Nieuws - Nanometer-zeldzame-aardmaterialen, een nieuwe kracht in de industriële revolutie

Nanometer-zeldzame-aardmaterialen, een nieuwe kracht in de industriële revolutie

Nanotechnologie is een nieuw interdisciplinair vakgebied dat zich geleidelijk ontwikkelde in de late jaren 80 en vroege jaren 90. Omdat het een groot potentieel heeft om nieuwe productieprocessen, nieuwe materialen en nieuwe producten te creëren, zal het in de nieuwe eeuw een nieuwe industriële revolutie teweegbrengen. Het huidige ontwikkelingsniveau van nanowetenschap en nanotechnologie is vergelijkbaar met dat van computer- en informatietechnologie in de jaren 50. De meeste wetenschappers die zich op dit gebied toeleggen, voorspellen dat de ontwikkeling van nanotechnologie een brede en verreikende impact zal hebben op vele aspecten van de technologie. Wetenschappers geloven dat het vreemde eigenschappen en unieke prestaties heeft. De belangrijkste opsluitingseffecten die leiden tot de vreemde eigenschappen van nano-zeldzame-aardematerialen zijn het specifieke oppervlakte-effect, het effect van de kleine afmetingen, het interface-effect, het transparantie-effect, het tunneleffect en het macroscopisch kwantumeffect. Deze effecten zorgen ervoor dat de fysische eigenschappen van nanosystemen verschillen van die van conventionele materialen op het gebied van licht, elektriciteit, warmte en magnetisme, en vertonen vele nieuwe kenmerken. In de toekomst zijn er drie hoofdrichtingen voor wetenschappers om nanotechnologie te onderzoeken en te ontwikkelen: de voorbereiding en toepassing van nanomaterialen met uitstekende prestaties; het ontwerpen en voorbereiden van diverse nano-apparaten en -apparatuur; Detectie en analyse van de eigenschappen van nanoregio's. Momenteel zijn er voor nano-zeldzame aardmetalen voornamelijk de volgende toepassingsrichtingen, en de toepassing ervan moet in de toekomst verder worden ontwikkeld.

Nanometer lanthaanoxide (La2O3)

Nanometerlanthaanoxide wordt toegepast op piëzo-elektrische materialen, elektrothermische materialen, thermo-elektrische materialen, magnetoweerstandsmaterialen, luminescerende materialen (blauw poeder), waterstofopslagmaterialen, optisch glas, lasermaterialen, verschillende legeringsmaterialen, katalysatoren voor de bereiding van organische chemische producten en katalysatoren voor de neutralisatie van uitlaatgassen van auto's. Ook landbouwfolies voor lichtconversie worden toegepast op nanometerlanthaanoxide.

Nanometer ceriumoxide (CeO2)

De belangrijkste toepassingen van nanoceriumoxide zijn de volgende: 1. Als glasadditief kan nanoceriumoxide ultraviolette en infraroodstralen absorberen en is het toegepast op autoglas. Het kan niet alleen ultraviolette straling tegenhouden, maar ook de temperatuur in de auto verlagen, waardoor elektriciteit voor airconditioning wordt bespaard. 2. De toepassing van nanoceriumoxide in een katalysator voor de zuivering van uitlaatgassen van auto's kan effectief voorkomen dat een grote hoeveelheid uitlaatgassen van auto's in de lucht terechtkomt. 3. Nanoceriumoxide kan worden gebruikt als pigment voor het kleuren van kunststoffen en kan ook worden gebruikt in de coating-, inkt- en papierindustrie. 4. De toepassing van nanoceriumoxide in polijstmaterialen wordt algemeen erkend als een vereiste voor hoge precisie bij het polijsten van siliciumwafers en saffierkristalsubstraten. 5. Nanoceriumoxide kan bovendien worden toegepast op materialen voor waterstofopslag, thermo-elektrische materialen, nanoceriumoxide wolfraamelektroden, keramische condensatoren, piëzo-elektrische keramiek, nanoceriumoxide siliciumcarbide schuurmiddelen, grondstoffen voor brandstofcellen, benzinekatalysatoren, sommige permanent magnetische materialen, diverse gelegeerde staalsoorten en non-ferrometalen, etc.

