Notícias - Materiais nanométricos de terras raras, uma nova força na revolução industrial

Materiais nanométricos de terras raras, uma nova força na revolução industrial

A nanotecnologia é um novo campo interdisciplinar que se desenvolveu gradualmente no final da década de 1980 e início da década de 1990. Devido ao seu grande potencial para criar novos processos de produção, novos materiais e novos produtos, desencadeará uma nova revolução industrial no novo século. O nível atual de desenvolvimento da nanociência e da nanotecnologia é semelhante ao da computação e da tecnologia da informação na década de 1950. A maioria dos cientistas dedicados a essa área prevê que o desenvolvimento da nanotecnologia terá um impacto amplo e de longo alcance em muitos aspectos da tecnologia. Os cientistas acreditam que ela possui propriedades estranhas e desempenho único. Os principais efeitos de confinamento que levam às propriedades estranhas dos nanomateriais de terras raras são o efeito de superfície específica, o efeito de tamanho pequeno, o efeito de interface, o efeito de transparência, o efeito de túnel e o efeito quântico macroscópico. Esses efeitos tornam as propriedades físicas do nanossistema diferentes daquelas dos materiais convencionais em luz, eletricidade, calor e magnetismo, e apresentam muitas características inovadoras. No futuro, existem três direções principais para os cientistas pesquisarem e desenvolverem a nanotecnologia: preparação e aplicação de nanomateriais com excelente desempenho; projeto e preparação de vários dispositivos e equipamentos nano; Detectar e analisar as propriedades de nano-regiões. Atualmente, as nanoterras raras têm as seguintes aplicações principais, e sua aplicação precisa ser mais desenvolvida no futuro.

Óxido de lantânio nanométrico (La2O3)

O óxido de lantânio nanométrico é aplicado a materiais piezoelétricos, materiais eletrotérmicos, materiais termoelétricos, materiais magnetorresistentes, materiais luminescentes (pó azul), materiais de armazenamento de hidrogênio, vidro óptico, materiais de laser, vários materiais de liga, catalisadores para preparação de produtos químicos orgânicos e catalisadores para neutralização de gases de escape de automóveis, e filmes agrícolas de conversão de luz também são aplicados ao óxido de lantânio nanométrico.

Óxido de cério nanométrico (CeO2)

Os principais usos do óxido de cério nano são os seguintes: 1. Como aditivo para vidro, o óxido de cério nano pode absorver raios ultravioleta e infravermelhos e tem sido aplicado em vidros de automóveis. Ele não só previne os raios ultravioleta, como também reduz a temperatura interna do carro, economizando energia para o ar-condicionado. 2. A aplicação de óxido de cério nano em catalisadores de purificação de gases de escape de automóveis pode efetivamente impedir que grandes quantidades de gases de escape de automóveis sejam descarregadas no ar. 3. O óxido de cério nano pode ser usado em pigmentos para colorir plásticos e também nas indústrias de revestimento, tinta e papel. 4. A aplicação de óxido de cério nano em materiais de polimento tem sido amplamente reconhecida como um requisito de alta precisão para o polimento de wafers de silício e substratos de cristal único de safira. 5. Além disso, o óxido de cério nano também pode ser aplicado a materiais de armazenamento de hidrogênio, materiais termoelétricos, eletrodos de tungstênio de óxido de cério nano, capacitores cerâmicos, cerâmicas piezoelétricas, abrasivos de carboneto de silício de óxido de cério nano, matérias-primas de células de combustível, catalisadores de gasolina, alguns materiais magnéticos permanentes, vários aços de liga e metais não ferrosos, etc.

