Tin tức - Vật liệu đất hiếm nanomet, một thế lực mới trong cuộc cách mạng công nghiệp

Vật liệu đất hiếm nanomet, một thế lực mới trong cuộc cách mạng công nghiệp

Công nghệ nano là một lĩnh vực liên ngành mới được phát triển dần vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990. Vì có tiềm năng lớn trong việc tạo ra các quy trình sản xuất mới, vật liệu mới và sản phẩm mới, nên nó sẽ tạo ra một cuộc cách mạng công nghiệp mới trong thế kỷ mới. Trình độ phát triển hiện tại của khoa học nano và công nghệ nano tương tự như máy tính và công nghệ thông tin vào những năm 1950. Hầu hết các nhà khoa học cam kết với lĩnh vực này đều dự đoán rằng sự phát triển của công nghệ nano sẽ có tác động rộng rãi và sâu rộng đến nhiều khía cạnh của công nghệ. Các nhà khoa học tin rằng nó có các tính chất kỳ lạ và hiệu suất độc đáo, Các hiệu ứng giới hạn chính dẫn đến các tính chất kỳ lạ của vật liệu đất hiếm nano là hiệu ứng bề mặt riêng, hiệu ứng kích thước nhỏ, hiệu ứng giao diện, hiệu ứng trong suốt, hiệu ứng đường hầm và hiệu ứng lượng tử vĩ mô. Những hiệu ứng này làm cho các tính chất vật lý của hệ thống nano khác với các tính chất của vật liệu thông thường về ánh sáng, điện, nhiệt và từ tính, đồng thời thể hiện nhiều tính năng mới lạ. Trong tương lai, có ba hướng chính để các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển công nghệ nano: chế tạo và ứng dụng các vật liệu nano có hiệu suất tuyệt vời; Thiết kế và chế tạo các thiết bị và thiết bị nano khác nhau; Phát hiện và phân tích tính chất của vùng nano. Hiện nay, nano đất hiếm chủ yếu có các hướng ứng dụng sau và ứng dụng của nó cần được phát triển hơn nữa trong tương lai.

Lanthanum oxit nanomet (La2O3)

Lanthanum oxit nano được ứng dụng trong vật liệu áp điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu từ điện 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, chất xúc tác để chế tạo sản phẩm hóa học hữu cơ, chất xúc tác để trung hòa khí thải ô tô và màng nông nghiệp chuyển đổi ánh sáng cũng được ứng dụng trong vật liệu áp điện, vật liệu nhiệt điện, vật liệu từ điện 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, chất xúc tác để chế tạo sản phẩm hóa học hữu cơ, chất xúc tác để trung hòa khí thải ô tô và màng nông nghiệp chuyển đổi ánh sáng.

Xeri oxit nanomet (CeO2)

Công dụng chính của nano xeri oxit như sau: 1. Là một chất phụ gia thủy tinh, nano xeri oxit có thể hấp thụ tia cực tím và tia hồng ngoại, và đã được ứng dụng vào kính ô tô. Nó không chỉ có thể ngăn chặn tia cực tím mà còn làm giảm nhiệt độ bên trong xe, do đó tiết kiệm điện cho điều hòa không khí. 2. Ứng dụng nano xeri oxit trong chất xúc tác làm sạch khí thải ô tô có thể ngăn chặn hiệu quả một lượng lớn khí thải ô tô thải ra không khí. 3. Nano xeri oxit có thể được sử dụng trong chất tạo màu để tạo màu cho nhựa, và cũng có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp sơn, mực và giấy. 4. Ứng dụng nano xeri oxit trong vật liệu đánh bóng đã được công nhận rộng rãi là yêu cầu độ chính xác cao để đánh bóng các tấm silicon và chất nền tinh thể đơn sapphire. 5. Ngoài ra, nano xeri oxit cũng có thể được ứng dụng cho vật liệu lưu trữ hydro, vật liệu nhiệt điện, điện cực vonfram nano xeri oxit, tụ gốm, gốm áp điện, vật liệu mài mòn silicon carbide nano xeri oxit, nguyên liệu thô của pin nhiên liệu, chất xúc tác xăng, một số vật liệu từ vĩnh cửu, các loại thép hợp kim và kim loại màu, v.v.

