Nyheder - Nanometer-sjældne jordarters materialer, en ny kraft i den industrielle revolution

Nanometer-sjældne jordarters materialer, en ny kraft i den industrielle revolution

Nanoteknologi er et nyt tværfagligt felt, der gradvist blev udviklet i slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne. Fordi det har et stort potentiale til at skabe nye produktionsprocesser, nye materialer og nye produkter, vil det sætte gang i en ny industriel revolution i det nye århundrede. Det nuværende udviklingsniveau inden for nanovidenskab og nanoteknologi svarer til niveauet for computer- og informationsteknologi i 1950'erne. De fleste forskere, der er engagerede i dette felt, forudsiger, at udviklingen af nanoteknologi vil have en bred og vidtrækkende indflydelse på mange aspekter af teknologi. Forskere mener, at det har mærkelige egenskaber og unik ydeevne. De vigtigste indeslutningseffekter, der fører til de mærkelige egenskaber ved sjældne nanojordarters materialer, er specifik overfladeeffekt, lille størrelseseffekt, grænsefladeeffekt, gennemsigtighedseffekt, tunneleffekt og makroskopisk kvanteeffekt. Disse effekter gør nanosystemernes fysiske egenskaber forskellige fra konventionelle materialers inden for lys, elektricitet, varme og magnetisme og præsenterer mange nye funktioner. I fremtiden er der tre hovedretninger for forskere til at forske i og udvikle nanoteknologi: fremstilling og anvendelse af nanomaterialer med fremragende ydeevne; design og fremstilling af forskellige nanoenheder og -udstyr; detektering og analyse af egenskaberne ved nanoregioner. I øjeblikket har nano-sjældne jordarter hovedsageligt følgende anvendelsesretninger, og dens anvendelse skal videreudvikles i fremtiden.

Nanometer lanthanoxid (La2O3)

Nanometer-lantanoxid anvendes i piezoelektriske materialer, elektrotermiske materialer, termoelektriske materialer, magnetoresisterende materialer, selvlysende materialer (blåt pulver), brintlagringsmaterialer, optisk glas, lasermaterialer, forskellige legeringsmaterialer, katalysatorer til fremstilling af organiske kemiske produkter og katalysatorer til neutralisering af biludstødning, og lyskonverterende landbrugsfilm anvendes også i nanometer-lantanoxid.

Nanometer ceriumoxid (CeO2)

De primære anvendelser af nano-ceriumoxid er som følger: 1. Som et glastilsætningsstof kan nano-ceriumoxid absorbere ultraviolette stråler og infrarøde stråler og er blevet anvendt på bilglas. Det kan ikke kun forhindre ultraviolette stråler, men også reducere temperaturen inde i bilen og dermed spare elektricitet til aircondition. 2. Anvendelsen af nano-ceriumoxid i en katalysator til rensning af biludstødning kan effektivt forhindre, at en stor mængde biludstødningsgas udledes i luften. 3. Nano-ceriumoxid kan bruges i pigment til at farve plast og kan også bruges i belægnings-, blæk- og papirindustrien. 4. Anvendelsen af nano-ceriumoxid i poleringsmaterialer er blevet bredt anerkendt som et højpræcisionskrav til polering af siliciumskiver og safir-enkeltkrystalsubstrater. 5. Derudover kan nano-ceriumoxid også anvendes på hydrogenlagringsmaterialer, termoelektriske materialer, nano-ceriumoxid-wolframelektroder, keramiske kondensatorer, piezoelektrisk keramik, nano-ceriumoxid-siliciumcarbid-slibemidler, brændselscelle-råmaterialer, benzinkatalysatorer, nogle permanente magnetiske materialer, forskellige legeringsstål og ikke-jernholdige metaller osv.

Nanometer-praseodymoxid (Pr6O11)