Het nanometer praseodymiumoxide (Pr6O11)

De belangrijkste toepassingen van nanometer praseodymiumoxide zijn als volgt: 1. Het wordt veel gebruikt in bouwkeramiek en keramiek voor dagelijks gebruik. Het kan worden gemengd met keramisch glazuur om gekleurd glazuur te maken en kan ook alleen als onderglazuurpigment worden gebruikt. Het bereide pigment is lichtgeel met een zuivere en elegante toon. 2. Het wordt gebruikt voor de productie van permanente magneten en wordt veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten en motoren. 3. Het wordt gebruikt voor katalytisch kraken van aardolie. De activiteit, selectiviteit en stabiliteit van de katalyse kunnen worden verbeterd. 4. Nano-praseodymiumoxide kan ook worden gebruikt voor schurend polijsten. Daarnaast wordt de toepassing van nanometer praseodymiumoxide op het gebied van optische vezels steeds uitgebreider. Nanometer neodymiumoxide (Nd2O3) Nanometer neodymiumoxide is al jaren een hot spot in de markt vanwege zijn unieke positie op het gebied van zeldzame aarden. Nano-neodymiumoxide wordt ook toegepast op non-ferrometalen. Het toevoegen van 1,5% tot 2,5% nano-neodymiumoxide aan magnesium- of aluminiumlegeringen kan de prestaties bij hoge temperaturen, de luchtdichtheid en de corrosiebestendigheid van de legering verbeteren. Het wordt dan ook veel gebruikt als materiaal voor de luchtvaart. Bovendien produceert nano-yttrium-aluminiumgranaat gedoteerd met nano-neodymiumoxide een kortgolvige laserstraal, die veel wordt gebruikt voor het lassen en snijden van dunne materialen met een dikte van minder dan 10 mm in de industrie. In de medische sector wordt een nano-YAG-laser gedoteerd met nano-Nd _ 2O _ 3 gebruikt om chirurgische wonden te verwijderen of te desinfecteren in plaats van chirurgische messen. Nano-neodymiumoxide wordt ook gebruikt voor het kleuren van glas en keramische materialen, rubberproducten en additieven.

Samariumoxide nanodeeltjes (Sm2O3)

De belangrijkste toepassingen van nano-samariumoxide zijn: nano-samariumoxide is lichtgeel en wordt gebruikt in keramische condensatoren en katalysatoren. Bovendien heeft nano-samariumoxide nucleaire eigenschappen en kan het worden gebruikt als structureel materiaal, afschermingsmateriaal en controlemateriaal voor kernreactoren, zodat de enorme hoeveelheid energie die door kernsplijting wordt gegenereerd, veilig kan worden gebruikt. Europiumoxide-nanodeeltjes (Eu2O3) worden vooral gebruikt in fosfor. Eu3+ wordt gebruikt als activator van rode fosfor en Eu2+ als blauwe fosfor. Y0O3:Eu3+ is de beste fosfor wat betreft lichtrendement, coatingstabiliteit, terugwinningskosten, enz., en wordt veel gebruikt vanwege de verbetering van lichtrendement en contrast. Recentelijk wordt nano-europiumoxide ook gebruikt als gestimuleerde emissiefosfor voor nieuwe medische röntgendiagnosesystemen. Nano-europiumoxide kan ook worden gebruikt voor de productie van gekleurde lenzen en optische filters, voor magnetische bubbelopslagapparaten, en kan zijn talenten ook tonen in controlematerialen, afschermingsmaterialen en structurele materialen van atoomreactoren. De fijne deeltjes gadolinium-europiumoxide (Y2O3:Eu3+) rode fosfor werd bereid met behulp van nano-yttriumoxide (Y2O3) en nano-europiumoxide (Eu2O3) als grondstoffen. Bij gebruik ervan voor de bereiding van zeldzame-aarde-tricolorfosfor werd ontdekt dat: (a) het goed en gelijkmatig kan worden gemengd met groen en blauw poeder; (b) het een goede coatingprestatie heeft; (c) omdat de deeltjesgrootte van rood poeder klein is, het specifieke oppervlak toeneemt en het aantal luminescerende deeltjes toeneemt, de hoeveelheid rood poeder in zeldzame-aarde-tricolorfosfor kan worden verminderd, wat resulteert in lagere kosten.

