Новости - Нанометровые редкоземельные материалы, новая сила промышленной революции

Нанометровые редкоземельные материалы — новая сила промышленной революции

Нанотехнология — это новая междисциплинарная область, постепенно развивавшаяся в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Поскольку она обладает огромным потенциалом для создания новых производственных процессов, новых материалов и новых продуктов, она положит начало новой промышленной революции в новом столетии. Текущий уровень развития нанонауки и нанотехнологий аналогичен уровню развития компьютерных и информационных технологий в 1950-х годах. Большинство ученых, преданных этой области, предсказывают, что развитие нанотехнологий окажет широкое и далеко идущее влияние на многие аспекты технологий. Ученые считают, что она обладает странными свойствами и уникальными характеристиками. Основными эффектами ограничения, которые приводят к странным свойствам наноредкоземельных материалов, являются эффект удельной поверхности, эффект малого размера, интерфейсный эффект, эффект прозрачности, туннельный эффект и макроскопический квантовый эффект. Эти эффекты делают физические свойства наносистемы отличными от свойств обычных материалов в свете, электричестве, тепле и магнетизме и представляют множество новых особенностей. В будущем у ученых есть три основных направления для исследования и разработки нанотехнологий: получение и применение наноматериалов с превосходными характеристиками; Разработка и изготовление различных наноустройств и оборудования; Обнаружение и анализ свойств нанообластей. В настоящее время нано-редкоземельные элементы в основном имеют следующие направления применения, и их применение необходимо и дальше развивать в будущем.

Нанометровый оксид лантана (La2O3)

Нанометровый оксид лантана применяется для изготовления пьезоэлектрических материалов, электротермических материалов, термоэлектрических материалов, магниторезистивных материалов, люминесцентных материалов (синий порошок), материалов для хранения водорода, оптического стекла, лазерных материалов, различных сплавов, катализаторов для получения органических химических продуктов и катализаторов для нейтрализации выхлопных газов автомобилей, а также светопреобразующих сельскохозяйственных пленок.

Нанометр оксида церия (CeO2)

Основные области применения нанооксида церия: 1. В качестве добавки к стеклу нанооксид церия может поглощать ультрафиолетовые и инфракрасные лучи и применяется для автомобильного стекла. Он может не только предотвращать ультрафиолетовые лучи, но и снижать температуру внутри автомобиля, тем самым экономя электроэнергию для кондиционирования воздуха. 2. Применение нанооксида церия в катализаторе очистки выхлопных газов автомобиля может эффективно предотвращать выброс большого количества выхлопных газов автомобиля в воздух. 3. Нанооксид церия может использоваться в пигменте для окрашивания пластика, а также в лакокрасочной, чернильной и бумажной промышленности. 4. Применение нанооксида церия в полирующих материалах широко признано как высокоточное требование для полировки кремниевых пластин и сапфировых монокристаллических подложек. 5. Кроме того, нанооксид церия может также применяться в материалах для хранения водорода, термоэлектрических материалах, вольфрамовых электродах из нанооксида церия, керамических конденсаторах, пьезоэлектрической керамике, абразивах из карбида кремния из нанооксида церия, сырье для топливных элементов, бензиновых катализаторах, некоторых постоянных магнитных материалах, различных легированных сталях и цветных металлах и т. д.

Нанометровый оксид празеодима (Pr6O11)

Основные области применения нанометрового оксида празеодима следующие: 1. Он широко используется в строительной керамике и керамике повседневного использования. Его можно смешивать с керамической глазурью для получения цветной глазури, а также можно использовать в качестве подглазурного пигмента. Приготовленный пигмент имеет светло-желтый цвет с чистым и элегантным тоном. 2. Он используется для производства постоянных магнитов и широко используется в различных электронных устройствах и двигателях. 3. Он используется для каталитического крекинга нефти. Активность, селективность и стабильность катализа могут быть улучшены. 4. Нано-оксид празеодима также может использоваться для абразивной полировки. Кроме того, применение нанометрового оксида празеодима в области оптического волокна становится все более и более обширным. Нанометровый оксид неодима (Nd2O3) Нанометровый оксид неодима стал горячей точкой на рынке на протяжении многих лет из-за его уникального положения в области редкоземельных элементов. Нанооксид неодима также применяется к цветным металлам. Добавление 1,5% ~ 2,5% нанооксида неодима в магниевый или алюминиевый сплав может улучшить высокотемпературные характеристики, герметичность и коррозионную стойкость сплава, и он широко используется в качестве аэрокосмического материала для авиации. Кроме того, наноиттрий-алюминиевый гранат, легированный нанооксидом неодима, производит коротковолновый лазерный луч, который широко используется для сварки и резки тонких материалов толщиной менее 10 мм в промышленности. В медицине нано-YAG-лазер, легированный нано-Nd _ 2O _ 3, используется для удаления хирургических ран или дезинфекции ран вместо хирургических ножей. Нанооксид неодима также используется для окрашивания стекла и керамических материалов, резиновых изделий и добавок.

