Nyheter - Nanometerstora sällsynta jordartsmetaller, en ny kraft i den industriella revolutionen

Nanometerstora sällsynta jordartsmetaller, en ny kraft i den industriella revolutionen

Nanoteknik är ett nytt tvärvetenskapligt område som gradvis utvecklades i slutet av 1980-talet och början av 1990-talet. Eftersom det har stor potential att skapa nya produktionsprocesser, nya material och nya produkter, kommer det att sätta igång en ny industriell revolution under det nya århundradet. Den nuvarande utvecklingsnivån för nanovetenskap och nanoteknik liknar den för dator- och informationsteknik på 1950-talet. De flesta forskare som är engagerade i detta område förutspår att utvecklingen av nanoteknik kommer att ha en bred och långtgående inverkan på många aspekter av tekniken. Forskare tror att den har märkliga egenskaper och unik prestanda. De huvudsakliga inneslutningseffekterna som leder till de märkliga egenskaperna hos sällsynta nanojordartsmetaller är specifik yteffekt, liten storlekseffekt, gränssnittseffekt, transparenseffekt, tunneleffekt och makroskopisk kvanteffekt. Dessa effekter gör att nanosystemens fysikaliska egenskaper skiljer sig från konventionella materials inom ljus, elektricitet, värme och magnetism, och presenterar många nya egenskaper. I framtiden finns det tre huvudinriktningar för forskare att forska och utveckla nanoteknik: framställning och tillämpning av nanomaterial med utmärkt prestanda; design och förberedelse av olika nanoenheter och utrustning; detektion och analys av egenskaperna hos nanoregioner. För närvarande har nano-sällsynta jordartsmetaller huvudsakligen följande tillämpningsanvisningar, och dess tillämpning behöver vidareutvecklas i framtiden.

Nanometer lantanoxid (La2O3)

Nanometerlantanoxid appliceras på piezoelektriska material, elektrotermiska material, termoelektriska material, magnetoresistansmaterial, luminescerande material (blått pulver), vätelagringsmaterial, optiskt glas, lasermaterial, olika legeringsmaterial, katalysatorer för framställning av organiska kemiska produkter och katalysatorer för neutralisering av bilavgaser, och ljuskonverterande jordbruksfilmer appliceras också på nanometerlantanoxid.

Nanometerceriumoxid (CeO2)

De huvudsakliga användningsområdena för nano-ceriumoxid är följande: 1. Som glastillsats kan nano-ceriumoxid absorbera ultravioletta strålar och infraröda strålar och har använts på bilglas. Det kan inte bara förhindra ultravioletta strålar utan också minska temperaturen inuti bilen, vilket sparar el för luftkonditionering. 2. Användningen av nano-ceriumoxid i bilavgasreningskatalysatorer kan effektivt förhindra att en stor mängd bilavgaser släpps ut i luften. 3. Nano-ceriumoxid kan användas i pigment för att färga plast och kan även användas inom beläggnings-, bläck- och pappersindustrin. 4. Användningen av nano-ceriumoxid i poleringsmaterial har allmänt erkänts som ett högprecisionskrav för polering av kiselskivor och safirkristallsubstrat. 5. Dessutom kan nano-ceriumoxid också appliceras på vätelagringsmaterial, termoelektriska material, nano-ceriumoxid-volframelektroder, keramiska kondensatorer, piezoelektriska keramiker, nano-ceriumoxid-kiselkarbid-slipmedel, bränslecellsråmaterial, bensinkatalysatorer, vissa permanentmagnetiska material, olika legeringsstål och icke-järnmetaller etc.

Nanometerstor praseodymoxid (Pr6O11)