O óxido de praseodímio nanométrico (Pr6O11)

Os principais usos do óxido de praseodímio nanométrico são os seguintes: 1. É amplamente utilizado em cerâmicas de construção e cerâmicas de uso diário. Pode ser misturado com esmalte cerâmico para fazer esmalte colorido e também pode ser usado como pigmento sob o esmalte sozinho. O pigmento preparado é amarelo claro com tom puro e elegante. 2. É usado para fabricar ímãs permanentes e é amplamente utilizado em vários dispositivos eletrônicos e motores. 3. É usado para craqueamento catalítico de petróleo. A atividade, seletividade e estabilidade da catálise podem ser melhoradas. 4. O óxido de praseodímio nanométrico também pode ser usado para polimento abrasivo. Além disso, a aplicação do óxido de praseodímio nanométrico no campo da fibra óptica é cada vez mais extensa. Óxido de neodímio nanométrico (Nd2O3) O óxido de neodímio nanométrico se tornou um ponto quente no mercado por muitos anos devido à sua posição única no campo de terras raras. O óxido de nano-neodímio também é aplicado a materiais não ferrosos. A adição de 1,5% a 2,5% de óxido de nano-neodímio à liga de magnésio ou alumínio pode melhorar o desempenho em altas temperaturas, a estanqueidade ao ar e a resistência à corrosão da liga, sendo amplamente utilizada como material aeroespacial para a aviação. Além disso, a granada de nano-ítrio e alumínio dopada com óxido de nano-neodímio produz um feixe de laser de ondas curtas, amplamente utilizado na indústria para soldagem e corte de materiais finos com espessura inferior a 10 mm. Na área médica, o laser Nano-YAG dopado com nano-Nd _ 2O _ 3 é usado para remover feridas cirúrgicas ou desinfetar feridas, substituindo o uso de bisturi. O óxido de neodímio nanométrico também é usado para colorir materiais de vidro e cerâmica, produtos de borracha e aditivos.

Nanopartículas de óxido de samário (Sm2O3)

Os principais usos do óxido de samário nanométrico são: o óxido de samário nanométrico é amarelo claro e é aplicado em capacitores cerâmicos e catalisadores. Além disso, o óxido de samário nanométrico possui propriedades nucleares e pode ser usado como material estrutural, material de blindagem e material de controle de reatores de energia atômica, permitindo o uso seguro da enorme energia gerada pela fissão nuclear. As nanopartículas de óxido de európio (Eu2O3) são usadas principalmente em fósforos. O Eu3+ é usado como ativador do fósforo vermelho e o Eu2+ é usado como fósforo azul. O fósforo Y0O3:Eu3+ é o melhor em eficiência luminosa, estabilidade de revestimento, custo de recuperação, etc., e está sendo amplamente utilizado devido à melhoria da eficiência luminosa e do contraste. Recentemente, o óxido de nano európio também é usado como fósforo de emissão estimulada para um novo sistema de diagnóstico médico de raios-X. O óxido de nano európio também pode ser usado para a fabricação de lentes coloridas e filtros ópticos, para dispositivos de armazenamento de bolhas magnéticas, e também pode mostrar seus talentos em materiais de controle, materiais de blindagem e materiais estruturais de reatores atômicos. O fósforo vermelho de óxido de gadolínio e európio (Y2O3:Eu3+) de partículas finas foi preparado usando óxido de nano ítrio (Y2O3) e óxido de nano európio (Eu2O3) como matérias-primas. Ao usá-lo para preparar fósforo tricolor de terras raras, descobriu-se que: (a) pode ser bem e uniformemente misturado com pó verde e pó azul; (b) Bom desempenho de revestimento; (c) Como o tamanho de partícula do pó vermelho é pequeno, a área de superfície específica aumenta e o número de partículas luminescentes aumenta, a quantidade de pó vermelho em fósforos tricolores de terras raras pode ser reduzida, resultando em menor custo.