Наночастицы оксида самария (Sm2O3)

Основные области применения наноразмерного оксида самария: наноразмерный оксид самария светло-желтого цвета, который применяется в керамических конденсаторах и катализаторах. Кроме того, наноразмерный оксид самария обладает ядерными свойствами и может использоваться в качестве конструкционного материала, защитного материала и управляющего материала атомного энергетического реактора, так что огромная энергия, вырабатываемая при ядерном делении, может использоваться безопасно. Наночастицы оксида европия (Eu2O3) в основном используются в люминофорах. Eu3+ используется в качестве активатора красного люминофора, а Eu2+ используется в качестве синего люминофора. Y0O3:Eu3+ является лучшим люминофором по светоотдаче, стабильности покрытия, стоимости восстановления и т. д., и он широко используется из-за улучшения светоотдачи и контрастности. В последнее время нанооксид европия также используется в качестве стимулированного эмиссионного фосфора для новой рентгеновской медицинской диагностической системы. Нанооксид европия также может использоваться для изготовления цветных линз и оптических фильтров, для устройств хранения магнитных пузырьков, а также может проявить свои таланты в контрольных материалах, защитных материалах и конструкционных материалах атомных реакторов. Тонкодисперсный красный фосфор оксида гадолиния европия (Y2O3:Eu3+) был получен с использованием нанооксида иттрия (Y2O3) и нанооксида европия (Eu2O3) в качестве сырья. При использовании его для приготовления редкоземельного трехцветного фосфора было обнаружено, что: (a) может хорошо и равномерно смешиваться с зеленым порошком и синим порошком; (b) Хорошие характеристики покрытия; (c) Поскольку размер частиц красного порошка мал, удельная площадь поверхности увеличивается, а количество люминесцентных частиц увеличивается, количество красного порошка в редкоземельных трехцветных фосфорах может быть уменьшено, что приводит к снижению стоимости.

Наночастицы оксида гадолиния (Gd2O3)

Его основные применения следующие: 1. Его водорастворимый парамагнитный комплекс может улучшить сигнал ЯМР-изображения человеческого тела при медицинском лечении. 2. Базовый оксид серы может использоваться в качестве матричной сетки осциллографической трубки и рентгеновского экрана с особой яркостью. 3. Нанооксид гадолиния в наногадолиниевом галлиевом гранате является идеальным единственным субстратом для магнитной пузырьковой памяти. 4. Когда нет предела цикла Камота, его можно использовать в качестве твердой магнитной охлаждающей среды. 5. Он используется в качестве ингибитора для контроля уровня цепной реакции на атомных электростанциях, чтобы обеспечить безопасность ядерных реакций. Кроме того, использование нанооксида гадолиния и нанооксида лантана полезно для изменения области стеклования и улучшения термической стабильности стекла. Нанооксид гадолиния может также использоваться для изготовления конденсаторов и рентгеновских усилительных экранов. В настоящее время мир прилагает большие усилия для разработки применения нанооксида гадолиния и его сплавов в магнитном охлаждении и достиг прорывного прогресса.