Praseodymium oxide nanomet (Pr6O11)

Các công dụng chính của oxit praseodymium nanomet như sau: 1. Nó được sử dụng rộng rãi trong gốm sứ xây dựng và gốm sứ sử dụng hàng ngày. Nó có thể được trộn với men gốm để tạo ra men màu và cũng có thể được sử dụng riêng làm chất màu dưới men. Chất màu đã chuẩn bị có màu vàng nhạt với tông màu tinh khiết và thanh lịch. 2. Nó được sử dụng để sản xuất nam châm vĩnh cửu và được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử và động cơ khác nhau. 3. Nó được sử dụng để bẻ gãy xúc tác dầu mỏ. Hoạt động, độ chọn lọc và độ ổn định của xúc tác có thể được cải thiện. 4. Oxit praseodymium nanomet cũng có thể được sử dụng để đánh bóng mài mòn. Ngoài ra, ứng dụng của oxit praseodymium nanomet trong lĩnh vực sợi quang ngày càng được mở rộng. Oxit neodymium nanomet (Nd2O3) Oxit neodymium nanomet đã trở thành một điểm nóng trên thị trường trong nhiều năm vì vị trí độc đáo của nó trong lĩnh vực đất hiếm. Nano-neodymium oxide cũng được ứng dụng cho các vật liệu không chứa sắt. Thêm 1,5% ~ 2,5% nano neodymium oxide 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 và được sử dụng rộng rãi làm vật liệu hàng không vũ trụ cho hàng không. Ngoài ra, garnet nhôm yttrium nano pha tạp nano neodymium oxide tạo ra chùm tia laser sóng ngắn, được sử dụng rộng rãi để hàn và cắt các vật liệu mỏng có độ dày dưới 10mm trong công nghiệp. Về mặt y tế, laser Nano-YAG pha tạp nano-Nd _ 2O _ 3 được sử dụng để loại bỏ vết thương phẫu thuật hoặc khử trùng vết thương thay cho dao phẫu thuật. Nano neodymium oxide cũng được sử dụng để tạo màu cho vật liệu thủy tinh và gốm sứ, sản phẩm cao su và phụ gia.

Hạt nano oxit samari (Sm2O3)

Công dụng chính của oxit samari kích thước nano là: oxit samari kích thước nano có màu vàng nhạt, được ứng dụng cho tụ điện gốm và chất xúc tác. Ngoài ra, oxit samari kích thước nano có tính chất hạt nhân và có thể được sử dụng làm vật liệu cấu trúc, vật liệu che chắn và vật liệu điều khiển của lò phản ứng năng lượng nguyên tử, do đó, năng lượng khổng lồ do phân hạch hạt nhân tạo ra có thể được sử dụng an toàn. Các hạt nano oxit europium (Eu2O3) chủ yếu được sử dụng trong chất phát quang. Eu3+ được sử dụng làm chất hoạt hóa của phốt pho đỏ và Eu2+ được sử dụng làm phốt pho xanh. Y0O3: Eu3+ là chất phát quang tốt nhất về hiệu suất phát sáng, độ ổn định của lớp phủ, chi phí thu hồi, v.v. và đang được sử dụng rộng rãi vì cải thiện hiệu suất phát sáng và độ tương phản. Gần đây, oxit europium nano cũng được sử dụng làm phốt pho phát xạ kích thích cho hệ thống chẩn đoán y tế X-quang mới. Oxit europium nano 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 và cũng có thể thể hiện tài năng của nó trong vật liệu điều khiển, vật liệu che chắn và vật liệu cấu trúc của lò phản ứng nguyên tử. Phốt pho đỏ gadolinium europium oxide (Y2O3:Eu3+) dạng hạt mịn được chế tạo bằng cách sử dụng nano yttrium oxide (Y2O3) và nano europium oxide (Eu2O3) làm nguyên liệu. Khi sử dụng để chế tạo phốt pho ba màu đất hiếm, người ta thấy rằng: (a) có thể trộn đều và tốt với bột màu xanh lá cây và bột màu xanh lam; (b) Hiệu suất phủ tốt; (c) Do kích thước hạt của bột màu đỏ nhỏ, diện tích bề mặt riêng tăng lên và số lượng hạt phát quang tăng lên, lượng bột màu đỏ trong phốt pho ba màu đất hiếm có thể giảm đi, dẫn đến chi phí thấp hơn.