De huvudsakliga användningsområdena för nanometerpraseodymoxid är följande: 1. Det används ofta i byggnadskeramik och keramik för dagligt bruk. Det kan blandas med keramisk glasyr för att skapa färgad glasyr och kan även användas som ensamt underglasyrpigment. Det framställda pigmentet är ljusgult med en ren och elegant ton. 2. Det används för att tillverka permanentmagneter och används ofta i olika elektroniska apparater och motorer. 3. Det används för katalytisk krackning med petroleumteknik. Katalysaktiviteten, selektiviteten och stabiliteten kan förbättras. 4. Nanopraseodymoxid kan också användas för slipande polering. Dessutom blir tillämpningen av nanometerpraseodymoxid inom optisk fiber alltmer omfattande. Nanometerneodymoxid (Nd2O3) Nanometerneodymoxid har blivit en het spot på marknaden i många år på grund av sin unika position inom området sällsynta jordartsmetaller. Nano-neodymoxid används även för icke-järnhaltiga material. Att tillsätta 1,5 % ~ 2,5 % nano-neodymoxid i magnesium- eller aluminiumlegering kan förbättra legeringens högtemperaturprestanda, lufttäthet och korrosionsbeständighet, och det används ofta som flyg- och rymdmaterial. Dessutom producerar nano-yttriumaluminiumgranat dopad med nano-neodymoxid en kortvågig laserstråle, som används ofta för svetsning och skärning av tunna material med en tjocklek under 10 mm inom industrin. På den medicinska sidan används nano-YAG-laser dopad med nano-Nd_2O_3 för att ta bort kirurgiska sår eller desinficera sår istället för kirurgiska knivar. Nanometer-neodymoxid används också för färgning av glas- och keramiska material, gummiprodukter och tillsatser.

Samariumoxid-nanopartiklar (Sm2O3)

De huvudsakliga användningsområdena för nano-samariumoxid är: nano-samariumoxid är ljusgul och appliceras i keramiska kondensatorer och katalysatorer. Dessutom har nano-samariumoxid kärnkraftsegenskaper och kan användas som strukturmaterial, skärmningsmaterial och kontrollmaterial i atomreaktorer, så att den enorma energin som genereras av kärnklyvning kan användas säkert. Europiumoxid-nanopartiklar (Eu2O3) används mestadels i fosfor. Eu3+ används som aktivator för röd fosfor och Eu2+ används som blå fosfor. Y0O3:Eu3+ är den bästa fosforn vad gäller ljuseffektivitet, beläggningsstabilitet, återvinningskostnad etc., och den används i stor utsträckning på grund av förbättringen av ljuseffektivitet och kontrast. Nyligen har nano-europiumoxid också använts som stimulerad emissionsfosfor för nya medicinska röntgendiagnossystem. Nano-europiumoxid kan också användas för tillverkning av färgade linser och optiska filter, för magnetiska bubbellagringsenheter och kan också visa sina talanger i kontrollmaterial, skärmningsmaterial och strukturmaterial i atomreaktorer. Den finpartikelformiga röda gadoliniumeuropiumoxiden (Y2O3:Eu3+) framställdes med hjälp av nano-ytttriumoxid (Y2O3) och nano-europiumoxid (Eu2O3) som råmaterial. Vid framställning av sällsynta jordartsmetaller med trifärgad fosfor fann man att: (a) den kan blandas väl och jämnt med grönt pulver och blått pulver; (b) Bra beläggningsprestanda; (c) Eftersom partikelstorleken hos det röda pulvret är liten, den specifika ytan ökar och antalet luminescerande partiklar ökar, kan mängden rött pulver i sällsynta jordartsmetaller med trifärgad fosfor minskas, vilket resulterar i lägre kostnader.

Gadoliniumoxid-nanopartiklar (Gd2O3)

Dess huvudsakliga användningsområden är följande: 1. Dess vattenlösliga paramagnetiska komplex kan förbättra NMR-avbildningssignalen i människokroppen vid medicinsk behandling. 2. Bassvaveloxid kan användas som matrisrutnät i oscilloskoprör och röntgenskärmar med speciell ljusstyrka. 3. Nano-gadoliniumoxid i nano-gadoliniumgalliumgranat är ett idealiskt enda substrat för magnetiskt bubbelminne. 4. När det inte finns någon Camot-cykelgräns kan det användas som fast magnetiskt kylmedium. 5. Det används som en hämmare för att kontrollera kedjereaktionsnivån i kärnkraftverk för att säkerställa säkerheten vid kärnreaktioner. Dessutom är användningen av nano-gadoliniumoxid och nano-lantanoxid användbar för att ändra vitrifieringsregionen och förbättra glasets termiska stabilitet. Nano-gadoliniumoxiden kan också användas för tillverkning av kondensatorer och röntgenförstärkningsskärmar. För närvarande gör världen stora ansträngningar för att utveckla tillämpningen av nano-gadoliniumoxid och dess legeringar inom magnetisk kylning och har gjort banbrytande framsteg.