Наночастицы оксида тербия (Tb4O7)

Основные области применения следующие: 1. Люминофоры используются в качестве активаторов зеленого порошка в трехцветных люминофорах, таких как фосфатная матрица, активированная нанооксидом тербия, силикатная матрица, активированная нанооксидом тербия, и нанооксид церия и магнийалюминатная матрица, активированная нанооксидом тербия, которые все излучают зеленый свет в возбужденном состоянии. 2. Магнитооптические материалы для хранения данных. В последние годы были исследованы и разработаны магнитооптические материалы на основе нанооксида тербия. Магнитооптический диск, изготовленный из аморфной пленки Tb-Fe, используется в качестве элемента хранения данных компьютера, а емкость хранения может быть увеличена в 10~15 раз. 3. Магнитооптическое стекло, оптически активное стекло Фарадея, содержащее нанометровый оксид тербия, является ключевым материалом для изготовления ротаторов, изоляторов, аннуляторов и широко используется в лазерной технике. Нанометровый оксид тербия нанометровый оксид диспрозия в основном используется в гидролокаторах и широко используется во многих областях, таких как система впрыска топлива, управление жидкостным клапаном, микропозиционирование, механический привод, механизм и регулятор крыла космического телескопа самолета. Основные области применения нанооксида диспрозия Dy2O3: 1. Нанооксид диспрозия используется в качестве активатора фосфора, а трехвалентный нанооксид диспрозия является перспективным активирующим ионом трехцветных люминесцентных материалов с одним люминесцентным центром. Он в основном состоит из двух полос излучения, одна из которых является желтым излучением, другая - синим излучением, и люминесцентные материалы, легированные нанооксидом диспрозия, могут использоваться в качестве трехцветных люминофоров. 2. Нанометровый оксид диспрозия является необходимым металлическим сырьем для приготовления сплава терфенола с большим магнитострикционным сплавом нано-оксида тербия и нано-оксида диспрозия, который может реализовать некоторые точные действия механического движения. 3. Нанометровый оксид диспрозия может быть использован в качестве магнитооптического материала для хранения данных с высокой скоростью записи и чувствительностью считывания. 4. Используется для приготовления нанометровой лампы на основе оксида диспрозия. Рабочим веществом, используемым в нанолампе на основе оксида диспрозия, является нанооксид диспрозия, который обладает преимуществами высокой яркости, хорошего цвета, высокой цветовой температуры, малого размера и стабильной дуги, и используется в качестве источника освещения для пленки и печати. 5. Нанометровый оксид диспрозия используется для измерения энергетического спектра нейтронов или в качестве поглотителя нейтронов в атомной энергетике из-за его большой площади поперечного сечения захвата нейтронов.

Ho _ 2O _ 3 Нанометр

Основные области применения нано-оксида гольмия следующие: 1. Как добавка металлогалогенной лампы, металлогалогенная лампа является разновидностью газоразрядной лампы, которая разработана на основе ртутной лампы высокого давления, и ее особенностью является то, что колба заполнена различными галогенидами редкоземельных металлов. В настоящее время в основном используются иодиды редкоземельных металлов, которые излучают различные спектральные линии при газовых разрядах. Рабочим веществом, используемым в нано-оксидной лампе, является иодид оксида гольмия, который может получить более высокую концентрацию атомов металла в зоне дуги, тем самым значительно повышая эффективность излучения. 2. Нанометровый оксид гольмия может использоваться в качестве добавки к иттрий-железу или иттрий-алюминиевому гранату; 3. Нанооксид гольмия может использоваться в качестве иттрий-железо-алюминиевого граната (Ho:YAG), который может излучать 2 мкм лазер, а скорость поглощения человеческой тканью 2 мкм лазера высока. Это почти на три порядка выше, чем у Hd:YAG0. Поэтому при использовании лазера Ho:YAG для медицинских операций он может не только повысить эффективность и точность операции, но и уменьшить область термического повреждения до меньших размеров. Свободный луч, генерируемый кристаллом нанооксида гольмия, может устранять жир, не генерируя избыточного тепла, тем самым уменьшая термическое повреждение, вызванное здоровыми тканями. Сообщается, что лечение глаукомы с помощью нанометрового лазера на основе оксида гольмия в Соединенных Штатах может уменьшить боль от операции. 4. В магнитострикционный сплав Terfenol-D также можно добавить небольшое количество наноразмерного оксида гольмия для уменьшения внешнего поля, необходимого для насыщения сплава.5. Кроме того, оптическое волокно, легированное нанооксидом гольмия, может использоваться для изготовления оптических коммуникационных устройств, таких как волоконно-оптические лазеры, волоконно-оптические усилители, волоконно-оптические датчики и т. д. Оно будет играть более важную роль в современной скоростной волоконно-оптической связи.