Nanopartículas de óxido de gadolínio (Gd2O3)

Seus principais usos são os seguintes: 1. Seu complexo paramagnético solúvel em água pode melhorar o sinal de imagem de RMN do corpo humano em tratamentos médicos. 2. O óxido de enxofre básico pode ser usado como grade de matriz de tubo de osciloscópio e tela de raios X com brilho especial. 3. O óxido de nano-gadolínio em granada de gálio de nano-gadolínio é um substrato único ideal para memória de bolhas magnéticas. 4. Quando não há limite de ciclo de Camot, pode ser usado como meio de resfriamento magnético sólido. 5. É usado como inibidor para controlar o nível de reação em cadeia de usinas nucleares para garantir a segurança das reações nucleares. Além disso, o uso de óxido de nano-gadolínio e óxido de nano-lantânio é útil para alterar a região de vitrificação e melhorar a estabilidade térmica do vidro. O óxido de nano-gadolínio também pode ser usado na fabricação de capacitores e telas intensificadoras de raios X. Atualmente, o mundo está se esforçando para desenvolver a aplicação de óxido de nano-gadolínio e suas ligas em refrigeração magnética, e tem feito progressos significativos.

Nanopartículas de óxido de térbio (Tb4O7)

As principais áreas de aplicação são as seguintes: 1. Fósforos são usados como ativadores de pó verde em fósforos tricolores, como matriz de fosfato ativada por óxido de térbio nano, matriz de silicato ativada por óxido de térbio nano e matriz de aluminato de magnésio e óxido de cério nano ativada por óxido de térbio nano, que emitem luz verde no estado excitado. 2. Materiais de armazenamento magneto-óptico. Nos últimos anos, materiais magneto-ópticos de óxido de térbio nano têm sido pesquisados e desenvolvidos. O disco magneto-óptico feito de filme amorfo de Tb-Fe é usado como elemento de armazenamento de computador, e a capacidade de armazenamento pode ser aumentada de 10 a 15 vezes. 3. O vidro magneto-óptico, vidro opticamente ativo de Faraday contendo óxido de térbio nanométrico, é um material essencial para a fabricação de rotadores, isoladores e anuladores, sendo amplamente utilizado na tecnologia laser. O óxido de térbio nanométrico (óxido de disprósio nanométrico) é usado principalmente em sonares e em diversas áreas, como sistemas de injeção de combustível, controle de válvulas de líquido, microposicionamento, atuadores mecânicos, mecanismos e reguladores de asas de telescópios espaciais. Os principais usos do óxido de nanodisprósio Dy2O3 são: 1. O óxido de nanodisprósio é usado como ativador de fósforo, e o óxido de nanodisprósio trivalente é um íon ativador promissor de materiais luminescentes tricolores com um único centro luminescente. Consiste principalmente em duas bandas de emissão: uma de luz amarela e a outra de luz azul, e materiais luminescentes dopados com óxido de nanodisprósio podem ser usados como fósforos tricolores. 2. O óxido de disprósio nanométrico é uma matéria-prima metálica necessária para a preparação de ligas de terfenol com grande liga magnetostritiva de óxido de nano-térbio e óxido de nano-disprósio, que pode realizar algumas atividades precisas de movimento mecânico. 3. O metal de óxido de disprósio nanométrico pode ser usado como material de armazenamento magneto-óptico com alta velocidade de gravação e sensibilidade de leitura. 4. Usado para a preparação de lâmpadas de óxido de disprósio nanométricas. A substância de trabalho usada na lâmpada de óxido de disprósio nanométrico é o óxido de disprósio nanométrico, que tem as vantagens de alto brilho, boa cor, alta temperatura de cor, tamanho pequeno e arco estável, e tem sido usado como fonte de iluminação para filmes e impressão. 5. O óxido de disprósio nanométrico é usado para medir o espectro de energia de nêutrons ou como absorvedor de nêutrons na indústria de energia atômica devido à sua grande área de seção transversal de captura de nêutrons.

