xác. 3.Oxit nano dysprosikim loại có thể được sử dụng làm vật liệu lưu trữ quang từ với tốc độ ghi và độ nhạy đọc cao. 4. Dùng để chuẩn bịoxit nano dysprosiđèn, chất làm việc được sử dụng trongoxit nano dysprosiđèn làoxit nano dysprosi. Loại đèn này có ưu điểm như độ sáng cao, màu sắc tốt, nhiệt độ màu cao, kích thước nhỏ, hồ quang ổn định. Nó đã được sử dụng làm nguồn chiếu sáng cho phim, in ấn và các ứng dụng chiếu sáng khác. 5. Do diện tích mặt cắt ngang bắt neutron lớn củaoxit nano dysprosi, nó được sử dụng trong ngành năng lượng nguyên tử để đo phổ neutron hoặc làm chất hấp thụ neutron.
Công dụng chính củanano holmium oxitbao gồm: 1. làm chất phụ gia cho đèn halogen kim loại. Đèn halogen kim loại là một loại đèn phóng điện được phát triển trên cơ sở đèn thủy ngân áp suất cao, có đặc điểm là đổ đầy các loại khí khác nhau vào bóng đèn.đất hiếmhalogenua. Hiện nay công dụng chính làđất hiếmiodide, phát ra các màu quang phổ khác nhau trong quá trình phóng khí. Chất làm việc được sử dụng trongnano holmium oxitđèn bị i-ốtnano holmium oxit, có thể đạt được nồng độ cao của các nguyên tử kim loại trong vùng hồ quang, cải thiện đáng kể hiệu suất bức xạ. 2.Ôxít nano holmiumcó thể được sử dụng làm chất phụ gia cho sắt yttrium hoặcnhôm yttringọc hồng lựu; 3.Ôxít nano holmiumcó thể được sử dụng làm ngọc hồng lựu nhôm yttrium sắt (Ho: YAG) để phát ra tia laser 2 μ M, mô người trên 2 μ Tốc độ hấp thụ của tia laser m cao, cao hơn gần ba bậc so với Hd: YAG0. Vì vậy, khi sử dụng laser Ho:YAG trong phẫu thuật y khoa, không chỉ hiệu quả và độ chính xác của phẫu thuật được cải thiện mà diện tích tổn thương do nhiệt cũng có thể giảm xuống kích thước nhỏ hơn. Chùm tia tự do được tạo ra bởinano holmium oxittinh thể có thể loại bỏ chất béo mà không tạo ra nhiệt quá mức, do đó làm giảm tổn thương nhiệt cho các mô khỏe mạnh. Được biết, việc sử dụngnano holmium oxittia laser ở Hoa Kỳ để điều trị bệnh tăng nhãn áp có thể làm giảm cơn đau của bệnh nhân đang phẫu thuật. 4. Trong hợp kim từ giảo Terfenol D, một lượng nhỏnano holmium oxitcũng có thể được thêm vào để giảm từ trường bên ngoài cần thiết cho từ hóa bão hòa của hợp kim. 5. Ngoài ra, các thiết bị liên lạc quang học như laser sợi quang, bộ khuếch đại sợi quang và cảm biến sợi quang có thể được chế tạo bằng cách sử dụng sợi pha tạp vớinano holmium oxit, điều này sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong sự phát triển nhanh chóng của truyền thông cáp quang ngày nay.