Gadoliniumoxide nanodeeltjes (Gd2O3)

De belangrijkste toepassingen zijn als volgt: 1. Het in water oplosbare paramagnetische complex kan het NMR-beeldsignaal van het menselijk lichaam verbeteren bij medische behandelingen. 2. Basiszwaveloxide kan worden gebruikt als matrixrooster van oscilloscoopbuis en röntgenscherm met speciale helderheid. 3. Nano-gadoliniumoxide in nano-gadolinium-gallium-granaat is een ideaal enkel substraat voor magnetisch bubbelgeheugen. 4. Wanneer er geen Camot-cycluslimiet is, kan het worden gebruikt als vast magnetisch koelmedium. 5. Het wordt gebruikt als een remmer om het kettingreactieniveau van kerncentrales te beheersen om de veiligheid van kernreacties te garanderen. Bovendien is het gebruik van nano-gadoliniumoxide en nano-lanthaanoxide nuttig om het vitrificatiegebied te veranderen en de thermische stabiliteit van glas te verbeteren. Het nano-gadoliniumoxide kan ook worden gebruikt voor de productie van condensatoren en röntgenversterkende schermen. Momenteel levert de wereld grote inspanningen om de toepassing van nano-gadoliniumoxide en zijn legeringen in magnetische koeling te ontwikkelen en heeft baanbrekende vooruitgang geboekt

Terbiumoxide nanodeeltjes (Tb4O7)

De belangrijkste toepassingsgebieden zijn als volgt: 1. Fosforen worden gebruikt als activatoren van groen poeder in driekleurige fosforen, zoals de fosfaatmatrix geactiveerd door nanoterbiumoxide, de silicaatmatrix geactiveerd door nanoterbiumoxide en de nanoceriumoxide-magnesiumaluminaatmatrix geactiveerd door nanoterbiumoxide. Deze matrixen zenden allemaal groen licht uit in de aangeslagen toestand. 2. Magneto-optische opslagmaterialen: De afgelopen jaren zijn magneto-optische materialen op basis van nanoterbiumoxide onderzocht en ontwikkeld. De magneto-optische schijf, gemaakt van amorfe Tb-Fe-film, wordt gebruikt als computeropslagelement en de opslagcapaciteit kan 10 tot 15 keer worden vergroot. 3. Magneto-optisch glas, Faraday optisch actief glas met nanometer terbiumoxide, is een belangrijk materiaal voor de productie van rotatoren, isolatoren, annulatoren en wordt veel gebruikt in lasertechnologie. Nanometer terbiumoxide nanometer dysprosiumoxide wordt voornamelijk gebruikt in sonar en is op grote schaal gebruikt in vele gebieden, zoals brandstofinjectiesystemen, vloeistofklepregeling, micropositionering, mechanische actuatoren, mechanismen en vleugelregelaars van ruimtetelescopen. De belangrijkste toepassingen van Dy2O3 nanodysprosiumoxide zijn: 1. Nanodysprosiumoxide wordt gebruikt als activator van fosfor, en driewaardig nanodysprosiumoxide is een veelbelovend activerend ion van driekleurige luminescerende materialen met één luminescerend centrum. Het bestaat voornamelijk uit twee emissiebanden, één is gele lichtemissie, de andere is blauwe lichtemissie, en luminescerende materialen gedoteerd met nanodysprosiumoxide kunnen worden gebruikt als driekleurige fosfor. 2. Nanometer dysprosiumoxide is een noodzakelijke metaalgrondstof voor het bereiden van Terfenol-legering met grote magnetostrictieve legering nano-terbiumoxide en nano-dysprosiumoxide, die een aantal precieze activiteiten van mechanische beweging kunnen realiseren. 3. Nanometer dysprosiumoxide metaal kan worden gebruikt als magneto-optisch opslagmateriaal met een hoge opnamesnelheid en leesgevoeligheid. 4. Gebruikt voor de bereiding van nanometer dysprosiumoxide lamp. De werkstof die wordt gebruikt in nano-dysprosiumoxide lamp is nano-dysprosiumoxide, dat de voordelen heeft van hoge helderheid, goede kleur, hoge kleurtemperatuur, kleine afmetingen en stabiele boog, en is gebruikt als lichtbron voor film en printen. 5. Nanometer dysprosiumoxide wordt gebruikt om het neutronenenergiespectrum te meten of als neutronenabsorber in de atoomenergie-industrie vanwege zijn grote neutronenvangstdoorsnede.