De primære anvendelser af nanometerpraseodymoxid er som følger: 1. Det er meget udbredt i bygningskeramik og keramik til daglig brug. Det kan blandes med keramisk glasur for at lave farvet glasur og kan også bruges som underglasurpigment alene. Det fremstillede pigment er lysegult med en ren og elegant tone. 2. Det bruges til at fremstille permanente magneter og er meget udbredt i forskellige elektroniske apparater og motorer. 3. Det bruges til katalytisk krakning af petroleum. Katalysens aktivitet, selektivitet og stabilitet kan forbedres. 4. Nanopraseodymoxid kan også bruges til slibende polering. Derudover er anvendelsen af nanometerpraseodymoxid inden for optisk fiber mere og mere omfattende. Nanometerneodymoxid (Nd2O3) Nanometerneodymoxid er blevet et hotspot på markedet i mange år på grund af dets unikke position inden for sjældne jordarter. Nano-neodymoxid anvendes også til ikke-jernholdige materialer. Tilsætning af 1,5%~2,5% nano-neodymoxid til magnesium- eller aluminiumlegering kan forbedre legeringens ydeevne ved høje temperaturer, lufttæthed og korrosionsbestandighed, og det anvendes i vid udstrækning som luftfartsmateriale. Derudover producerer nano-ytttriumaluminiumgranat doteret med nano-neodymoxid en kortbølget laserstråle, som i vid udstrækning anvendes til svejsning og skæring af tynde materialer med en tykkelse under 10 mm i industrien. På den medicinske side bruges nano-YAG-laser doteret med nano-Nd_2O_3 til at fjerne kirurgiske sår eller desinficere sår i stedet for kirurgiske knive. Nanometer-neodymoxid bruges også til farvning af glas- og keramiske materialer, gummiprodukter og tilsætningsstoffer.

Samariumoxid-nanopartikler (Sm2O3)

De primære anvendelser af nano-samariumoxid er: nano-samariumoxid er lysegult og anvendes i keramiske kondensatorer og katalysatorer. Derudover har nano-samariumoxid nukleare egenskaber og kan bruges som strukturmateriale, afskærmningsmateriale og kontrolmateriale i atomreaktorer, så den enorme energi, der genereres ved nuklear fission, kan anvendes sikkert. Europiumoxid-nanopartikler (Eu2O3) bruges mest i fosfor. Eu3+ bruges som aktivator af rødt fosfor, og Eu2+ bruges som blåt fosfor. Y0O3:Eu3+ er det bedste fosfor med hensyn til lyseffektivitet, belægningsstabilitet, genvindingsomkostninger osv., og det anvendes i vid udstrækning på grund af forbedringen af lyseffektivitet og kontrast. For nylig er nano-europiumoxid også blevet brugt som stimuleret emissionsfosfor til nye medicinske røntgendiagnosesystemer. Nano-europiumoxid kan også bruges til fremstilling af farvede linser og optiske filtre, til magnetiske boblelagringsenheder og kan også vise sine talenter i kontrolmaterialer, afskærmningsmaterialer og strukturmaterialer i atomreaktorer. Det fine partikelformede gadoliniumeuropiumoxid (Y2O3:Eu3+) røde fosfor blev fremstillet ved at bruge nano-ytttriumoxid (Y2O3) og nano-europiumoxid (Eu2O3) som råmaterialer. Ved fremstilling af sjældne jordarters tricolor fosfor blev det konstateret, at det: (a) kan blandes godt og ensartet med grønt pulver og blåt pulver; (b) God belægningsevne; (c) Fordi partikelstørrelsen af det røde pulver er lille, det specifikke overfladeareal øges, og antallet af luminescerende partikler øges, kan mængden af rødt pulver i sjældne jordarters tricolor fosfor reduceres, hvilket resulterer i lavere omkostninger.

Gadoliniumoxid-nanopartikler (Gd2O3)

Dets primære anvendelser er som følger: 1. Dets vandopløselige paramagnetiske kompleks kan forbedre NMR-billeddannelsessignalet fra menneskekroppen i medicinsk behandling. 2. Base svovloxid kan bruges som matrixgitter i oscilloskoprør og røntgenskærm med særlig lysstyrke. 3. Nano-gadoliniumoxid i nano-gadoliniumgalliumgranat er et ideelt enkeltsubstrat til magnetisk boblehukommelse. 4. Når der ikke er nogen Camot-cyklusgrænse, kan det bruges som fast magnetisk kølemedium. 5. Det bruges som en hæmmer til at kontrollere kædereaktionsniveauet i atomkraftværker for at sikre sikkerheden ved nukleare reaktioner. Derudover er brugen af nano-gadoliniumoxid og nano-lantanoxid nyttig til at ændre vitrifikationsområdet og forbedre glasets termiske stabilitet. Nano-gadoliniumoxid kan også bruges til fremstilling af kondensatorer og røntgenforstærkende skærme. I øjeblikket gør verden store bestræbelser på at udvikle anvendelsen af nano-gadoliniumoxid og dets legeringer i magnetisk køling og har gjort banebrydende fremskridt.

