Notícies - Materials de terres rares nanomètriques, una nova força en la revolució industrial

Materials de terres rares nanomètriques, una nova força en la revolució industrial

La nanotecnologia és un nou camp interdisciplinari que es va desenvolupar gradualment a finals dels anys vuitanta i principis dels noranta. A causa del seu gran potencial per crear nous processos de producció, nous materials i nous productes, desencadenarà una nova revolució industrial al nou segle. El nivell de desenvolupament actual de la nanociència i la nanotecnologia és similar al de la informàtica i la tecnologia de la informació dels anys cinquanta. La majoria dels científics compromesos amb aquest camp prediuen que el desenvolupament de la nanotecnologia tindrà un impacte ampli i de llarg abast en molts aspectes de la tecnologia. Els científics creuen que té propietats estranyes i un rendiment únic. Els principals efectes de confinament que condueixen a les estranyes propietats dels nanomaterials de terres rares són l'efecte de superfície específica, l'efecte de mida petita, l'efecte d'interfície, l'efecte de transparència, l'efecte túnel i l'efecte quàntic macroscòpic. Aquests efectes fan que les propietats físiques del nanosistema siguin diferents de les dels materials convencionals en llum, electricitat, calor i magnetisme, i presenten moltes característiques noves. En el futur, hi ha tres direccions principals perquè els científics investiguin i desenvolupin la nanotecnologia: preparació i aplicació de nanomaterials amb un rendiment excel·lent; disseny i preparació de diversos nanodispositius i equips; detecció i anàlisi de les propietats de les nanoregions. Actualment, les nanoterres rares tenen principalment les següents direccions d'aplicació, i cal desenvolupar-ne més en el futur.

Òxid de lantà (La2O3) nanomètric

L'òxid de lantà nanomètric s'aplica a materials piezoelèctrics, materials electrotèrmics, materials termoelèctrics, materials de magnetoresistència, materials luminescents (pols blava), materials d'emmagatzematge d'hidrogen, vidre òptic, materials làser, diversos materials d'aliatge, catalitzadors per a la preparació de productes químics orgànics i catalitzadors per neutralitzar els gasos d'escapament dels automòbils, i les pel·lícules agrícoles de conversió de llum també s'apliquen a l'òxid de lantà nanomètric.

Òxid de ceri (CeO2) nanomètric

Els principals usos del nanoòxid de ceri són els següents: 1. Com a additiu per al vidre, el nanoòxid de ceri pot absorbir els raigs ultraviolats i els raigs infrarojos, i s'ha aplicat al vidre dels automòbils. No només pot prevenir els raigs ultraviolats, sinó que també redueix la temperatura dins del cotxe, estalviant així electricitat per a l'aire condicionat. 2. L'aplicació de nanoòxid de ceri en el catalitzador de purificació dels gasos d'escapament dels automòbils pot evitar eficaçment que una gran quantitat de gasos d'escapament dels automòbils s'alliberi a l'aire. 3. El nanoòxid de ceri es pot utilitzar en pigments per acolorir plàstics i també es pot utilitzar en les indústries de recobriments, tinta i paper. 4. L'aplicació de nanoòxid de ceri en materials de polit ha estat àmpliament reconeguda com un requisit d'alta precisió per polir oblies de silici i substrats de monocristall de safir. 5. A més, el nanoòxid de ceri també es pot aplicar a materials d'emmagatzematge d'hidrogen, materials termoelèctrics, elèctrodes de tungstè de nanoòxid de ceri, condensadors ceràmics, ceràmiques piezoelèctriques, abrasius de carbur de silici de nanoòxid de ceri, matèries primeres per a piles de combustible, catalitzadors de gasolina, alguns materials magnètics permanents, diversos acers d'aliatge i metalls no ferrosos, etc.

L'òxid de praseodimi nanomètric (Pr6O11)