Terbiumoxid-nanopartiklar (Tb4O7)

De huvudsakliga tillämpningsområdena är följande: 1. Fosforer används som aktivatorer av grönt pulver i trefärgade fosforer, såsom fosfatmatris aktiverad av nano-terbiumoxid, silikatmatris aktiverad av nano-terbiumoxid och nano-ceriumoxid-magnesiumaluminatmatris aktiverad av nano-terbiumoxid, vilka alla avger grönt ljus i exciterat tillstånd. 2. Magnetooptiska lagringsmaterial. Under senare år har magnetooptiska material av nano-terbiumoxid forskats och utvecklats. Den magnetooptiska skivan tillverkad av Tb-Fe amorf film används som datorlagringselement, och lagringskapaciteten kan ökas med 10~15 gånger. 3. Magneto-optiskt glas, Faradays optiskt aktiva glas innehållande nanometer terbiumoxid, är ett viktigt material för tillverkning av rotatorer, isolatorer, annulatorer och används flitigt inom laserteknik. Nanometer terbiumoxid nanometer dysprosiumoxid används huvudsakligen i sonar och har använts flitigt inom många områden, såsom bränsleinsprutningssystem, vätskeventilstyrning, mikropositionering, mekaniska ställdon, mekanismer och vingregulatorer för rymdteleskop. De huvudsakliga användningsområdena för Dy2O3 nanodysprosiumoxid är: 1. Nanodysprosiumoxid används som aktivator för fosfor, och trivalent nanodysprosiumoxid är en lovande aktiverande jon i trefärgade luminescerande material med ett enda luminescerande centrum. Den består huvudsakligen av två emissionsband, ett är gult ljus, det andra är blått ljus, och luminescerande material dopade med nanodysprosiumoxid kan användas som trefärgade fosforer.2. Nanometerdysprosiumoxid är ett nödvändigt metallråmaterial för att framställa terfenollegeringar med stora magnetostriktiva legeringar av nano-terbiumoxid och nano-dysprosiumoxid, vilket kan utföra vissa precisa mekaniska rörelser. 3. Nanometerdysprosiumoxidmetall kan användas som magneto-optiskt lagringsmaterial med hög inspelningshastighet och läskänslighet. 4. Används för framställning av nanometerdysprosiumoxidlampor. Arbetssubstansen som används i nanodysprosiumoxidlampor är nanodysprosiumoxid, som har fördelarna med hög ljusstyrka, bra färg, hög färgtemperatur, liten storlek och stabil båge, och har använts som ljuskälla för film och tryckning. 5. Nanometerdysprosiumoxid används för att mäta neutronenergispektrum eller som neutronabsorberare inom atomenergiindustrin på grund av dess stora tvärsnittsarea för neutroninfångning.

Ho _ 2O _ 3 Nanometer

De huvudsakliga användningsområdena för nano-holmiumoxid är följande: 1. Som tillsats i metallhalogenlampor är en metallhalogenlampa en typ av gasurladdningslampa som är utvecklad baserat på högtryckskvicksilverlampor, och dess kännetecken är att lampan är fylld med olika sällsynta jordartsmetallhalogenider. För närvarande används huvudsakligen sällsynta jordartsmetalljodider, som avger olika spektrallinjer vid gasurladdning. Arbetssubstansen som används i nano-holmiumoxidlampan är nano-holmiumoxidjodid, som kan uppnå högre metallatomkoncentration i bågzonen, vilket avsevärt förbättrar strålningseffektiviteten. 2. Nanometerholmiumoxid kan användas som tillsats av yttriumjärn eller yttriumaluminiumgranat; 3. Nano-holmiumoxid kan användas som yttriumjärnaluminiumgranat (Ho:YAG), som kan avge 2 μm laser, och absorptionshastigheten för mänsklig vävnad till 2 μm laser är hög. Den är nästan tre storleksordningar högre än Hd:YAG0. Därför kan man, när man använder Ho:YAG-laser för medicinska operationer, inte bara förbättra operationens effektivitet och noggrannhet, utan också minska det termiska skadeområdet. Den fria strålen som genereras av nanoholmiumoxidkristallen kan eliminera fett utan att generera överdriven värme, vilket minskar den termiska skada som orsakas av friska vävnader. Det har rapporterats att behandling av glaukom med nanometerholmiumoxidlaser i USA kan minska smärtan vid operation. 4. I den magnetostriktiva legeringen Terfenol-D kan en liten mängd nanostorleksholmiumoxid också tillsättas för att minska det externa fältet som krävs för mättnadsmagnetisering av legeringen. 5. Dessutom kan optisk fiber dopad med nanoholmiumoxid användas för att tillverka optiska kommunikationsenheter såsom optiska fiberlasrar, optiska fiberförstärkare, optiska fibersensorer etc. Det kommer att spela en allt viktigare roll i dagens snabba optiska fiberkommunikation.

