Вести - Нанометарски ретки земни материјали, нова снага у индустријској револуцији

Нанометарски ретки земни материјали, нова снага у индустријској револуцији

Нанотехнологија је нова интердисциплинарна област која се постепено развијала крајем 1980-их и почетком 1990-их. Због великог потенцијала за стварање нових производних процеса, нових материјала и нових производа, покренуће нову индустријску револуцију у новом веку. Тренутни ниво развоја нанонауке и нанотехнологије сличан је нивоу рачунарске и информационе технологије 1950-их. Већина научника посвећених овој области предвиђа да ће развој нанотехнологије имати широк и далекосежан утицај на многе аспекте технологије. Научници верују да она има чудна својства и јединствене перформансе. Главни ефекти ограничења који доводе до чудних својстава наноматеријала ретких земаља су ефекат специфичне површине, ефекат мале величине, ефекат интерфејса, ефекат транспарентности, ефекат тунела и макроскопски квантни ефекат. Ови ефекти чине физичка својства наносистема другачијим од својстава конвенционалних материјала у погледу светлости, електрицитета, топлоте и магнетизму и представљају многе нове карактеристике. У будућности постоје три главна правца за научнике да истражују и развијају нанотехнологију: припрема и примена наноматеријала са одличним перформансама; пројектовање и припрема различитих нано уређаја и опреме; откривање и анализа својстава нано-региона. Тренутно, нано ретке земље углавном имају следећа упутства за примену, а њихова примена треба да се даље развија у будућности.

Нанометарски лантан оксид (La2O3)

Нанометарски лантан оксид се примењује на пиезоелектричне материјале, електротермалне материјале, термоелектричне материјале, магнетоотпорне материјале, луминесцентне материјале (плави прах), материјале за складиштење водоника, оптичко стакло, ласерске материјале, разне легуре, катализаторе за припрему органских хемијских производа и катализаторе за неутрализацију издувних гасова аутомобила, а пољопривредни филмови за конверзију светлости се такође примењују на нанометарски лантан оксид.

Нанометарски церијум оксид (CeO2)

Главне употребе нано церијум оксида су следеће: 1. Као адитив за стакло, нано церијум оксид може да апсорбује ултраљубичасте и инфрацрвене зраке и примењује се на аутомобилска стакла. Не само да може да спречи ултраљубичасте зраке, већ и да смањи температуру унутар аутомобила, чиме штеди струју за климатизацију. 2. Примена нано церијум оксида у катализатору за пречишћавање издувних гасова аутомобила може ефикасно да спречи испуштање велике количине издувних гасова аутомобила у ваздух. 3. Нано-церијум оксид се може користити у пигментима за бојење пластике, а такође се може користити у индустрији премаза, мастила и папира. 4. Примена нано церијум оксида у материјалима за полирање је широко препозната као захтев високе прецизности за полирање силицијумских плочица и сафирних монокристалних подлога. 5. Поред тога, нано церијум оксид се такође може применити на материјале за складиштење водоника, термоелектричне материјале, нано церијум оксид волфрам електроде, керамичке кондензаторе, пиезоелектричну керамику, нано церијум оксид силицијум карбид абразиве, сировине за горивне ћелије, катализаторе за бензин, неке перманентне магнетне материјале, разне легиране челике и обојене метале итд.

Нанометарски празеодимијум оксид (Pr6O11)