Els principals usos de l'òxid de praseodimi nanomètric són els següents: 1. S'utilitza àmpliament en la construcció de ceràmica i ceràmica d'ús diari. Es pot barrejar amb esmalt ceràmic per fer esmalt de color, i també es pot utilitzar com a pigment sota l'esmalt sol. El pigment preparat és de color groc clar amb un to pur i elegant. 2. S'utilitza per fabricar imants permanents i s'utilitza àmpliament en diversos dispositius electrònics i motors. 3. S'utilitza per al craqueig catalític del petroli. Es pot millorar l'activitat, la selectivitat i l'estabilitat de la catàlisi. 4. L'òxid de nano-praseodimi també es pot utilitzar per al polit abrasiu. A més, l'aplicació de l'òxid de praseodimi nanomètric en el camp de la fibra òptica és cada cop més extensa. Òxid de neodimi nanomètric (Nd2O3) L'òxid de neodimi nanomètric s'ha convertit en un punt calent del mercat durant molts anys a causa de la seva posició única en el camp de les terres rares. L'òxid de nano-neodimi també s'aplica a materials no ferrosos. L'addició d'1,5% ~ 2,5% d'òxid de nano-neodimi a l'aliatge de magnesi o alumini pot millorar el rendiment a altes temperatures, l'estanquitat a l'aire i la resistència a la corrosió de l'aliatge, i s'utilitza àmpliament com a material aeroespacial per a l'aviació. A més, el granat d'alumini nano-itri dopat amb òxid de nano-neodimi produeix un feix làser d'ona curta, que s'utilitza àmpliament per soldar i tallar materials prims amb un gruix inferior a 10 mm a la indústria. En l'àmbit mèdic, el làser Nano-YAG dopat amb nano-Nd_2O_3 s'utilitza per eliminar ferides quirúrgiques o desinfectar ferides en lloc de ganivets quirúrgics. L'òxid de neodimi nanomètric també s'utilitza per tenyir materials de vidre i ceràmica, productes de cautxú i additius.

Nanopartícules d'òxid de samari (Sm2O3)

Els principals usos de l'òxid de samari de mida nanomètrica són: l'òxid de samari de mida nanomètrica és de color groc clar, que s'aplica a condensadors i catalitzadors ceràmics. A més, l'òxid de samari de mida nanomètrica té propietats nuclears i es pot utilitzar com a material estructural, material de blindatge i material de control del reactor d'energia atòmica, de manera que l'enorme energia generada per la fissió nuclear es pot utilitzar amb seguretat. Les nanopartícules d'òxid d'europi (Eu2O3) s'utilitzen principalment en fòsfors. L'Eu3+ s'utilitza com a activador del fòsfor vermell i l'Eu2+ s'utilitza com a fòsfor blau. L'Y0O3:Eu3+ és el millor fòsfor en eficiència lluminosa, estabilitat del recobriment, cost de recuperació, etc., i s'està utilitzant àmpliament a causa de la millora de l'eficiència lluminosa i el contrast. Recentment, el nanoòxid d'europi també s'utilitza com a fòsfor d'emissió estimulada per a nous sistemes de diagnòstic mèdic de raigs X. El nanoòxid d'europi també es pot utilitzar per a la fabricació de lents de colors i filtres òptics, per a dispositius d'emmagatzematge de bombolles magnètiques i també pot mostrar el seu talent en materials de control, materials de blindatge i materials estructurals de reactors atòmics. El fòsfor vermell d'òxid d'europi i gadolini de partícules fines (Y2O3:Eu3+) es va preparar utilitzant nanoòxid d'itri (Y2O3) i nanoòxid d'europi (Eu2O3) com a matèries primeres. En utilitzar-lo per preparar fòsfor tricolor de terres rares, es va trobar que: (a) es pot barrejar bé i uniformement amb pols verda i pols blava; (b) Bon rendiment de recobriment; (c) Com que la mida de partícula de la pols vermella és petita, la superfície específica augmenta i el nombre de partícules luminescents augmenta, la quantitat de pols vermella en els fòsfors tricolors de terres rares es pot reduir, la qual cosa resulta en un cost més baix.

Nanopartícules d'òxid de gadolini (Gd2O3)

Els seus principals usos són els següents: 1. El seu complex paramagnètic soluble en aigua pot millorar el senyal d'imatge RMN del cos humà en tractaments mèdics. 2. L'òxid de sofre base es pot utilitzar com a matriu de tub d'oscil·loscopi i pantalla de raigs X amb una brillantor especial. 3. L'òxid de nanogadolini en el granat de nanogadolini-gal·li és un substrat únic ideal per a la memòria de bombolles magnètiques. 4. Quan no hi ha límit de cicle Camot, es pot utilitzar com a medi de refrigeració magnètic sòlid. 5. S'utilitza com a inhibidor per controlar el nivell de reacció en cadena de les centrals nuclears per garantir la seguretat de les reaccions nuclears. A més, l'ús d'òxid de nanogadolini i òxid de nanolantà és útil per canviar la regió de vitrificació i millorar l'estabilitat tèrmica del vidre. L'òxid de nanogadolini també es pot utilitzar per fabricar condensadors i pantalles intensificadores de raigs X. Actualment, el món està fent grans esforços per desenvolupar l'aplicació de l'òxid de nanogadolini i els seus aliatges en la refrigeració magnètica, i ha fet progressos innovadors.