Công dụng chính củaoxit nano erbiumbao gồm: 1. Sự phát xạ ánh sáng của Er3+ ở 1550nm có ý nghĩa đặc biệt, vì bước sóng này nằm chính xác ở vị trí suy hao sợi quang thấp nhất trong truyền thông cáp quang. Sau khi bị kích thích bởi ánh sáng có bước sóng 980nm1480nm,oxit nano erbiumcác ion (Er3+) chuyển từ trạng thái cơ bản 4115/2 sang trạng thái năng lượng cao 4113/2 và phát ra ánh sáng có bước sóng 1550nm khi Er3+ ở trạng thái năng lượng cao chuyển trở lại trạng thái cơ bản, sợi quang thạch anh có thể truyền nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau , nhưng tốc độ suy giảm quang học khác nhau. Dải tần số 1550nm của ánh sáng có tốc độ suy giảm quang học thấp nhất (0,15 decibel trên km) trong việc truyền dẫn sợi quang thạch anh, gần như là giới hạn dưới của tốc độ suy giảm. Do đó, khi truyền thông cáp quang được sử dụng làm đèn tín hiệu ở bước sóng 1550nm, hiện tượng mất ánh sáng sẽ được giảm thiểu. Bằng cách này, nếu nồng độ thích hợp củaoxit nano erbiumđược pha tạp vào một ma trận thích hợp, bộ khuếch đại có thể bù tổn thất trong hệ thống thông tin liên lạc dựa trên nguyên lý laser. Do đó, trong các mạng viễn thông yêu cầu khuếch đại tín hiệu quang 1550nm,oxit nano erbiumbộ khuếch đại sợi pha tạp là thiết bị quang học thiết yếu. Hiện nay,oxit nano erbiumbộ khuếch đại sợi silica pha tạp đã được thương mại hóa. Theo báo cáo, để tránh sự hấp thụ vô ích, lượng pha tạp nano erbium oxit trong sợi quang dao động từ hàng chục đến hàng trăm ppm. Sự phát triển nhanh chóng của truyền thông cáp quang sẽ mở ra những lĩnh vực mới cho việc ứng dụngoxit nano erbium. 2. Ngoài ra, tinh thể laser được pha tạpoxit nano erbiumvà tia laser 1730nm và 1550nm đầu ra của chúng an toàn cho mắt người, có hiệu suất truyền khí quyển tốt, khả năng xuyên qua khói chiến trường mạnh mẽ, bảo mật tốt và không dễ bị kẻ thù phát hiện. Độ tương phản của bức xạ đối với các mục tiêu quân sự là tương đối lớn và máy đo khoảng cách laser cầm tay nhằm đảm bảo an toàn cho mắt người đã được phát triển để sử dụng trong quân sự. 3. Er3+có thể được thêm vào kính để tạo rađất hiếmvật liệu laser thủy tinh, hiện là vật liệu laser trạng thái rắn có năng lượng xung và công suất đầu ra cao nhất. 4. Er3+ cũng có thể được sử dụng làm ion kích hoạt cho vật liệu laser chuyển đổi đất hiếm. 5. Ngoài ra,oxit nano erbiumcũng có thể được sử dụng để khử màu và tạo màu cho tròng kính và thủy tinh pha lê.
Công dụng chính củanano yttri oxitbao gồm: 1. Phụ gia cho thép và hợp kim màu. Hợp kim FeCr thường chứa 0,5% đến 4%nano yttri oxit, có thể tăng cường khả năng chống oxy hóa và độ dẻo của các loại thép không gỉ này; Sau khi thêm một lượng giàu thích hợpnano yttri oxithỗn hợpđất hiếmđối với hợp kim MB26, hiệu suất tổng thể của hợp kim đã được cải thiện đáng kể và nó có thể thay thế một số hợp kim nhôm có độ bền trung bình cho các bộ phận chịu tải của máy bay; Thêm một lượng nhỏ nano yttriumoxit đất hiếmhợp kim Al Zr có thể cải thiện độ dẫn điện của hợp kim; Hợp kim này đã được hầu hết các nhà máy dây trong nước áp dụng; Thêmnano yttri oxithợp kim đồng cải thiện độ dẫn điện và độ bền cơ học. 2. Chứa 6%nano yttri oxitvà vật liệu gốm silicon nitride 2% nhôm có thể được sử dụng để phát triển các bộ phận động cơ. 3. Sử dụng công suất 400 wattnano oxit neodymiumchùm tia laser garnet nhôm để thực hiện gia công cơ khí như khoan, cắt và hàn trên các bộ phận lớn. 4. Màn hình huỳnh quang của kính hiển vi điện tử bao gồm các tấm tinh thể đơn garnet Y-Al có độ sáng huỳnh quang cao, độ hấp thụ ánh sáng tán xạ thấp, khả năng chịu nhiệt độ cao và mài mòn cơ học tốt. 5. caonano yttri oxithợp kim có cấu trúc chứa tới 90%oxit gadolinium nanocó thể được sử dụng trong ngành hàng không và các ứng dụng khác đòi hỏi mật độ thấp và điểm nóng chảy cao. 6. Vật liệu dẫn proton nhiệt độ cao chứa tới 90%nano yttri oxitcó ý nghĩa rất lớn trong việc sản xuất pin nhiên liệu, pin điện phân và các bộ phận cảm biến khí đòi hỏi độ hòa tan hydro cao. Ngoài ra,nano yttri oxitcòn được sử dụng làm vật liệu phun nhiệt độ cao, chất pha loãng cho nhiên liệu lò phản ứng nguyên tử, chất phụ gia cho vật liệu nam châm vĩnh cửu và làm chất thu hồi trong ngành công nghiệp điện tử.
