AẨn dụ phổ biến là nếu dầu mỏ là máu của ngành công nghiệp thì đất hiếm là vitamin của ngành công nghiệp.
Đất hiếm là tên viết tắt của một nhóm kim loại. Các nguyên tố đất hiếm (REE) đã được phát hiện lần lượt kể từ cuối thế kỷ 18. Có 17 loại REE, bao gồm 15 loại lanthanide trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học - lanthanum (La), xeri (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), v.v. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa dầu và luyện kim. Gần như cứ 3-5 năm, các nhà khoa học có thể khám phá ra những công dụng mới của đất hiếm và một trong sáu phát minh không thể tách rời khỏi đất hiếm.
Trung Quốc giàu khoáng sản đất hiếm, đứng đầu ba thế giới: đứng đầu về trữ lượng tài nguyên, chiếm khoảng 23%; sản lượng đứng đầu, chiếm 80% đến 90% hàng hóa đất hiếm của thế giới; khối lượng bán hàng đứng đầu, với 60% đến 70% sản phẩm đất hiếm xuất khẩu ra nước ngoài. Đồng thời, Trung Quốc là quốc gia duy nhất có thể cung cấp tất cả 17 loại kim loại đất hiếm, đặc biệt là đất hiếm trung bình và nặng có công dụng quân sự nổi bật. Thị phần của Trung Quốc thật đáng ghen tị.
RĐất là một nguồn tài nguyên chiến lược có giá trị, được gọi là "bột ngọt công nghiệp" và "mẹ của vật liệu mới", và được sử dụng rộng rãi trong khoa học công nghệ tiên tiến và công nghiệp quân sự. Theo Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin, các vật liệu chức năng như nam châm vĩnh cửu đất hiếm, phát quang, lưu trữ hydro và xúc tác đã trở thành nguyên liệu thô không thể thiếu cho các ngành công nghiệp công nghệ cao như sản xuất thiết bị tiên tiến, năng lượng mới và các ngành công nghiệp mới nổi. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong điện tử, công nghiệp hóa dầu, luyện kim, máy móc, năng lượng mới, công nghiệp nhẹ, bảo vệ môi trường, nông nghiệp, v.v.
Ngay từ năm 1983, Nhật Bản đã đưa ra hệ thống dự trữ chiến lược cho các khoáng sản quý hiếm và 83% lượng đất hiếm trong nước đến từ Trung Quốc.
Nhìn lại Hoa Kỳ, trữ lượng đất hiếm của họ chỉ đứng sau Trung Quốc, nhưng đất hiếm của họ đều là đất hiếm nhẹ, được chia thành đất hiếm nặng và đất hiếm nhẹ. Đất hiếm nặng rất đắt, còn đất hiếm nhẹ thì không kinh tế để khai thác, đã bị những người trong ngành biến thành đất hiếm giả. 80% lượng đất hiếm nhập khẩu của Hoa Kỳ đến từ Trung Quốc.
Đồng chí Đặng Tiểu Bình từng nói: “Trung Đông có dầu, Trung Quốc có đất hiếm”. Ý nghĩa trong câu nói của ông là hiển nhiên. Đất hiếm không chỉ là “MSG” cần thiết cho 1/5 sản phẩm công nghệ cao trên thế giới, mà còn là con bài mặc cả mạnh mẽ của Trung Quốc tại bàn đàm phán thế giới trong tương lai. Bảo vệ và sử dụng khoa học tài nguyên đất hiếm, đã trở thành chiến lược quốc gia được nhiều người có lý tưởng cao cả kêu gọi trong những năm gần đây để ngăn chặn tài nguyên đất hiếm quý giá bị bán và xuất khẩu một cách mù quáng sang các nước phương Tây. Năm 1992, Đặng Tiểu Bình đã tuyên bố rõ ràng vị thế của Trung Quốc là một quốc gia đất hiếm lớn.