Ho _ 2O _ 3 nanometer

De belangrijkste toepassingen van nano-holmiumoxide zijn als volgt: 1. Als additief van metaalhalogeenlamp is metaalhalogeenlamp een soort gasontladingslamp, die is ontwikkeld op basis van hogedrukkwiklamp, en zijn kenmerk is dat de lamp is gevuld met verschillende zeldzame aardhaliden. Momenteel worden voornamelijk zeldzame aardjodiden gebruikt, die verschillende spectraallijnen uitzenden bij gasontladingen. De werkstof die in de nano-holmiumoxidelamp wordt gebruikt, is nano-holmiumoxidejodide, dat een hogere concentratie metaalatomen in de boogzone kan verkrijgen, waardoor de stralingsefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd. 2. Nanometer-holmiumoxide kan worden gebruikt als additief van yttrium-ijzer of yttrium-aluminium-granaat; 3. Nano-holmiumoxide kan worden gebruikt als yttrium-ijzer-aluminium-granaat (Ho:YAG), dat een laser van 2 μm kan uitzenden, en de absorptiesnelheid van menselijk weefsel tot een laser van 2 μm is hoog. Het is bijna drie ordes van grootte hoger dan Hd:YAG0. Daarom kan het gebruik van een Ho:YAG-laser voor medische operaties niet alleen de efficiëntie en nauwkeurigheid van de operatie verbeteren, maar ook het thermische schadegebied verkleinen. De vrije bundel die wordt gegenereerd door het nano-holmiumoxidekristal kan vet verwijderen zonder overmatige hitte te genereren, waardoor de thermische schade aan gezond weefsel wordt verminderd. Naar verluidt kan de behandeling van glaucoom met een nanometer-holmiumoxidelaser in de Verenigde Staten de pijn van een operatie verminderen. 4. Aan de magnetostrictieve legering Terfenol-D kan ook een kleine hoeveelheid nano-holmiumoxide worden toegevoegd om het externe veld dat nodig is voor verzadigingsmagnetisatie van de legering te verminderen. 5. Bovendien kan optische vezel gedoteerd met nano-holmiumoxide worden gebruikt om optische communicatieapparaten te maken, zoals optische vezellasers, optische vezelversterkers, optische vezelsensoren, enz. Het zal een belangrijkere rol spelen in de huidige snelle optische vezelcommunicatie.

Nanometer yttriumoxide (Y2O3)