Главне употребе нанометарског празеодимијум оксида су следеће: 1. Широко се користи у грађевинској керамици и керамици за свакодневну употребу. Може се мешати са керамичком глазуром за добијање обојене глазуре, а може се користити и као самостални пигмент испод глазуре. Припремљени пигмент је светло жуте боје са чистим и елегантним тоном. 2. Користи се за производњу перманентних магнета и широко се користи у разним електронским уређајима и моторима. 3. Користи се за каталитичко крековање нафте. Могу се побољшати активност, селективност и стабилност катализе. 4. Нанометарски празеодимијум оксид се такође може користити за абразивно полирање. Поред тога, примена нанометарског празеодимијум оксида у области оптичких влакана је све шира. Нанометарски неодимијум оксид (Nd2O3) Нанометарски неодимијум оксид је постао врућа тачка на тржишту већ дуги низ година због свог јединственог положаја у области ретких земаља. Нано-неодимијум оксид се такође примењује на обојене материјале. Додавање 1,5%~2,5% нано-неодимијум оксида у легуру магнезијума или алуминијума може побољшати перформансе на високим температурама, непропусност за ваздух и отпорност на корозију легуре, а она се широко користи као ваздухопловни материјал за авијацију. Поред тога, нано-итријум алуминијум гранат допиран нано-неодимијум оксидом производи краткоталасни ласерски зрак, који се широко користи за заваривање и сечење танких материјала дебљине испод 10 мм у индустрији. Са медицинске стране, нано-YAG ласер допиран нано-Nd_2O_3 се користи за уклањање хируршких рана или дезинфекцију рана уместо хируршких ножева. Нанометарски неодимијум оксид се такође користи за бојење стаклених и керамичких материјала, гумених производа и адитива.

Наночестице самаријум оксида (Sm2O3)

Главне употребе нано-самаријум оксида су: нано-самаријум оксид је светло жуте боје, који се примењује на керамичке кондензаторе и катализаторе. Поред тога, нано-самаријум оксид има нуклеарна својства и може се користити као структурни материјал, заштитни материјал и контролни материјал атомског енергетског реактора, тако да се огромна енергија генерисана нуклеарном фисијом може безбедно користити. Наночестице европијум оксида (Eu2O3) се углавном користе у фосфорима. Eu3+ се користи као активатор црвеног фосфора, а Eu2+ се користи као плави фосфор. Y0O3:Eu3+ је најбољи фосфор у погледу светлосне ефикасности, стабилности премаза, трошкова опоравка итд., и широко се користи због побољшања светлосне ефикасности и контраста. У последње време, нано-еуропијум оксид се такође користи као стимулисани емисиони фосфор за нове рендгенске медицинске дијагностичке системе. Нано-еуропијум оксид се такође може користити за производњу обојених сочива и оптичких филтера, за уређаје за складиштење магнетних мехурића, а може показати своје таленте и у контролним материјалима, заштитним материјалима и структурним материјалима атомских реактора. Црвени фосфор финих честица гадолинијум европијум оксида (Y2O3:Eu3+) припремљен је коришћењем нано итријум оксида (Y2O3) и нано европијум оксида (Eu2O3) као сировина. Приликом коришћења за припрему тробојног фосфора ретких земаља, утврђено је да: (а) се може добро и равномерно мешати са зеленим и плавим прахом; (б) Добре перформансе премаза; (ц) Пошто је величина честица црвеног праха мала, специфична површина се повећава и број луминесцентних честица се повећава, количина црвеног праха у тробојним фосфорима ретких земаља може се смањити, што резултира нижим трошковима.

Наночестице гадолинијум оксида (Gd2O3)

Његове главне примене су следеће: 1. Његов парамагнетни комплекс растворљив у води може побољшати NMR сигнал снимања људског тела у медицинском третману. 2. Базни сумпор-оксид може се користити као матрична мрежа осцилоскопске цеви и рендгенског екрана са посебним сјајем. 3. Нано-гадолинијум оксид у нано-гадолинијум галијум гранату је идеална појединачна подлога за магнетну меморију мехурића. 4. Када нема ограничења Камотовог циклуса, може се користити као чврсти магнетни медијум за хлађење. 5. Користи се као инхибитор за контролу нивоа ланчане реакције у нуклеарним електранама како би се осигурала безбедност нуклеарних реакција. Поред тога, употреба нано-гадолинијум оксида и нано-лантан оксида је корисна за промену региона витрификације и побољшање термичке стабилности стакла. Нано-гадолинијум оксид се такође може користити за производњу кондензатора и екрана за појачавање рендгенских зрака. Тренутно, свет улаже велике напоре да развије примену нано-гадолинијум оксида и његових легура у магнетном хлађењу и постигао је револуционаран напредак.