Danh sách công dụng của 17 loại đất hiếm
1 lanthanum được sử dụng trong vật liệu hợp kim và màng nông nghiệp
Xeri được sử dụng rộng rãi trong kính ô tô
3 praseodymium được sử dụng rộng rãi trong các chất màu gốm
Neodymium được sử dụng rộng rãi trong vật liệu hàng không vũ trụ
5 chũm chọe cung cấp năng lượng phụ trợ cho vệ tinh
Ứng dụng của 6 Samarium trong lò phản ứng năng lượng nguyên tử
7 ống kính sản xuất europium và màn hình tinh thể lỏng
Gadolinium 8 dùng cho chụp cộng hưởng từ y tế
9 terbi được sử dụng trong bộ điều chỉnh cánh máy bay
10 erbi được sử dụng trong máy đo khoảng cách laser trong các vấn đề quân sự
11 Dyprosi được sử dụng làm nguồn sáng cho phim và in ấn
12 Holmi được sử dụng để chế tạo các thiết bị truyền thông quang học
13 thulium được sử dụng để chẩn đoán lâm sàng và điều trị khối u
14 phụ gia ytterbium cho bộ nhớ máy tính
Ứng dụng của 15 lutetium trong công nghệ pin năng lượng
16 yttrium làm dây và các thành phần lực của máy bay
Scandium thường được dùng để làm hợp kim
Chi tiết như sau:
1
Lantan (LA)
Trong Chiến tranh vùng Vịnh, thiết bị nhìn ban đêm với nguyên tố đất hiếm lanthanum đã trở thành nguồn cung cấp chủ yếu cho xe tăng Hoa Kỳ. Hình ảnh trên cho thấy bột lanthanum clorua(Bản đồ dữ liệu)
Lanthanum được sử dụng rộng rãi trong vật liệu áp điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu từ trở, vật liệu phát quang (bột màu xanh), vật liệu lưu trữ hydro, kính quang học, vật liệu laser, nhiều loại vật liệu hợp kim, v.v. Lanthanum cũng được sử dụng trong chất xúc tác để điều chế nhiều sản phẩm hóa học hữu cơ. Các nhà khoa học đã đặt tên cho lanthanum là "siêu canxi" vì tác dụng của nó đối với cây trồng.
2
Xeri (CE)
Xeri có thể được sử dụng làm chất xúc tác, điện cực hồ quang và thủy tinh đặc biệt. Hợp kim xeri có khả năng chịu nhiệt cao và có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận đẩy phản lực(Bản đồ dữ liệu)
(1) Xeri, là một chất phụ gia thủy tinh, có thể hấp thụ tia cực tím và tia hồng ngoại, và đã được sử dụng rộng rãi trong kính ô tô. Nó không chỉ có thể ngăn chặn tia cực tím mà còn có thể làm giảm nhiệt độ bên trong xe, để tiết kiệm điện cho điều hòa không khí. Từ năm 1997, xeri đã được thêm vào tất cả các loại kính ô tô ở Nhật Bản. Năm 1996, ít nhất 2000 tấn xeri đã được sử dụng trong kính ô tô và hơn 1000 tấn ở Hoa Kỳ.
(2) Hiện nay, xeri đang được sử dụng trong chất xúc tác làm sạch khí thải ô tô, có thể ngăn chặn hiệu quả lượng lớn khí thải ô tô thải ra không khí. Lượng tiêu thụ xeri của Hoa Kỳ chiếm một phần ba tổng lượng tiêu thụ đất hiếm.
(3) Xeri sunfua có thể được sử dụng trong chất tạo màu thay cho chì, cadmium và các kim loại khác gây hại cho môi trường và con người. Nó có thể được sử dụng để tạo màu cho nhựa, lớp phủ, mực và ngành công nghiệp giấy. Hiện tại, công ty hàng đầu là Rhone Planck của Pháp.
(4) CE: Hệ thống laser LiSAF là laser thể rắn do Hoa Kỳ phát triển. Có thể dùng để phát hiện vũ khí sinh học và thuốc bằng cách theo dõi nồng độ tryptophan. Xeri được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Hầu như tất cả các ứng dụng đất hiếm đều chứa xeri. Chẳng hạn như bột đánh bóng, vật liệu lưu trữ hydro, vật liệu nhiệt điện, điện cực xeri vonfram, tụ gốm, gốm áp điện, vật liệu mài mòn xeri silicon carbide, nguyên liệu thô của pin nhiên liệu, chất xúc tác xăng, một số vật liệu từ tính vĩnh cửu, nhiều loại thép hợp kim và kim loại màu.
3
Praseodymium (PR)
Hợp kim praseodymium neodymium
(1) Praseodymium được sử dụng rộng rãi trong đồ gốm xây dựng và đồ gốm sử dụng hàng ngày. Nó có thể được trộn với men gốm để làm men màu, và cũng có thể được sử dụng làm chất màu dưới men. Chất màu có màu vàng nhạt, màu sắc tinh khiết và thanh lịch.
(2) Dùng để sản xuất nam châm vĩnh cửu. Dùng kim loại praseodymium và neodymium giá rẻ thay cho kim loại Neodymium nguyên chất để làm vật liệu nam châm vĩnh cửu, khả năng chống oxy và tính chất cơ học của nó được cải thiện rõ rệt, có thể chế biến thành nam châm có nhiều hình dạng khác nhau. Được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử và động cơ.
(3) Được sử dụng trong quá trình cracking xúc tác dầu mỏ. Hoạt động, độ chọn lọc và độ ổn định của chất xúc tác có thể được cải thiện bằng cách thêm praseodymium và neodymium làm giàu vào sàng phân tử zeolit Y để chế tạo chất xúc tác cracking dầu mỏ. Trung Quốc bắt đầu đưa vào sử dụng công nghiệp vào những năm 1970 và mức tiêu thụ ngày càng tăng.