Hạt nano oxit gadolinium (Gd2O3)

Công dụng chính của nó như sau: 1. Hợp chất thuận từ hòa tan trong nước của nó có thể cải thiện tín hiệu hình ảnh NMR của cơ thể người trong điều trị y tế. 2. Oxit lưu huỳnh cơ bản có thể được sử dụng làm lưới ma trận của ống hiện sóng và màn hình tia X với độ sáng đặc biệt. 3. Oxit nano-gadolinium trong garnet nano-gadolinium gallium là chất nền đơn lý tưởng cho bộ nhớ bong bóng từ tính. 4. Khi không có giới hạn chu kỳ Camot, nó có thể được sử dụng làm môi trường làm mát từ tính rắn. 5. Nó được sử dụng làm chất ức chế để kiểm soát mức phản ứng dây chuyền của các nhà máy điện hạt nhân để đảm bảo an toàn cho các phản ứng hạt nhân. Ngoài ra, việc sử dụng oxit nano-gadolinium và oxit nano-lanthanum có ích trong việc thay đổi vùng thủy tinh hóa và cải thiện độ ổn định nhiệt của thủy tinh. Oxit nano gadolinium cũng có thể được sử dụng để sản xuất tụ điện và màn hình tăng cường tia X. Hiện nay, thế giới đang nỗ lực rất lớn để phát triển ứng dụng oxit nano-gadolinium và hợp kim của nó trong làm lạnh từ tính và đã đạt được tiến bộ đột phá

Hạt nano oxit terbi (Tb4O7)

Các lĩnh vực ứng dụng chính như sau: 1. Phốt pho được sử dụng làm chất hoạt hóa bột màu xanh lá cây trong phốt pho ba màu, chẳng hạn như ma trận phosphate được kích hoạt bởi nano terbi oxit, ma trận silicat được kích hoạt bởi nano terbi oxit và ma trận aluminat magiê nano xeri oxit được kích hoạt bởi nano terbi oxit, tất cả đều phát ra ánh sáng màu xanh lá cây ở trạng thái kích thích. 2. Vật liệu lưu trữ quang từ, Trong những năm gần đây, vật liệu quang từ nano terbi oxit đã được nghiên cứu và phát triển. Đĩa quang từ làm bằng màng vô định hình Tb-Fe được sử dụng làm thành phần lưu trữ máy tính và dung lượng lưu trữ có thể tăng lên 10 ~ 15 lần. 3. Kính quang từ, kính quang hoạt Faraday chứa nanomet terbi oxit, là vật liệu chính để chế tạo bộ quay, bộ cách ly, bộ vòng và được sử dụng rộng rãi trong công nghệ laser. Nanomet terbi oxit nanomet dysprosi oxit chủ yếu được sử dụng trong sonar và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển van chất lỏng, định vị vi mô, bộ truyền động cơ học, cơ cấu và bộ điều chỉnh cánh của kính viễn vọng không gian máy bay. Các ứng dụng chính của nano dysprosi oxit Dy2O3 là: 1. Nano-dysprosi oxit được sử dụng làm chất hoạt hóa của phốt pho và nano-dysprosi oxit hóa trị ba là ion hoạt hóa đầy hứa hẹn của vật liệu phát quang ba màu với tâm phát quang đơn. 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 và vật liệu phát quang được pha tạp nano-dysprosi oxit có thể được sử dụng làm chất phát quang ba màu. 2. Nanomet dysprosi oxit là một nguyên liệu kim loại cần thiết để chế tạo hợp kim Terfenol với hợp kim từ tính lớn nano-terbi oxit và nano-dysprosi oxit, có thể thực hiện một số hoạt động chính xác của chuyển động cơ học. 3. Kim loại nanomet dysprosi oxit có thể được sử dụng làm vật liệu lưu trữ quang từ với tốc độ ghi và độ nhạy đọc cao. 4. Được sử dụng để chế tạo đèn nanomet dysprosi oxit. Chất làm việc được sử dụng trong đèn nanomet dysprosi oxit là nanomet dysprosi oxit, có ưu điểm là độ sáng cao, màu sắc tốt, nhiệt độ màu cao, kích thước nhỏ và hồ quang ổn định, và đã được sử dụng làm nguồn sáng cho phim và in. 5. Nanomet dysprosi oxit được sử dụng để đo phổ năng lượng neutron hoặc làm chất hấp thụ neutron trong ngành năng lượng nguyên tử do diện tích mặt cắt bắt neutron lớn của nó.