Ngoài những điều trên, nanooxit đất hiếmcũng có thể được sử dụng trong các vật liệu quần áo có tác dụng tốt cho sức khỏe con người và môi trường. Từ đơn vị nghiên cứu hiện tại, họ đều có một hướng đi nhất định: khả năng chống tia cực tím; Ô nhiễm không khí và tia cực tím dễ gây ra các bệnh về da và ung thư; Ngăn ngừa ô nhiễm khiến chất ô nhiễm khó bám vào quần áo; Nghiên cứu cũng đang được tiến hành trong lĩnh vực cách nhiệt. Do độ cứng và dễ bị lão hóa nên da dễ bị nấm mốc nhất vào những ngày mưa. Trôi dạt với nanooxit xeri đất hiếmcó thể làm cho da mềm hơn, ít bị lão hóa và nấm mốc, đồng thời cũng rất thoải mái khi đeo. Vật liệu phủ nano cũng là chủ đề nóng trong nghiên cứu vật liệu nano trong những năm gần đây, với trọng tâm chính là các lớp phủ chức năng. Hoa Kỳ sử dụng 80nmY2O3như một lớp phủ che chắn tia hồng ngoại, có hiệu quả phản xạ nhiệt cao.CeO2có chỉ số khúc xạ cao và độ ổn định cao. Khinano đất hiếm yttrium oxit, nano lanthanum oxit vàoxit nano xeribột được thêm vào lớp phủ, bức tường bên ngoài có thể chống lão hóa. Bởi vì lớp sơn tường bên ngoài dễ bị lão hóa và bong tróc do lớp sơn tiếp xúc với tia cực tím của mặt trời và tiếp xúc với nắng gió trong thời gian dài nên việc bổ sung thêmxeri oxitVàoxit yttricó thể chống lại bức xạ cực tím và kích thước hạt của nó rất nhỏ.Nano xeri oxitđược sử dụng làm chất hấp thụ tia cực tím, Nó dự kiến sẽ được sử dụng để ngăn chặn sự lão hóa của các sản phẩm nhựa do bức xạ cực tím, cũng như sự lão hóa của tia cực tím của xe tăng, ô tô, tàu thủy, bể chứa dầu, v.v., và đóng một vai trò ở các biển quảng cáo lớn ngoài trời
Cách bảo vệ tốt nhất là sơn tường nội thất để chống nấm mốc, ẩm ướt, ô nhiễm vì kích thước hạt rất nhỏ nên bụi khó bám vào tường và có thể lau bằng nước. Vẫn còn nhiều công dụng cho nanooxit đất hiếmcần nghiên cứu và phát triển thêm, và chúng tôi chân thành hy vọng rằng nó sẽ có một ngày mai rực rỡ hơn.
Thời gian đăng: Nov-03-2023