(4) Praseodymium cũng có thể được sử dụng để đánh bóng mài mòn. Ngoài ra, praseodymium được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sợi quang.
4
Neodymium (nd)
Tại sao xe tăng M1 có thể được tìm thấy đầu tiên?Xe tăng được trang bị máy đo khoảng cách laser Nd: YAG, có thể đạt phạm vi gần 4000 mét vào ban ngày(Bản đồ dữ liệu)
Với sự ra đời của praseodymium, neodymium đã ra đời. Sự xuất hiện của neodymium đã kích hoạt lĩnh vực đất hiếm, đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực đất hiếm và ảnh hưởng đến thị trường đất hiếm.
Neodymium đã trở thành điểm nóng trên thị trường trong nhiều năm vì vị thế độc đáo của nó trong lĩnh vực đất hiếm. Người sử dụng kim loại neodymium lớn nhất là vật liệu nam châm vĩnh cửu NdFeB. Sự ra đời của nam châm vĩnh cửu NdFeB đã thổi luồng sinh khí mới vào lĩnh vực công nghệ cao đất hiếm. Nam châm NdFeB được gọi là "vua của nam châm vĩnh cửu" vì sản phẩm có năng lượng từ tính cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong điện tử, máy móc và các ngành công nghiệp khác vì hiệu suất tuyệt vời của nó. Sự phát triển thành công của Máy quang phổ từ Alpha cho thấy các tính chất từ tính của nam châm NdFeB tại Trung Quốc đã đạt đến đẳng cấp thế giới. Neodymium cũng được sử dụng trong các vật liệu không chứa sắt. Thêm 1,5-2,5% neodymium vào hợp kim magiê hoặc nhôm có thể cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao, độ kín khí và khả năng chống ăn mòn của hợp kim. Được sử dụng rộng rãi làm vật liệu hàng không vũ trụ. Ngoài ra, garnet nhôm yttrium pha tạp neodymium tạo ra chùm tia laser sóng ngắn, được sử dụng rộng rãi trong hàn và cắt các vật liệu mỏng có độ dày dưới 10mm trong công nghiệp. Trong điều trị y tế, laser Nd: YAG được sử dụng để loại bỏ phẫu thuật hoặc khử trùng vết thương thay cho dao mổ. Neodymium cũng được sử dụng để tạo màu cho vật liệu thủy tinh và gốm sứ và làm chất phụ gia cho các sản phẩm cao su.
5
Trollium (Chiều)
Thulium là một nguyên tố phóng xạ nhân tạo được tạo ra bởi các lò phản ứng hạt nhân (bản đồ dữ liệu)
(1) có thể được sử dụng như một nguồn nhiệt. Cung cấp năng lượng phụ trợ cho việc phát hiện chân không và vệ tinh nhân tạo.
(2)Pm147 phát ra tia β năng lượng thấp, có thể dùng để chế tạo pin chũm chọe. Làm nguồn điện cho các dụng cụ dẫn đường tên lửa và đồng hồ. Loại pin này có kích thước nhỏ và có thể sử dụng liên tục trong nhiều năm. Ngoài ra, promethi còn được dùng trong dụng cụ chụp X-quang cầm tay, chế tạo phốt pho, đo độ dày và đèn hiệu.
6
Samari (Sm)
Samari kim loại (bản đồ dữ liệu)
Sm có màu vàng nhạt, là nguyên liệu thô của nam châm vĩnh cửu Sm-Co, nam châm Sm-Co là nam châm đất hiếm đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp. Có hai loại nam châm vĩnh cửu: hệ thống SmCo5 và hệ thống Sm2Co17. Vào đầu những năm 1970, hệ thống SmCo5 đã được phát minh, và hệ thống Sm2Co17 được phát minh vào giai đoạn sau. Bây giờ nhu cầu về loại sau được ưu tiên. Độ tinh khiết của oxit samari được sử dụng trong nam châm samari coban không cần phải quá cao. Xem xét chi phí, Chủ yếu sử dụng khoảng 95% sản phẩm. Ngoài ra, oxit samari cũng được sử dụng trong tụ điện gốm và chất xúc tác. Ngoài ra, samari có tính chất hạt nhân, có thể được sử dụng làm vật liệu kết cấu, vật liệu che chắn và vật liệu điều khiển cho lò phản ứng năng lượng nguyên tử, do đó có thể sử dụng năng lượng khổng lồ do phân hạch hạt nhân tạo ra một cách an toàn.