Ho _ 2O _ 3 Nanomet

Công dụng chính của nano-holmium oxide như sau: 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 nhiều loại halogenua đất hiếm. Hiện nay, chủ yếu sử dụng iodua đất hiếm, phát ra các vạch quang phổ khác nhau khi phóng điện khí. Chất làm việc được sử dụng trong đèn nano-holmium oxide là iodide nano-holmium oxide, 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. Nano-holmium oxide có thể được sử dụng làm chất phụ gia của yttri sắt hoặc yttri nhôm garnet; 3. Nano-holmium oxide có thể được sử dụng làm yttri sắt nhôm garnet (Ho: YAG), có thể phát ra tia laser 2μm và tỷ lệ hấp thụ của mô người đối với tia laser 2μm cao. Nó cao hơn gần ba cấp độ so với Hd: YAG0. Do đó, khi sử dụng 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 do nhiệt xuống kích thước nhỏ hơn. Chùm tia tự do do tinh thể nano holmium oxide tạo ra có thể loại bỏ chất béo mà không tạo ra nhiệt quá mức, do đó làm giảm tổn thương do nhiệt gây ra cho các mô khỏe mạnh. Người ta báo cáo rằng việc điều trị bệnh tăng nhãn áp bằng laser nano holmium oxide ở Hoa Kỳ có thể làm giảm cơn đau sau phẫu thuật. 4. Trong hợp kim từ tính Terfenol-D, một lượng nhỏ holmium oxide kích thước nano cũng có thể được thêm vào để giảm trường bên ngoài cần thiết cho quá trình từ hóa bão hòa của hợp kim. 5. Ngoài ra, sợi quang được pha tạp nano-holmium oxide có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị truyền thông quang học như laser sợi quang, bộ khuếch đại sợi quang, cảm biến sợi quang, v.v. Nó sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong truyền thông sợi quang nhanh chóng hiện nay.

Nanomet yttri oxit (Y2O3)