Terbiumoxid-nanopartikler (Tb4O7)

De vigtigste anvendelsesområder er som følger: 1. Fosforer anvendes som aktivatorer af grønt pulver i trefarvede fosforer, såsom fosfatmatrix aktiveret af nano-terbiumoxid, silikatmatrix aktiveret af nano-terbiumoxid og nano-ceriumoxid-magnesiumaluminatmatrix aktiveret af nano-terbiumoxid, som alle udsender grønt lys i den exciterede tilstand. 2. Magneto-optiske lagringsmaterialer. I de senere år er der blevet forsket i og udviklet magneto-optiske materialer af nano-terbiumoxid. Den magneto-optiske disk lavet af Tb-Fe amorf film anvendes som computerlagringselement, og lagerkapaciteten kan øges med 10~15 gange. 3. Magneto-optisk glas, Faradays optisk aktive glas indeholdende nanometer terbiumoxid, er et nøglemateriale til fremstilling af rotatorer, isolatorer, annulatorer og er meget udbredt inden for laserteknologi. Nanometer terbiumoxid nanometer dysprosiumoxid anvendes hovedsageligt i sonar og har været meget anvendt inden for mange områder, såsom brændstofindsprøjtningssystemer, væskeventilstyring, mikropositionering, mekaniske aktuatorer, mekanismer og vingeregulatorer i fly-rumteleskoper. De vigtigste anvendelser af Dy2O3 nanodysprosiumoxid er: 1. Nano-dysprosiumoxid bruges som aktivator af fosfor, og trivalent nano-dysprosiumoxid er en lovende aktiverende ion i trefarvede luminescerende materialer med et enkelt luminescerende center. Det består hovedsageligt af to emissionsbånd, det ene er gul lysudsendelse, det andet er blå lysudsendelse, og luminescerende materialer doteret med nano-dysprosiumoxid kan bruges som trefarvede fosforer.2. Nanometerdysprosiumoxid er et nødvendigt metalråmateriale til fremstilling af en terfenollegering med en stor magnetostriktiv legering af nano-terbiumoxid og nano-dysprosiumoxid, som kan udføre nogle præcise mekaniske bevægelsesaktiviteter. 3. Nanometerdysprosiumoxidmetal kan bruges som magneto-optisk lagringsmateriale med høj optagehastighed og læsefølsomhed. 4. Anvendes til fremstilling af nanometerdysprosiumoxidlamper. Arbejdsstoffet, der anvendes i nanodysprosiumoxidlamper, er nanodysprosiumoxid, som har fordelene ved høj lysstyrke, god farve, høj farvetemperatur, lille størrelse og stabil lysbue, og er blevet brugt som lyskilde til film og trykning. 5. Nanometerdysprosiumoxid bruges til at måle neutronenergispektrum eller som neutronabsorber i atomenergiindustrien på grund af dets store neutronindfangningstværsnitsareal.

Ho _ 2O _ 3 Nanometer

De primære anvendelser af nano-holmiumoxid er som følger: 1. Som et additiv til metalhalogenlamper er en metalhalogenlampe en slags gasudladningslampe, der er udviklet på basis af højtrykskviksølvlamper, og dens karakteristiske er, at pæren er fyldt med forskellige sjældne jordartshalogenider. I øjeblikket anvendes hovedsageligt sjældne jordartsiodider, som udsender forskellige spektrallinjer, når de udledes gas. Det anvendte arbejdsstof i nano-holmiumoxidlampen er nano-holmiumoxidiodid, som kan opnå en højere metalatomkoncentration i buezonen, hvilket forbedrer strålingseffektiviteten betydeligt. 2. Nanometerholmiumoxid kan bruges som additiv til yttriumjern eller yttriumaluminiumgranat; 3. Nano-holmiumoxid kan bruges som yttriumjernaluminiumgranat (Ho:YAG), som kan udsende 2 μm laser, og absorptionshastigheden af menneskeligt væv til 2 μm laser er høj. Den er næsten tre størrelsesordener højere end Hd:YAG0. Derfor kan brugen af Ho:YAG-laser til medicinske operationer ikke blot forbedre driftseffektiviteten og nøjagtigheden, men også reducere det termiske skadeområde. Den frie stråle, der genereres af nano-holmiumoxidkrystallen, kan fjerne fedt uden at generere overdreven varme, hvorved den termiske skade forårsaget af sundt væv reduceres. Det er rapporteret, at behandling af glaukom med nanometer-holmiumoxidlaser i USA kan reducere smerten ved operationer. 4. I den magnetostriktive legering Terfenol-D kan en lille mængde nano-holmiumoxid også tilsættes for at reducere det eksterne felt, der kræves til mætningsmagnetisering af legeringen. 5. Derudover kan optiske fibre doteret med nano-holmiumoxid bruges til at fremstille optiske kommunikationsenheder såsom optiske fiberlasere, optiske fiberforstærkere, optiske fibersensorer osv. Det vil spille en vigtigere rolle i nutidens hurtige optiske fiberkommunikation.