7
Europium (Eu)
Bột oxit Europium (bản đồ dữ liệu)
Oxit Europium chủ yếu được sử dụng cho phốt pho (bản đồ dữ liệu)
Năm 1901, Eugene-AntoleDemarcay đã phát hiện ra một nguyên tố mới từ “samarium”, có tên là Europium. Có lẽ nó được đặt theo tên của từ Europe. Oxit Europium chủ yếu được sử dụng cho bột huỳnh quang. Eu3+ được sử dụng làm chất hoạt hóa của phốt pho đỏ, và Eu2+ được sử dụng làm phốt pho xanh. Hiện nay Y2O2S: Eu3+ là loại phốt pho tốt nhất về hiệu suất phát sáng, độ ổn định của lớp phủ và chi phí tái chế. Ngoài ra, nó đang được sử dụng rộng rãi vì sự cải tiến của các công nghệ như cải thiện hiệu suất phát sáng và độ tương phản. Oxit Europium cũng đã được sử dụng làm phốt pho phát xạ kích thích cho hệ thống chẩn đoán y tế X-quang mới trong những năm gần đây. Oxit Europium cũng có thể được sử dụng để sản xuất thấu kính màu và bộ lọc quang học, cho các thiết bị lưu trữ bong bóng từ tính, Nó cũng có thể thể hiện tài năng của mình trong các vật liệu điều khiển, vật liệu che chắn và vật liệu cấu trúc của lò phản ứng nguyên tử.
8
Gadolini (Gd)
Gadolinium và các đồng vị của nó là chất hấp thụ neutron hiệu quả nhất và có thể được sử dụng làm chất ức chế lò phản ứng hạt nhân. (bản đồ dữ liệu)
(1) Hợp chất thuận từ hòa tan trong nước của nó có thể cải thiện tín hiệu hình ảnh NMR của cơ thể con người trong quá trình điều trị y tế.
(2) Oxit lưu huỳnh của nó có thể được sử dụng làm lưới ma trận của ống hiện sóng và màn hình tia X với độ sáng đặc biệt.
(3) Gadolinium trong Gadolinium Gallium Garnet là chất nền đơn lý tưởng cho bộ nhớ bong bóng.
(4) Có thể sử dụng làm môi trường làm lạnh từ rắn mà không bị hạn chế chu trình Camot.
(5) Được sử dụng làm chất ức chế để kiểm soát mức độ phản ứng dây chuyền của nhà máy điện hạt nhân nhằm đảm bảo an toàn cho các phản ứng hạt nhân.
(6) Được sử dụng làm phụ gia của nam châm samari coban để đảm bảo hiệu suất không thay đổi theo nhiệt độ.
9
Terbi (Tb)
Bột oxit terbi (bản đồ dữ liệu)
Ứng dụng của terbi chủ yếu liên quan đến lĩnh vực công nghệ cao, đây là dự án tiên tiến, có hàm lượng công nghệ cao và tri thức cao, đồng thời là dự án có lợi ích kinh tế đáng kể, với triển vọng phát triển hấp dẫn.
(1) Các chất phát quang được sử dụng làm chất hoạt hóa bột màu xanh lá cây trong các chất phát quang ba màu, chẳng hạn như chất nền phosphate hoạt hóa bằng terbi, chất nền silicat hoạt hóa bằng terbi và chất nền aluminat xeri-magiê hoạt hóa bằng terbi, tất cả đều phát ra ánh sáng màu xanh lá cây ở trạng thái kích thích.
(2) Vật liệu lưu trữ quang từ. Những năm gần đây, vật liệu quang từ terbi đã đạt đến quy mô sản xuất hàng loạt. Đĩa quang từ làm bằng màng vô định hình Tb-Fe được sử dụng làm thành phần lưu trữ máy tính, dung lượng lưu trữ tăng lên 10~15 lần.
(3) Kính quang từ, kính quay Faraday chứa terbi là vật liệu chính để chế tạo bộ quay, bộ cách ly và bộ vòng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ laser. Đặc biệt, sự phát triển của TerFenol đã mở ra một ứng dụng mới của Terfenol, đây là một vật liệu mới được phát hiện vào những năm 1970. Một nửa hợp kim này bao gồm terbi và dysprosi, đôi khi có cả holmium và phần còn lại là sắt. Hợp kim này lần đầu tiên được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Ames ở Iowa, Hoa Kỳ. Khi Terfenol được đặt trong từ trường, kích thước của nó thay đổi nhiều hơn so với vật liệu từ thông thường, có thể tạo ra một số chuyển động cơ học chính xác. Sắt terbi dysprosi ban đầu chủ yếu được sử dụng trong sonar và hiện đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Từ hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển van chất lỏng, định vị vi mô, đến bộ truyền động cơ học, cơ cấu và bộ điều chỉnh cánh cho kính viễn vọng không gian của máy bay.