Наночестице тербијум оксида (Tb4O7)

Главна подручја примене су следећа: 1. Фосфори се користе као активатори зеленог праха у тробојним фосфорима, као што су фосфатна матрица активирана нанотербијум оксидом, силикатна матрица активирана нанотербијум оксидом и наноцеријум оксид магнезијум алуминатна матрица активирана нанотербијум оксидом, који сви емитују зелену светлост у побуђеном стању. 2. Магнето-оптички материјали за складиштење, Последњих година, истражени су и развијени магнето-оптички материјали од нанотербијум оксида. Магнето-оптички диск направљен од аморфног филма Tb-Fe користи се као елемент за складиштење рачунара, а капацитет складиштења може се повећати 10~15 пута. 3. Магнетно-оптичко стакло, Фарадејево оптички активно стакло које садржи нанометарски тербијум оксид, кључни је материјал за израду ротатора, изолатора, прстена и широко се користи у ласерској технологији. Нанометарски тербијум оксид, нанометарски диспрозијум оксид, углавном се користи у сонарима и широко се користи у многим областима, као што су системи за убризгавање горива, контрола вентила течности, микропозиционирање, механички актуатори, механизми и регулатори крила авионског свемирског телескопа. Главне примене Dy2O3 нано диспрозијум оксида су: 1. Нано-диспрозијум оксид се користи као активатор фосфора, а тровалентни нано-диспрозијум оксид је обећавајући активациони јон тробојних луминесцентних материјала са једним луминесцентним центром. Углавном се састоји од две емисионе траке, једна је емисија жуте светлости, друга је емисија плаве светлости, а луминесцентни материјали допирани нано-диспрозијум оксидом могу се користити као тробојни фосфори. 2. Нанометарски диспрозијум оксид је неопходна метална сировина за припрему легуре терфенола са великом магнетостриктивном легуром нано-тербијум оксида и нано-диспрозијум оксида, која може да оствари неке прецизне активности механичког кретања. 3. Нанометарски метал диспрозијум оксида може се користити као магнето-оптички материјал за складиштење са великом брзином снимања и осетљивошћу очитавања. 4. Користи се за припрему нанометарских лампи од диспрозијум оксида. Радна супстанца која се користи у лампама од нанометарског диспрозијум оксида је нанометарски диспрозијум оксид, који има предности високе осветљености, добре боје, високе температуре боје, мале величине и стабилног лука, и користи се као извор светлости за филмове и штампање. 5. Нанометарски диспрозијум оксид се користи за мерење енергетског спектра неутрона или као апсорбер неутрона у атомској енергетској индустрији због велике површине попречног пресека за хватање неутрона.

Ho _ 2O _ 3 нанометара

Главне употребе нано-холмијум оксида су следеће: 1. Као адитив метал халогеним лампама, метал халогене лампе су врсте гасних лампи, развијене на бази живиних лампи високог притиска, а карактеристика им је да је сијалица испуњена различитим реткоземним халидима. Тренутно се углавном користе реткоземни јодиди, који емитују различите спектралне линије приликом гасног пражњења. Радна супстанца која се користи у нано-холмијум оксидним лампама је нано-холмијум оксид јодид, који може постићи већу концентрацију атома метала у зони лука, чиме се значајно побољшава ефикасност зрачења. 2. Нанометарски холмијум оксид може се користити као адитив итријум гвожђа или итријум алуминијум граната; 3. Нано-холмијум оксид може се користити као итријум гвожђе алуминијум гранат (Ho:YAG), који може емитовати ласер од 2μm, а брзина апсорпције људског ткива на ласер од 2μm је висока. Скоро је три реда величине већа од Hd:YAG0. Стога, када се Ho:YAG ласер користи за медицинске операције, не само да може побољшати ефикасност и тачност рада, већ и смањити површину термичког оштећења на мању величину. Слободни сноп који генерише нано кристал холмијум оксида може елиминисати масноћу без стварања прекомерне топлоте, чиме се смањује термичко оштећење изазвано здравим ткивима. Извештава се да лечење глаукома нанометарским холмијум оксидним ласером у Сједињеним Државама може смањити бол током операције. 4. У магнетостриктивној легури Terfenol-D, може се додати и мала количина нано величине холмијум оксида како би се смањило спољашње поље потребно за засићење магнетизације легуре. 5. Поред тога, оптичка влакна допирана нано-холмијум оксидом могу се користити за израду оптичких комуникационих уређаја као што су оптички влакнасти ласери, оптичка влакнаста појачала, оптички влакнасти сензори итд. Играће важнију улогу у данашњој брзој оптичкој комуникацији.