De belangrijkste toepassingen van nano-yttriumoxide zijn als volgt: 1. Additieven voor staal en non-ferro legeringen. FeCr-legering bevat gewoonlijk 0,5%~4% nano-yttriumoxide, wat de oxidatieweerstand en ductiliteit van deze roestvaste staalsoorten kan verbeteren Na het toevoegen van de juiste hoeveelheid gemengde zeldzame aarde rijk aan nanometer-yttriumoxide aan MB26-legering, werden de uitgebreide eigenschappen van de legering gisteren duidelijk verbeterd, Het kan enkele medium en sterke aluminiumlegeringen vervangen voor de belaste componenten van vliegtuigen; Het toevoegen van een kleine hoeveelheid nano-yttriumoxide zeldzame aarde aan Al-Zr-legering kan de geleidbaarheid van de legering verbeteren; De legering is door de meeste draadfabrieken in China geadopteerd. Nano-yttriumoxide werd toegevoegd aan koperlegering om de geleidbaarheid en mechanische sterkte te verbeteren. 2. Siliciumnitride keramisch materiaal met 6% nano-yttriumoxide en 2% aluminium. Het kan worden gebruikt om motoronderdelen te ontwikkelen. 3. Boren, snijden, lassen en andere mechanische bewerkingen worden uitgevoerd op grootschalige componenten met behulp van een nano-neodymiumoxide-aluminiumgranaatlaserstraal met een vermogen van 400 watt. 4. Het elektronenmicroscoopscherm, samengesteld uit Y-Al-granaat monokristal, heeft een hoge fluorescentiehelderheid, lage absorptie van verstrooid licht en een goede hoge temperatuurbestendigheid en mechanische slijtvastheid. 5. De legering met een hoge nano-yttriumoxidestructuur, die 90% nano-gadoliniumoxide bevat, kan worden toegepast in de luchtvaart en andere toepassingen die een lage dichtheid en een hoog smeltpunt vereisen. 6. Hogetemperatuur-protongeleidende materialen met 90% nano-yttriumoxide zijn van groot belang voor de productie van brandstofcellen, elektrolytische cellen en gassensoren die een hoge waterstofoplosbaarheid vereisen. Daarnaast wordt nano-yttriumoxide ook gebruikt als spuitbestendig materiaal bij hoge temperaturen, verdunningsmiddel voor kernreactorbrandstof, additief voor permanent magneetmateriaal en getter in de elektronische industrie.

Naast het bovenstaande kunnen nano-zeldzame-aardeoxiden ook worden gebruikt in kledingmaterialen voor de menselijke gezondheidszorg en milieubescherming. Vanuit de huidige onderzoeksgroepen hebben ze allemaal een specifieke richting: anti-ultraviolette straling; luchtvervuiling en ultraviolette straling zijn vatbaar voor huidziekten en huidkanker; vervuilingspreventie bemoeilijkt de hechting van verontreinigende stoffen aan kleding; het wordt ook onderzocht in de richting van anti-warmhouden. Omdat leer hard en snel veroudert, is het het meest vatbaar voor schimmelvorming op regenachtige dagen. Het leer kan worden verzacht door te bleken met nano-zeldzame-aarde-ceriumoxide, dat niet snel veroudert en schimmelt, en comfortabel is om te dragen. De laatste jaren ligt de focus van onderzoek naar nanomaterialen ook op nanocoatingmaterialen, en het belangrijkste onderzoek richt zich op functionele coatings. Y2O3 met 80 nm kan in de Verenigde Staten worden gebruikt als infraroodafschermende coating. De warmtereflecterende efficiëntie is zeer hoog. CeO2 heeft een hoge brekingsindex en een hoge stabiliteit. Wanneer nano-zeldzame aarde-yttriumoxide, nano-lanthaanoxide en nano-ceriumoxidepoeder aan de coating worden toegevoegd, is de buitenmuur bestand tegen veroudering. De coating veroudert namelijk snel en valt af door langdurige blootstelling van de verf aan zonlicht en ultraviolette straling. Bovendien is het bestand tegen ultraviolette straling na toevoeging van ceriumoxide en yttriumoxide. Bovendien is de deeltjesgrootte zeer klein en wordt nano-ceriumoxide gebruikt als ultravioletabsorber. Dit materiaal zal naar verwachting worden gebruikt om veroudering van kunststofproducten door ultraviolette straling te voorkomen. Het is ook geschikt voor tanks, auto's, schepen, olietanks, enz. Dit materiaal is zeer geschikt om grote reclameborden in de buitenlucht te beschermen en schimmel, vocht en vervuiling te voorkomen bij binnenmuurcoatings. Door de kleine deeltjesgrootte hecht stof zich niet gemakkelijk aan de muur en kan het met water worden verwijderd. Er zijn nog veel toepassingen voor nano-zeldzame aarde-oxiden die verder moeten worden onderzocht en ontwikkeld, en we hopen oprecht dat deze een mooiere toekomst tegemoet gaan.