10
Ngày (Ngày)
Dysprosi kim loại (bản đồ dữ liệu)
(1) Là một chất phụ gia của nam châm vĩnh cửu NdFeB, thêm khoảng 2~3% dysprosi vào nam châm này có thể cải thiện lực kháng từ của nó. Trước đây, nhu cầu về dysprosi không lớn, nhưng theo nhu cầu ngày càng tăng của nam châm NdFeB, nó đã trở thành một thành phần phụ gia cần thiết, và hàm lượng phải đạt khoảng 95~99,9%, và nhu cầu cũng tăng nhanh chóng.
(2) Dysprosi được sử dụng làm chất hoạt hóa của phốt pho. Dysprosi hóa trị ba là một ion hoạt hóa đầy hứa hẹn của vật liệu phát quang ba màu với một tâm phát quang duy nhất. Nó chủ yếu bao gồm hai dải phát xạ, một là phát xạ ánh sáng vàng, dải còn lại là phát xạ ánh sáng xanh. Các vật liệu phát quang được pha tạp với dysprosi có thể được sử dụng làm phốt pho ba màu.
(3) Dysprosi là nguyên liệu kim loại cần thiết để chế tạo hợp kim Terfenol trong hợp kim từ giảo, có thể thực hiện một số hoạt động chính xác của chuyển động cơ học. (4) Kim loại Dysprosi có thể được sử dụng làm vật liệu lưu trữ quang từ với tốc độ ghi và độ nhạy đọc cao.
(5) Được sử dụng trong quá trình chế tạo đèn dysprosi, chất làm việc được sử dụng trong đèn dysprosi là iodide dysprosi, có ưu điểm là độ sáng cao, màu sắc tốt, nhiệt độ màu cao, kích thước nhỏ, hồ quang ổn định, v.v. và đã được sử dụng làm nguồn sáng cho phim và in.
(6) Dysprosi được sử dụng để đo phổ năng lượng nơtron hoặc làm chất hấp thụ nơtron trong ngành công nghiệp năng lượng nguyên tử do diện tích mặt cắt bắt nơtron lớn.
(7) Dy3Al5O12 cũng có thể được sử dụng làm vật liệu làm việc từ tính cho quá trình làm lạnh từ tính. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các lĩnh vực ứng dụng của dysprosi sẽ liên tục được mở rộng và mở rộng.
11
Holmium (Ho)
Hợp kim Ho-Fe (bản đồ dữ liệu)
Hiện nay, lĩnh vực ứng dụng của sắt cần được phát triển hơn nữa, lượng tiêu thụ không lớn. Gần đây, Viện nghiên cứu đất hiếm của Thép Baotou đã áp dụng công nghệ tinh chế chưng cất chân không nhiệt độ cao và độ tinh khiết cao, phát triển kim loại có độ tinh khiết cao Qin Ho/>RE>99,9% với hàm lượng tạp chất không phải đất hiếm thấp.
Hiện nay, công dụng chính của khóa là:
(1) Là một chất phụ gia của đèn halogen kim loại, đèn halogen kim loại là một loại đèn phóng điện khí, được phát triển trên cơ sở đèn thủy ngân áp suất cao, và đặc điểm của nó là bóng đèn được lấp đầy bằng các loại halide đất hiếm khác nhau. Hiện nay, chủ yếu sử dụng iodide đất hiếm, phát ra các vạch quang phổ khác nhau khi phóng điện khí. Chất làm việc được sử dụng trong đèn sắt là qiniodide, có thể thu được nồng độ nguyên tử kim loại cao hơn trong vùng hồ quang, do đó cải thiện đáng kể hiệu suất bức xạ.
(2) Sắt có thể được sử dụng như một chất phụ gia để ghi sắt hoặc nhôm garnet tỷ
(3) Garnet nhôm pha tạp khin (Ho: YAG) có thể phát ra tia laser 2um, và tỷ lệ hấp thụ tia laser 2um của mô người cao, cao hơn gần ba bậc độ lớn so với Hd: YAG. Do đó, khi sử dụng tia laser Ho: YAG cho phẫu thuật y tế, nó không chỉ có thể cải thiện hiệu quả và độ chính xác của hoạt động mà còn giảm diện tích tổn thương nhiệt xuống kích thước nhỏ hơn. Chùm tia tự do do tinh thể khóa tạo ra có thể loại bỏ chất béo mà không tạo ra nhiệt quá mức, Để giảm tổn thương nhiệt cho các mô khỏe mạnh, có báo cáo rằng điều trị bệnh tăng nhãn áp bằng laser w ở Hoa Kỳ có thể làm giảm cơn đau khi phẫu thuật. Mức độ tinh thể laser 2um ở Trung Quốc đã đạt đến trình độ quốc tế, vì vậy cần phải phát triển và sản xuất loại tinh thể laser này.
(4) Một lượng nhỏ Cr cũng có thể được thêm vào hợp kim từ giảo Terfenol-D để giảm trường bên ngoài cần thiết cho quá trình từ hóa bão hòa.