Нанометарски итријум оксид (Y2O3)

Главне употребе нано итријум оксида су следеће: 1. Адитиви за челик и обојене легуре. Легура FeCr обично садржи 0,5%~4% нано итријум оксида, што може побољшати отпорност на оксидацију и дуктилност ових нерђајућих челика. Након додавања одговарајуће количине мешавине ретких земаља богатих нанометарским итријум оксидом у легуру MB26, свеобухватна својства легуре су очигледно побољшана. Може заменити неке средње и јаке легуре алуминијума за оптерећене компоненте авиона. Додавање мале количине нано итријум оксида ретке земље у Al-Zr легуру може побољшати проводљивост легуре. Легуру је усвојила већина фабрика жице у Кини. Нано-итријум оксид је додат у легуру бакра ради побољшања проводљивости и механичке чврстоће. 2. Керамички материјал од силицијум нитрида који садржи 6% нано итријум оксида и 2% алуминијума. Може се користити за развој делова мотора. 3. Бушење, сечење, заваривање и друга механичка обрада се врше на компонентама великих размера коришћењем ласерског снопа од нано неодимијум оксида алуминијум граната снаге 400 вати. 4. Екран електронског микроскопа састављен од монокристала Y-Al граната има високу флуоресцентну светлост, ниску апсорпцију расејане светлости и добру отпорност на високе температуре и механичку отпорност на хабање. 5. Легура са високом структуром нано итријум оксида која садржи 90% нано гадолинијум оксида може се применити у авијацији и другим приликама које захтевају ниску густину и високу тачку топљења. 6. Материјали за проводљивост протона на високим температурама који садрже 90% нано итријум оксида су од великог значаја за производњу горивних ћелија, електролитичких ћелија и гасних сензора који захтевају високу растворљивост водоника. Поред тога, нано-итријум оксид се такође користи као материјал отпоран на прскање на високим температурама, разблаживач горива за атомске реакторе, адитив материјала за перманентне магнете и гетер у електронској индустрији.

Поред горе наведеног, нано оксиди ретких земаља могу се користити и у материјалима за одећу за људско здравље и заштиту животне средине. Према тренутним истраживачким јединицама, сви они имају одређене правце: отпорност на ултраљубичасто зрачење; загађење ваздуха и ултраљубичасто зрачење су склони кожним болестима и раку коже; спречавање загађења отежава загађивачима да се лепе за одећу; такође се проучава у правцу отпорности на задржавање топлоте. Пошто је кожа тврда и лако стари, најсклонија је буђи у кишним данима. Кожа се може омекшати бељењем нано ретким земним церијум оксидом, који не стари лако и не буђа, и удобан је за ношење. Последњих година, нано-премајни материјали су такође у фокусу истраживања наноматеријала, а главна истраживања се фокусирају на функционалне премазе. Y2O3 са 80nm у Сједињеним Државама може се користити као премаз за инфрацрвено заштитовање. Ефикасност рефлексије топлоте је веома висока. CeO2 има висок индекс преламања и високу стабилност. Када се премазу додају нано итријум оксид, нано лантан оксид и нано церијум оксид у праху, спољашњи зид може бити отпоран на старење, јер премаз спољашњег зида лако стари и отпада јер је боја дуго изложена сунчевој светлости и ултраљубичастим зрацима, а може бити отпоран на ултраљубичасте зраке након додавања церијум оксида и итријум оксида. Штавише, величина његових честица је веома мала, а нано церијум оксид се користи као ултраљубичасти апсорбер, за који се очекује да ће се користити за спречавање старења пластичних производа услед ултраљубичастог зрачења, резервоара, аутомобила, бродова, резервоара за складиштење нафте итд., што најбоље може заштитити велике спољне билборде и спречити буђ, влагу и загађење код унутрашњих зидних премаза. Због мале величине честица, прашина се не лепи лако за зид. И може се рибати водом. Још увек постоји много употреба нано ретких земних оксида које треба даље истражити и развити, и искрено се надамо да ће имати светлију будућност.