Нанометровый оксид иттрия (Y2O3)

Основные области применения нанооксида иттрия следующие: 1. Добавки для стали и цветных сплавов. Сплав FeCr обычно содержит 0,5% ~ 4% нанооксида иттрия, что может повысить стойкость к окислению и пластичность этих нержавеющих сталей. После добавления надлежащего количества смешанных редкоземельных элементов, богатых нанометровым оксидом иттрия, в сплав MB26, комплексные свойства сплава были явно улучшены вчера. Он может заменить некоторые средние и прочные алюминиевые сплавы для напряженных компонентов самолетов; Добавление небольшого количества нанооксида иттрия редкоземельных элементов в сплав Al-Zr может улучшить проводимость сплава; Сплав был принят большинством заводов по производству проводов в Китае. Нанооксид иттрия был добавлен в медный сплав для улучшения проводимости и механической прочности. 2. Керамический материал из нитрида кремния, содержащий 6% нанооксида иттрия и 2% алюминия. Его можно использовать для разработки деталей двигателей. 3. Сверление, резка, сварка и другая механическая обработка выполняются на крупногабаритных компонентах с использованием лазерного луча на основе нанооксида неодима и алюминиевого граната мощностью 400 Вт. 4. Экран электронного микроскопа, состоящий из монокристалла граната Y-Al, имеет высокую яркость флуоресценции, низкое поглощение рассеянного света, хорошую устойчивость к высоким температурам и механическую износостойкость. 5. Сплав с высокой структурой нанооксида иттрия, содержащий 90% нанооксида гадолиния, может применяться в авиации и других случаях, требующих низкой плотности и высокой температуры плавления. 6. Высокотемпературные протонпроводящие материалы, содержащие 90% нанооксида иттрия, имеют большое значение для производства топливных элементов, электролитических ячеек и газовых датчиков, требующих высокой растворимости водорода. Кроме того, нанооксид иттрия также используется в качестве материала, стойкого к высокотемпературному распылению, разбавителя топлива атомных реакторов, добавки к материалу постоянного магнита и геттера в электронной промышленности.

В дополнение к вышесказанному, нано-редкоземельные оксиды также могут использоваться в материалах одежды для здравоохранения человека и защиты окружающей среды. Из текущих исследовательских подразделений все они имеют определенные направления: анти-ультрафиолетовое излучение; Загрязнение воздуха и ультрафиолетовое излучение склонны к кожным заболеваниям и раку кожи; Предотвращение загрязнения затрудняет прилипание загрязняющих веществ к одежде; Он также изучается в направлении сохранения тепла. Поскольку кожа твердая и легко стареет, она наиболее подвержена плесени в дождливые дни. Кожу можно смягчить путем отбеливания с помощью нано-редкоземельного оксида церия, который нелегко стареет и не плесенью, и его удобно носить. В последние годы материалы с нанопокрытием также находятся в центре внимания исследований наноматериалов, и основные исследования сосредоточены на функциональных покрытиях. Y2O3 с 80 нм в Соединенных Штатах может использоваться в качестве покрытия, экранирующего инфракрасное излучение. Эффективность отражения тепла очень высока. CeO2 имеет высокий показатель преломления и высокую стабильность. Когда в покрытие добавляются нано-редкоземельный оксид иттрия, нано-оксид лантана и нано-оксид церия, внешняя стена может противостоять старению, потому что внешнее настенное покрытие легко стареет и отваливается, потому что краска долгое время подвергается воздействию солнечного света и ультрафиолетовых лучей, и оно может противостоять ультрафиолетовым лучам после добавления оксида церия и оксида иттрия. Более того, размер его частиц очень мал, и нано-оксид церия используется в качестве поглотителя ультрафиолета, который, как ожидается, будет использоваться для предотвращения старения пластиковых изделий из-за ультрафиолетового излучения, танков, автомобилей, кораблей, резервуаров для хранения нефти и т. д., что может наилучшим образом защитить большие наружные рекламные щиты и предотвратить появление плесени, влаги и загрязнений для внутренних настенных покрытий. Из-за своего малого размера частиц пыль нелегко прилипает к стене. И ее можно смыть водой. Есть еще много применений нано-редкоземельных оксидов, которые предстоит исследовать и разрабатывать, и мы искренне надеемся, что у него будет более блестящее будущее.