Nanometer yttriumoxid (Y2O3)

De primære anvendelser af nano-yttriumoxid er som følger: 1. Additiver til stål og ikke-jernholdige legeringer. FeCr-legering indeholder normalt 0,5%~4% nano-yttriumoxid, hvilket kan forbedre oxidationsmodstanden og duktiliteten af disse rustfrie stål. Efter tilsætning af den rette mængde blandede sjældne jordarter, der er rig på nanometer-yttriumoxid, til MB26-legeringen, blev legeringens omfattende egenskaber tydeligt forbedret i går. Den kan erstatte nogle mellemstærke og stærke aluminiumlegeringer til belastede komponenter i fly. Tilsætning af en lille mængde nano-yttriumoxid (sjældne jordarter) til Al-Zr-legeringen kan forbedre legeringens ledningsevne. Legeringen er blevet anvendt af de fleste trådfabrikker i Kina. Nano-yttriumoxid blev tilsat kobberlegering for at forbedre ledningsevnen og den mekaniske styrke. 2. Siliciumnitrid keramisk materiale indeholdende 6% nano-yttriumoxid og 2% aluminium. Det kan bruges til at udvikle motordele. 3. Boring, skæring, svejsning og anden mekanisk bearbejdning udføres på storskalakomponenter ved hjælp af en nano-neodymoxid-aluminiumgranatlaserstråle med en effekt på 400 watt. 4. Elektronmikroskopskærmen, der er bestående af Y-Al-granat-enkeltkrystal, har høj fluorescenslysstyrke, lav absorption af spredt lys og god høj temperaturbestandighed og mekanisk slidstyrke. 5. En legering med højt nano-yttriumoxidstrukturindhold, der indeholder 90% nano-gadoliniumoxid, kan anvendes til luftfart og andre lejligheder, der kræver lav densitet og højt smeltepunkt. 6. Højtemperaturprotonledende materialer, der indeholder 90% nano-yttriumoxid, er af stor betydning for produktionen af brændselsceller, elektrolytiske celler og gassensorer, der kræver høj hydrogenopløselighed. Derudover bruges nano-yttriumoxid også som højtemperatursprøjtebestandigt materiale, fortyndingsmiddel til atomreaktorbrændstof, additiv til permanentmagnetmateriale og getter i elektronikindustrien.

Ud over ovenstående kan nanosolidte jordartsoxider også bruges i beklædningsmaterialer til menneskers sundhedspleje og miljøbeskyttelse. Fra de nuværende forskningsenheder har de alle visse retninger: anti-ultraviolet stråling; luftforurening og ultraviolet stråling er tilbøjelige til hudsygdomme og hudkræft; forureningsforebyggelse gør det vanskeligt for forurenende stoffer at klæbe til tøj; det undersøges også i retning af anti-varmeholdbarhed. Fordi læder er hårdt og let at ældes, er det mest tilbøjeligt til at meldug på regnvejrsdage. Læderet kan blødgøres ved blegning med nanosolidte jordartsceriumoxid, som ikke er let at ældes og melduges, og det er behageligt at have på. I de senere år er nanobelægningsmaterialer også blevet fokus for nanomaterialeforskning, og hovedforskningen fokuserer på funktionelle belægninger. Y2O3 med 80 nm i USA kan bruges som infrarød afskærmningsbelægning. Effektiviteten af varmereflektion er meget høj. CeO2 har et højt brydningsindeks og høj stabilitet. Når nano-sjælden jordarts yttriumoxid, nano-lantanoxid og nano-ceriumoxidpulver tilsættes belægningen, kan ydervæggen modstå ældning, fordi ydervægsbelægningen let ældes og falder af, fordi malingen udsættes for sollys og ultraviolette stråler i lang tid, og den kan modstå ultraviolette stråler efter tilsætning af ceriumoxid og yttriumoxid. Desuden er dens partikelstørrelse meget lille, og nano-ceriumoxid bruges som ultraviolet absorber, hvilket forventes at blive brugt til at forhindre ældning af plastprodukter på grund af ultraviolet bestråling, tanke, biler, skibe, olietanke osv., hvilket bedst kan beskytte udendørs store billboards og forhindre skimmel, fugt og forurening i indvendige vægbelægninger. På grund af dens lille partikelstørrelse er støv ikke let at klæbe til væggen. Og kan skrubbes med vand. Der er stadig mange anvendelser af nano-sjælden jordartsoxider, der skal undersøges og udvikles yderligere, og vi håber inderligt, at det vil have en mere strålende fremtid.