Công dụng chính của nano yttri oxit như sau: 1. Phụ gia cho thép và hợp kim màu. Hợp kim FeCr thường chứa 0,5% ~ 4% nano yttri oxit, có thể tăng cường khả năng chống oxy hóa và độ dẻo của các loại thép không gỉ này Sau khi thêm một lượng đất hiếm hỗn hợp giàu nano yttri oxit vào hợp kim MB26, các tính chất toàn diện của hợp kim đã được cải thiện rõ ràng vào ngày hôm qua, Nó có thể thay thế một số hợp kim nhôm trung bình và bền cho các thành phần chịu ứng suất của máy bay; Thêm một lượng nhỏ nano yttri oxit đất hiếm vào hợp kim Al-Zr có thể cải thiện độ dẫn điện của hợp kim; Hợp kim đã được hầu hết các nhà máy sản xuất dây điện ở Trung Quốc áp dụng. Nano yttri oxit đã được thêm vào hợp kim đồng để cải thiện độ dẫn điện và độ bền cơ học. 2. Vật liệu gốm silicon nitride chứa 6% nano yttri oxit và 2% nhôm. Nó có thể được sử dụng để phát triển các bộ phận động cơ. 3. Khoan, cắt, hàn và các quá trình gia công cơ khí khác được thực hiện trên các thành phần quy mô lớn bằng cách sử dụng chùm tia laser nhôm garnet nano neodymium oxide có công suất 400 watt. 4. Màn hình kính hiển vi điện tử bao gồm tinh thể đơn garnet Y-Al có độ sáng huỳnh quang cao, độ hấp thụ ánh sáng tán xạ thấp và khả năng chịu nhiệt độ cao và chống mài mòn cơ học tốt. 5. Hợp kim có cấu trúc oxit yttri nano cao chứa 90% oxit gadolinium nano có thể được ứng dụng cho hàng không và các dịp khác yêu cầu mật độ thấp và điểm nóng chảy cao. 6. Vật liệu dẫn proton nhiệt độ cao chứa 90% oxit yttri nano có ý nghĩa rất lớn đối với việc sản xuất pin nhiên liệu, pin điện phân và cảm biến khí yêu cầu độ hòa tan hydro cao. Ngoài ra, oxit yttri nano cũng được sử dụng làm vật liệu chống phun nhiệt độ cao, chất pha loãng nhiên liệu lò phản ứng nguyên tử, phụ gia của vật liệu nam châm vĩnh cửu và chất thu được trong ngành công nghiệp điện tử.

Ngoài ra, oxit đất hiếm nano cũng có thể được sử dụng trong vật liệu quần áo để chăm sóc sức khỏe con người và bảo vệ môi trường. Từ các đơn vị nghiên cứu hiện tại, tất cả đều có một số hướng nhất định: chống bức xạ cực tím; Ô nhiễm không khí và bức xạ cực tím dễ gây ra các bệnh về da và ung thư da; Phòng ngừa ô nhiễm khiến các chất ô nhiễm khó bám vào quần áo; Nó cũng đang được nghiên cứu theo hướng chống giữ ấm. Vì da cứng và dễ bị lão hóa nên dễ bị mốc nhất vào những ngày mưa. Da có thể được làm mềm bằng cách tẩy trắng bằng oxit xeri đất hiếm nano, không dễ bị lão hóa và nấm mốc, và thoải mái khi mặc. Trong những năm gần đây, vật liệu phủ nano cũng là trọng tâm của nghiên cứu vật liệu nano và nghiên cứu chính tập trung vào lớp phủ chức năng. Y2O3 với 80nm ở Hoa Kỳ có thể được sử dụng làm lớp phủ che chắn hồng ngoại. Hiệu quả phản xạ nhiệt rất cao. CeO2 có chiết suất cao và độ ổn định cao. Khi thêm bột nano đất hiếm yttri oxit, nano lanthanum oxit và nano xeri oxit vào lớp phủ, tường ngoài có thể chống lão hóa, vì lớp phủ tường ngoài dễ bị lão hóa và bong ra do lớp sơn tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và tia cực tím trong thời gian dài, và nó có thể chống lại tia cực tím sau khi thêm oxit xeri và yttri oxit. Hơn nữa, kích thước hạt của nó rất nhỏ và nano xeri oxit được sử dụng làm chất hấp thụ tia cực tím, dự kiến sẽ được sử dụng để ngăn ngừa sự lão hóa của các sản phẩm nhựa do bức xạ cực tím, xe tăng, ô tô, tàu thuyền, bể chứa dầu, v.v., có thể bảo vệ tốt nhất các biển quảng cáo lớn ngoài trời và ngăn ngừa nấm mốc, độ ẩm và ô nhiễm cho lớp phủ tường bên trong. Do kích thước hạt nhỏ nên bụi không dễ bám vào tường. Và có thể chà rửa bằng nước. Vẫn còn nhiều công dụng của nano đất hiếm oxit cần được nghiên cứu và phát triển thêm, chúng tôi chân thành hy vọng rằng nó sẽ có một tương lai rực rỡ hơn.