Nanopartícules d'òxid de terbi (Tb4O7)

Els principals camps d'aplicació són els següents: 1. Els fòsfors s'utilitzen com a activadors de pols verda en fòsfors tricolors, com ara la matriu de fosfat activada per nanoòxid de terbi, la matriu de silicat activada per nanoòxid de terbi i la matriu d'aluminat de magnesi i nanoòxid de ceri activada per nanoòxid de terbi, que emeten llum verda en estat excitat. 2. Materials d'emmagatzematge magnetoòptic. En els darrers anys, s'han investigat i desenvolupat materials magnetoòptics de nanoòxid de terbi. El disc magnetoòptic fet de pel·lícula amorfa de Tb-Fe s'utilitza com a element d'emmagatzematge informàtic i la capacitat d'emmagatzematge es pot augmentar de 10 a 15 vegades. 3. El vidre magnetoòptic, el vidre òpticament actiu de Faraday que conté òxid de terbi nanomètric, és un material clau per a la fabricació de rotadors, aïllants, anul·ladors i s'utilitza àmpliament en tecnologia làser. L'òxid de terbi nanomètric i l'òxid de disprosi nanomètric s'utilitzen principalment en sonars i s'han utilitzat àmpliament en molts camps, com ara sistemes d'injecció de combustible, control de vàlvules de líquid, microposicionament, actuadors mecànics, mecanismes i reguladors d'ala de telescopis espacials d'aeronaus. Els principals usos de l'òxid de nanodisprosi Dy2O3 són: 1. L'òxid de nanodisprosi s'utilitza com a activador del fòsfor, i l'òxid de nanodisprosi trivalent és un ió activador prometedor de materials luminescents tricolors amb un únic centre luminescent. Consta principalment de dues bandes d'emissió, una és l'emissió de llum groga i l'altra és l'emissió de llum blava, i els materials luminescents dopats amb òxid de nanodisprosi es poden utilitzar com a fòsfors tricolors. 2. L'òxid de disprosi nanomètric és una matèria primera metàl·lica necessària per preparar l'aliatge de terfenol amb un gran aliatge magnetostrictiu de nano-òxid de terbi i nano-òxid de disprosi, que pot realitzar algunes activitats precises de moviment mecànic. 3. L'òxid metàl·lic de disprosi nanomètric es pot utilitzar com a material d'emmagatzematge magnetoòptic amb alta velocitat d'enregistrament i sensibilitat de lectura. 4. S'utilitza per a la preparació de làmpades d'òxid de disprosi nanomètric. La substància de treball utilitzada en les làmpades d'òxid de disprosi nanomètric és l'òxid de disprosi nanomètric, que té els avantatges d'una alta brillantor, bon color, alta temperatura de color, mida petita i arc estable, i s'ha utilitzat com a font d'il·luminació per a pel·lícules i impressió. 5. L'òxid de disprosi nanomètric s'utilitza per mesurar l'espectre d'energia de neutrons o com a absorbent de neutrons en la indústria de l'energia atòmica a causa de la seva gran àrea de secció transversal de captura de neutrons.

Ho_2O_3 nanòmetre

Els principals usos de l'òxid de nano-holmi són els següents: 1. Com a additiu de les làmpades halògenes metàl·liques, les làmpades halògenes metàl·liques són un tipus de làmpada de descàrrega de gas, que es desenvolupa sobre la base d'una làmpada de mercuri d'alta pressió, i la seva característica és que la bombeta està plena de diversos halurs de terres rares. Actualment, s'utilitzen principalment iodurs de terres rares, que emeten diferents línies espectrals quan es descarreguen de gas. La substància de treball utilitzada a la làmpada d'òxid de nano-holmi és el iodur d'òxid de nano-holmi, que pot obtenir una concentració d'àtoms metàl·lics més alta a la zona d'arc, millorant així considerablement l'eficiència de la radiació. 2. L'òxid d'holmi nanomètric es pot utilitzar com a additiu del granat de ferro i itri o d'alumini i itri; 3. L'òxid de nano-holmi es pot utilitzar com a granat de ferro i itri i alumini (Ho:YAG), que pot emetre làser de 2 μm, i la taxa d'absorció del teixit humà al làser de 2 μm és alta. És gairebé tres ordres de magnitud superior a l'Hd:YAG0. Per tant, quan s'utilitza el làser Ho:YAG per a operacions mèdiques, no només pot millorar l'eficiència i la precisió de l'operació, sinó que també pot reduir la zona de danys tèrmics a una mida més petita. El feix lliure generat pel cristall d'òxid d'holmi nanomètric pot eliminar el greix sense generar una calor excessiva, reduint així el dany tèrmic causat pels teixits sans. S'ha informat que el tractament del glaucoma amb làser d'òxid d'holmi nanomètric als Estats Units pot reduir el dolor de la cirurgia. 4. A l'aliatge magnetostrictiu Terfenol-D, també es pot afegir una petita quantitat d'òxid d'holmi de mida nanomètrica per reduir el camp extern necessari per a la magnetització de saturació de l'aliatge. 5. A més, la fibra òptica dopada amb òxid d'holmi nanomètric es pot utilitzar per fabricar dispositius de comunicació òptica com ara làsers de fibra òptica, amplificadors de fibra òptica, sensors de fibra òptica, etc. Tindrà un paper més important en la comunicació ràpida per fibra òptica actual.