(5) Ngoài ra, sợi quang pha tạp sắt có thể được sử dụng để chế tạo laser sợi quang, bộ khuếch đại sợi quang, cảm biến sợi quang và các thiết bị truyền thông quang học khác, sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong truyền thông quang học nhanh hiện nay.
12
Erbi (ER)
Bột oxit erbi (bảng thông tin)
(1) Sự phát xạ ánh sáng của Er3+ ở 1550nm có ý nghĩa đặc biệt, vì bước sóng này nằm ở mức tổn thất thấp nhất của sợi quang trong thông tin sợi quang. Sau khi được kích thích bởi ánh sáng 980nm và 1480nm, ion mồi (Er3+) chuyển từ trạng thái cơ bản 4115/2 sang trạng thái năng lượng cao 4I13/2. Khi Er3+ ở trạng thái năng lượng cao chuyển trở lại trạng thái cơ bản, nó phát ra ánh sáng 1550nm. Sợi thạch anh có thể truyền ánh sáng có bước sóng khác nhau, Tuy nhiên, tỷ lệ suy giảm quang học của băng tần 1550nm là thấp nhất (0,15 dB / km), gần như là tỷ lệ suy giảm giới hạn dưới. Do đó, tổn thất quang học của truyền thông sợi quang là tối thiểu khi nó được sử dụng làm ánh sáng tín hiệu ở 1550 nm. Theo cách này, nếu nồng độ mồi thích hợp được trộn vào ma trận thích hợp, bộ khuếch đại có thể bù đắp tổn thất trong hệ thống truyền thông theo nguyên lý laser, Do đó, trong mạng viễn thông cần khuếch đại tín hiệu quang 1550nm, bộ khuếch đại sợi pha tạp mồi là một thiết bị quang học thiết yếu. Hiện nay, bộ khuếch đại sợi silica pha tạp mồi đã được thương mại hóa. Người ta báo cáo rằng để tránh sự hấp thụ vô ích, lượng pha tạp trong sợi quang là hàng chục đến hàng trăm ppm. Sự phát triển nhanh chóng của truyền thông sợi quang sẽ mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới.
(2) (2) Ngoài ra, tinh thể laser pha tạp mồi và laser 1730nm và laser 1550nm đầu ra của nó an toàn cho mắt người, hiệu suất truyền khí quyển tốt, khả năng xuyên thấu mạnh vào khói chiến trường, bảo mật tốt, không dễ bị kẻ thù phát hiện và độ tương phản của bức xạ của mục tiêu quân sự lớn. Nó đã được chế tạo thành máy đo khoảng cách laser cầm tay an toàn cho mắt người trong sử dụng quân sự.
(3) (3) Er3+ có thể được thêm vào thủy tinh để tạo ra vật liệu laser thủy tinh đất hiếm, đây là vật liệu laser rắn có năng lượng xung đầu ra lớn nhất và công suất đầu ra cao nhất.
(4) Er3+ cũng có thể được sử dụng như một ion hoạt động trong vật liệu laser chuyển đổi đất hiếm.
(5) (5) Ngoài ra, mồi còn có thể dùng để tẩy màu, nhuộm màu cho thủy tinh, pha lê.
13
Thulium (TM)
Sau khi được chiếu xạ trong lò phản ứng hạt nhân, thulium tạo ra một đồng vị có thể phát ra tia X, có thể được sử dụng làm nguồn tia X di động(Bản đồ dữ liệu)
(1)TM được sử dụng làm nguồn tia của máy X-quang cầm tay. Sau khi được chiếu xạ trong lò phản ứng hạt nhân,TMtạo ra một loại đồng vị có thể phát ra tia X, có thể được sử dụng để chế tạo máy chiếu xạ máu di động. Loại máy đo bức xạ này có thể biến đổi yu-169 thànhTM-170 dưới tác động của chùm tia cao và trung bình, và bức xạ tia X để chiếu xạ máu và giảm bạch cầu. Chính những bạch cầu này gây ra sự đào thải ghép tạng, để giảm sự đào thải sớm của các cơ quan.
(2) (2)TMcũng có thể được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị khối u lâm sàng do có ái lực cao với mô khối u, đất hiếm nặng tương thích hơn đất hiếm nhẹ, đặc biệt ái lực của Yu là lớn nhất.
(3) (3) Chất nhạy tia X Laobr: br (màu xanh) được sử dụng làm chất hoạt hóa trong chất phát quang của màn hình nhạy tia X để tăng cường độ nhạy quang học, do đó làm giảm sự tiếp xúc và tác hại của tia X đối với con người×Liều bức xạ là 50%, có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong ứng dụng y tế.
(4) (4) Đèn halogen kim loại có thể được sử dụng làm nguồn sáng bổ sung mới.
(5) (5) Có thể thêm Tm3+ vào thủy tinh để tạo ra vật liệu laser thủy tinh đất hiếm, đây là vật liệu laser thể rắn có xung đầu ra lớn nhất và công suất đầu ra cao nhất. Tm3+ cũng có thể được sử dụng làm ion hoạt hóa của vật liệu laser chuyển đổi đất hiếm.