Nanometer yttriumoxid (Y2O3)

De huvudsakliga användningsområdena för nano-yttriumoxid är följande: 1. Tillsatser för stål och icke-järnlegeringar. FeCr-legering innehåller vanligtvis 0,5 % ~ 4 % nano-yttriumoxid, vilket kan förbättra oxidationsbeständigheten och duktiliteten hos dessa rostfria stål. Efter att ha tillsatt rätt mängd blandad sällsynt jordartsmetall rik på nanometer-yttriumoxid i MB26-legeringen förbättrades legeringens övergripande egenskaper tydligt igår. Den kan ersätta vissa medelstarka och starka aluminiumlegeringar för belastade komponenter i flygplan. Att tillsätta en liten mängd nano-yttriumoxid (sällsynt jordartsmetall) i Al-Zr-legeringen kan förbättra legeringens konduktivitet. Legeringen har använts av de flesta trådfabriker i Kina. Nano-yttriumoxid tillsattes i kopparlegering för att förbättra konduktiviteten och den mekaniska hållfastheten. 2. Kiselnitridkeramiskt material innehållande 6 % nano-yttriumoxid och 2 % aluminium. Det kan användas för att utveckla motordelar. 3. Borrning, skärning, svetsning och annan mekanisk bearbetning utförs på storskaliga komponenter med hjälp av en nano-neodymoxid-aluminiumgranatlaserstråle med en effekt på 400 watt. 4. Elektronmikroskopskärmen som är bestående av Y-Al-granatkristall har hög fluorescensljusstyrka, låg absorption av spritt ljus och god högtemperaturbeständighet och mekanisk slitstyrka. 5. En legering med hög nano-yttriumoxidstruktur som innehåller 90 % nano-gadoliniumoxid kan tillämpas inom flyg och andra tillfällen som kräver låg densitet och hög smältpunkt. 6. Högtemperaturprotonledande material som innehåller 90 % nano-yttriumoxid är av stor betydelse för produktionen av bränsleceller, elektrolytiska celler och gassensorer som kräver hög vätelöslighet. Dessutom används nano-yttriumoxid också som högtemperatursprutbeständigt material, utspädningsmedel för atomreaktorbränsle, tillsatsmedel för permanentmagnetmaterial och getter inom elektronikindustrin.

Utöver ovanstående kan nano-sällsynta jordartsmetalloxider också användas i klädmaterial för människors hälsovård och miljöskydd. Enligt nuvarande forskningsenheter har de alla vissa inriktningar: anti-ultraviolett strålning; luftföroreningar och ultraviolett strålning är benägna att orsaka hudsjukdomar och hudcancer; föroreningsförebyggande åtgärder gör det svårt för föroreningar att fastna på kläder; det studeras också i riktning mot värmebevaring. Eftersom läder är hårt och lätt att åldras är det mest benäget att mögla på regniga dagar. Läder kan mjukas upp genom blekning med nano-sällsynta jordartsmetalloxid cerium, som inte är lätt att åldras och mögla, och det är bekvämt att bära. På senare år har nanobeläggningsmaterial också varit fokus för nanomaterialforskning, och huvudforskningen fokuserar på funktionella beläggningar. Y2O3 med 80 nm i USA kan användas som infraröd skärmande beläggning. Effektiviteten i att reflektera värme är mycket hög. CeO2 har högt brytningsindex och hög stabilitet. När yttriumoxid av nano-sällsynta jordartsmetaller, nanolantanoxid och nano-ceriumoxidpulver tillsätts till beläggningen kan ytterväggen motstå åldring, eftersom ytterväggsbeläggningen lätt åldras och faller av eftersom färgen utsätts för solljus och ultravioletta strålar under lång tid, och den kan motstå ultravioletta strålar efter tillsats av ceriumoxid och yttriumoxid. Dessutom är dess partikelstorlek mycket liten, och nano-ceriumoxid används som ultraviolett absorbent, vilket förväntas användas för att förhindra åldring av plastprodukter på grund av ultraviolett bestrålning, tankar, bilar, fartyg, oljetankar etc., vilket bäst kan skydda stora utomhusskyltar och förhindra mögel, fukt och föroreningar för innerväggsbeläggningar. På grund av dess lilla partikelstorlek är det inte lätt att damm fastnar på väggen. Och kan skrubbas med vatten. Det finns fortfarande många användningsområden för nano-sällsynta jordartsmetaller som behöver undersökas och utvecklas ytterligare, och vi hoppas innerligt att den kommer att ha en mer lysande framtid.