Òxid d'itri nanomètric (Y2O3)

Els principals usos de l'òxid d'itri nanomètric són els següents: 1. Additius per a acer i aliatges no ferrosos. L'aliatge FeCr sol contenir entre un 0,5% i un 4% d'òxid d'itri nanomètric, que pot millorar la resistència a l'oxidació i la ductilitat d'aquests acers inoxidables. Després d'afegir la quantitat adequada de terres rares barrejades riques en òxid d'itri nanomètric a l'aliatge MB26, les propietats completes de l'aliatge van millorar òbviament ahir. Pot substituir alguns aliatges d'alumini mitjans i forts per als components sotmesos a estrès dels avions; Afegir una petita quantitat de terres rares d'òxid d'itri nanomètric a l'aliatge Al-Zr pot millorar la conductivitat de l'aliatge; L'aliatge ha estat adoptat per la majoria de fàbriques de filferro a la Xina. S'ha afegit òxid d'itri nanomètric a l'aliatge de coure per millorar la conductivitat i la resistència mecànica. 2. Material ceràmic de nitrur de silici que conté un 6% d'òxid d'itri nanomètric i un 2% d'alumini. Es pot utilitzar per desenvolupar peces de motor. 3. La perforació, el tall, la soldadura i altres processaments mecànics es duen a terme en components a gran escala mitjançant un feix làser de granat d'alumini i òxid de nano-neodimi amb una potència de 400 watts. 4. La pantalla del microscopi electrònic composta per monocristall de granat Y-Al té una alta brillantor de fluorescència, baixa absorció de llum dispersa i bona resistència a altes temperatures i resistència al desgast mecànic. 5. L'aliatge d'alta estructura d'òxid d'itri amb un 90% de nano-òxid de gadolini es pot aplicar a l'aviació i altres ocasions que requereixen baixa densitat i un punt de fusió alt. 6. Els materials conductors de protons d'alta temperatura que contenen un 90% de nano-òxid d'itri són de gran importància per a la producció de piles de combustible, piles electrolítiques i sensors de gas que requereixen una alta solubilitat en hidrogen. A més, el nano-òxid d'itri també s'utilitza com a material resistent a la polvorització d'alta temperatura, diluent de combustible de reactor atòmic, additiu de material magnètic permanent i getter en la indústria electrònica.

A més de l'anterior, els nanoòxids de terres rares també es poden utilitzar en materials de roba per a la cura de la salut humana i la protecció del medi ambient. Des de les unitats de recerca actuals, totes tenen certes direccions: radiació antiultraviolada; La contaminació de l'aire i la radiació ultraviolada són propenses a malalties de la pell i càncers de pell; La prevenció de la contaminació dificulta que els contaminants s'adhereixin a la roba; També s'està estudiant en la direcció de la conservació anti-calor. Com que la pell és dura i fàcil d'envellir, és més propensa a la floridura en dies de pluja. La pell es pot suavitzar blanquejant amb nanoòxid de ceri de terres rares, que no és fàcil d'envellir i florir, i és còmode de portar. En els darrers anys, els materials de nanorecobriment també són el focus de la investigació de nanomaterials, i la principal investigació se centra en els recobriments funcionals. El Y2O3 amb 80 nm als Estats Units es pot utilitzar com a recobriment de blindatge infraroig. L'eficiència de reflexió de la calor és molt alta. El CeO2 té un alt índex de refracció i una alta estabilitat. Quan s'afegeixen nanoòxid d'itri de terres rares, nanoòxid de lantà i nanoòxid de ceri en pols al recobriment, la paret exterior pot resistir l'envelliment, ja que el recobriment de la paret exterior és fàcil d'envellir i caure perquè la pintura està exposada a la llum solar i als raigs ultraviolats durant molt de temps, i pot resistir els raigs ultraviolats després d'afegir òxid de ceri i òxid d'itri. A més, la seva mida de partícula és molt petita i el nanoòxid de ceri s'utilitza com a absorbent d'ultraviolats, que s'espera que s'utilitzi per evitar l'envelliment de productes plàstics a causa de la irradiació ultraviolada, tancs, automòbils, vaixells, tancs d'emmagatzematge de petroli, etc., que poden protegir millor les grans cartells publicitaris exteriors i prevenir el floridura, la humitat i la contaminació dels recobriments de parets interiors. A causa de la seva petita mida de partícula, la pols no s'enganxa fàcilment a la paret. I es pot fregar amb aigua. Encara hi ha molts usos dels nanoòxids de terres rares per investigar i desenvolupar més, i esperem sincerament que tingui un futur més brillant.