14
Ytterbi (Yb)
Kim loại Ytterbi (bản đồ dữ liệu)
(1) Là vật liệu phủ chắn nhiệt. Kết quả cho thấy gương có thể cải thiện rõ rệt khả năng chống ăn mòn của lớp phủ kẽm điện phân và kích thước hạt của lớp phủ có gương nhỏ hơn so với lớp phủ không có gương.
(2) Là vật liệu từ giảo. Vật liệu này có đặc điểm của từ giảo khổng lồ, tức là sự giãn nở trong từ trường. Hợp kim chủ yếu bao gồm hợp kim gương/ferit và hợp kim dysprosi/ferit, và một tỷ lệ mangan nhất định được thêm vào để tạo ra từ giảo khổng lồ.
(3) Phần tử gương dùng để đo áp suất. Các thí nghiệm cho thấy độ nhạy của phần tử gương cao trong phạm vi áp suất được hiệu chuẩn, mở ra một cách mới để ứng dụng gương trong đo áp suất.
(4) Trám răng bằng nhựa cho các lỗ sâu răng hàm thay thế cho amalgam bạc thường được sử dụng trước đây.
(5) Các học giả Nhật Bản đã hoàn thành thành công việc chế tạo laser dẫn sóng đường ống nhúng garnet baht vanadi pha tạp gương, có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển hơn nữa của công nghệ laser. Ngoài ra, gương còn được sử dụng làm chất kích hoạt bột huỳnh quang, gốm vô tuyến, phụ gia phần tử bộ nhớ máy tính điện tử (bong bóng từ), thông lượng sợi thủy tinh và phụ gia thủy tinh quang học, v.v.
15
Lutetium (Lu)
Bột oxit luteti (bản đồ dữ liệu)
Tinh thể silicat yttrium lutetium (bản đồ dữ liệu)
(1) chế tạo một số hợp kim đặc biệt. Ví dụ, hợp kim nhôm luteti có thể được sử dụng để phân tích hoạt hóa neutron.
(2) Các nuclit luteti ổn định đóng vai trò xúc tác trong quá trình cracking dầu mỏ, alkyl hóa, hydro hóa và trùng hợp.
(3) Việc bổ sung thêm sắt yttri hoặc nhôm garnet yttri có thể cải thiện một số tính chất.
(4) Nguyên liệu của bể chứa bọt từ.
(5) Một tinh thể chức năng tổng hợp, tetraborat nhôm yttri neodymi pha tạp luteti, thuộc lĩnh vực kỹ thuật phát triển tinh thể làm mát dung dịch muối. Các thí nghiệm cho thấy tinh thể NYAB pha tạp luteti vượt trội hơn tinh thể NYAB về tính đồng nhất quang học và hiệu suất laser.
(6) Người ta đã phát hiện ra rằng luteti có tiềm năng ứng dụng trong màn hình điện sắc và chất bán dẫn phân tử chiều thấp. Ngoài ra, luteti còn được sử dụng trong công nghệ pin năng lượng và chất kích hoạt phốt pho.
16
Ytri (y)
Yttri được sử dụng rộng rãi, yttri nhôm garnet có thể được sử dụng làm vật liệu laser, yttri sắt garnet được sử dụng cho công nghệ vi sóng và truyền năng lượng âm thanh, và yttri vanađat pha tạp europium và yttri oxit pha tạp europium được sử dụng làm chất phát quang cho TV màu. (bản đồ dữ liệu)
(1) Phụ gia cho thép và hợp kim màu. Hợp kim FeCr thường chứa 0,5-4% yttri, có thể tăng cường khả năng chống oxy hóa và độ dẻo của các loại thép không gỉ này; Các tính chất toàn diện của hợp kim MB26 rõ ràng được cải thiện bằng cách thêm một lượng đất hiếm hỗn hợp giàu yttri thích hợp, có thể thay thế một số hợp kim nhôm trung bình và được sử dụng trong các thành phần chịu ứng suất của máy bay. Thêm một lượng nhỏ đất hiếm giàu yttri vào hợp kim Al-Zr, Độ dẫn điện của hợp kim đó có thể được cải thiện; Hợp kim đã được hầu hết các nhà máy sản xuất dây điện ở Trung Quốc áp dụng. Thêm yttri vào hợp kim đồng giúp cải thiện độ dẫn điện và độ bền cơ học.
(2) Vật liệu gốm silicon nitride chứa 6% ytri và 2% nhôm có thể được sử dụng để phát triển các bộ phận động cơ.
(3) Chùm tia laser Nd: Y: Al: Garnet có công suất 400 watt được sử dụng để khoan, cắt và hàn các thành phần lớn.
(4) Màn hình kính hiển vi điện tử cấu tạo từ tinh thể đơn garnet Y-Al có độ sáng huỳnh quang cao, độ hấp thụ ánh sáng tán xạ thấp, khả năng chịu nhiệt độ cao và chống mài mòn cơ học tốt.
(5) Hợp kim cấu trúc ytri cao chứa 90% ytri có thể được sử dụng trong hàng không và những nơi khác yêu cầu mật độ thấp và điểm nóng chảy cao.
(6) Vật liệu dẫn proton nhiệt độ cao SrZrO3 pha tạp yttri, hiện đang được nhiều sự chú ý, có ý nghĩa to lớn đối với việc sản xuất pin nhiên liệu, pin điện phân và cảm biến khí đòi hỏi độ hòa tan hydro cao. Ngoài ra, yttri còn được sử dụng làm vật liệu phun nhiệt độ cao, chất pha loãng nhiên liệu lò phản ứng nguyên tử, chất phụ gia cho vật liệu từ vĩnh cửu và chất thu nhận trong ngành công nghiệp điện tử.
17
Scandi (Sc)
Scandium kim loại (bản đồ dữ liệu)
So với các nguyên tố yttri và lanthanide, scandium có bán kính ion đặc biệt nhỏ và độ kiềm hydroxide đặc biệt yếu. Do đó, khi scandium và các nguyên tố đất hiếm được trộn lẫn với nhau, scandium sẽ kết tủa trước khi được xử lý bằng amoniac (hoặc kiềm cực loãng), do đó có thể dễ dàng tách nó khỏi các nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp "kết tủa phân đoạn". Một phương pháp khác là sử dụng sự phân hủy phân cực của nitrat để tách. Scandium nitrat là dễ phân hủy nhất, do đó đạt được mục đích tách.
Sc có thể thu được bằng phương pháp điện phân. ScCl3, KCl và LiCl được nấu chảy đồng thời trong quá trình tinh chế scandi, và kẽm nóng chảy được sử dụng làm catốt để điện phân, do đó scandi được kết tủa trên điện cực kẽm, sau đó kẽm được bốc hơi để thu được scandi. Ngoài ra, scandi dễ dàng được thu hồi khi xử lý quặng để sản xuất các nguyên tố urani, thori và lanthanide. Thu hồi toàn diện scandi liên quan từ quặng vonfram và thiếc cũng là một trong những nguồn scandi quan trọng. Scandi là mChỉ ở trạng thái hóa trị ba trong hợp chất, dễ bị oxy hóa thành Sc2O3 trong không khí và mất đi độ bóng kim loại và chuyển sang màu xám đen.
Công dụng chính của scandium là:
(1) Scandi có thể phản ứng với nước nóng giải phóng hiđro, đồng thời cũng tan trong axit nên là chất khử mạnh.
(2) Scandi oxit và hiđroxit chỉ có tính kiềm, nhưng tro muối của nó khó có thể thủy phân. Scandi clorua là tinh thể màu trắng, tan trong nước và chảy lỏng trong không khí. (3) Trong ngành luyện kim, scandi thường được dùng để chế tạo hợp kim (phụ gia hợp kim) nhằm cải thiện độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt và hiệu suất của hợp kim. Ví dụ, thêm một lượng nhỏ scandi vào sắt nóng chảy có thể cải thiện đáng kể tính chất của gang, trong khi thêm một lượng nhỏ scandi vào nhôm có thể cải thiện độ bền và khả năng chịu nhiệt của nhôm.
(4) Trong ngành công nghiệp điện tử, scandium có thể được sử dụng như các thiết bị bán dẫn khác nhau. Ví dụ, ứng dụng scandium sulfite trong chất bán dẫn đã thu hút sự chú ý trong và ngoài nước, và ferrite chứa scandium cũng có triển vọng tronglõi từ tính của máy tính.
(5) Trong công nghiệp hóa chất, hợp chất scandi được sử dụng làm tác nhân tách hydro và tách nước của rượu, là chất xúc tác hiệu quả để sản xuất etilen và clo từ axit clohydric thải.
(6) Trong công nghiệp thủy tinh, có thể sản xuất ra loại thủy tinh đặc biệt có chứa scandi.
(7) Trong ngành công nghiệp nguồn sáng điện, đèn scandi và natri làm từ scandi và natri có ưu điểm là hiệu suất cao và màu sắc ánh sáng dương.
(8) Scandi tồn tại trong tự nhiên dưới dạng 45Sc. Ngoài ra, Scandi còn có chín đồng vị phóng xạ là 40~44Sc và 46~49Sc. Trong đó, 46Sc là chất đánh dấu đã được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, luyện kim và hải dương học. Trong y học, có những người ở nước ngoài nghiên cứu sử dụng 46Sc để điều trị ung thư.
Thời gian đăng: 04-07-2022