Ho _ 2O _ 3 Nanômetro

Os principais usos do óxido de nano-hólmio são os seguintes: 1. Como aditivo para lâmpadas halógenas metálicas, a lâmpada halógena metálica é um tipo de lâmpada de descarga de gás, desenvolvida com base em lâmpadas de mercúrio de alta pressão, e sua característica é que o bulbo é preenchido com vários haletos de terras raras. Atualmente, os iodetos de terras raras são usados principalmente, pois emitem diferentes linhas espectrais quando descarregados. A substância de trabalho usada na lâmpada de óxido de nano-hólmio é o iodeto de óxido de nano-hólmio, que pode obter maior concentração de átomos metálicos na zona do arco, melhorando significativamente a eficiência da radiação. 2. O óxido de hólmio nanométrico pode ser usado como aditivo para ítrio-ferro ou ítrio-alumínio-granada; 3. O óxido de nano-hólmio pode ser usado como granada de ítrio, ferro e alumínio (Ho:YAG), que pode emitir um laser de 2 μm, e a taxa de absorção do tecido humano para o laser de 2 μm é alta. É quase três ordens de magnitude maior que o Hd:YAG0. Portanto, ao usar o laser Ho:YAG para cirurgias médicas, ele pode não apenas melhorar a eficiência e a precisão da operação, mas também reduzir a área de dano térmico para um tamanho menor. O feixe livre gerado pelo cristal de nano-hólmio pode eliminar gordura sem gerar calor excessivo, reduzindo assim o dano térmico causado aos tecidos saudáveis. Há relatos de que o tratamento do glaucoma com laser de óxido de hólmio nanométrico nos Estados Unidos pode reduzir a dor da cirurgia. 4. Na liga magnetostritiva Terfenol-D, uma pequena quantidade de óxido de hólmio nanométrico também pode ser adicionada para reduzir o campo externo necessário para a magnetização de saturação da liga. Além disso, a fibra óptica dopada com óxido de nano-hólmio pode ser usada para fazer dispositivos de comunicação óptica, como lasers de fibra óptica, amplificadores de fibra óptica, sensores de fibra óptica, etc. Ela desempenhará um papel mais importante na comunicação rápida de fibra óptica de hoje.

Óxido de ítrio nanométrico (Y2O3)

Os principais usos do óxido de ítrio nano são os seguintes: 1. Aditivos para aço e ligas não ferrosas. A liga FeCr geralmente contém 0,5% a 4% de óxido de ítrio nano, o que pode aumentar a resistência à oxidação e a ductilidade desses aços inoxidáveis. Após adicionar a quantidade adequada de terras raras mistas ricas em óxido de ítrio nanométrico à liga MB26, as propriedades abrangentes da liga foram claramente melhoradas ontem, podendo substituir algumas ligas de alumínio médias e fortes para os componentes estressados de aeronaves; Adicionar uma pequena quantidade de terras raras de óxido de ítrio nanométrico à liga Al-Zr pode melhorar a condutividade da liga; A liga foi adotada pela maioria das fábricas de fios na China. O óxido de ítrio nanométrico foi adicionado à liga de cobre para melhorar a condutividade e a resistência mecânica. 2. Material cerâmico de nitreto de silício contendo 6% de óxido de ítrio nanométrico e 2% de alumínio. Pode ser usado para desenvolver peças de motor. 3. Perfuração, corte, soldagem e outros processamentos mecânicos são realizados em componentes de grande escala usando um feixe de laser de nano óxido de neodímio e granada de alumínio com potência de 400 watts. 4. A tela do microscópio eletrônico composta por um único cristal de granada de Y-Al possui alto brilho de fluorescência, baixa absorção de luz dispersa e boa resistência a altas temperaturas e ao desgaste mecânico. 5. A liga com alta estrutura de óxido de ítrio nano contendo 90% de óxido de gadolínio nano pode ser aplicada à aviação e outras ocasiões que exigem baixa densidade e alto ponto de fusão. 6. Materiais condutores de prótons de alta temperatura contendo 90% de óxido de ítrio nano são de grande importância para a produção de células de combustível, células eletrolíticas e sensores de gás que exigem alta solubilidade em hidrogênio. Além disso, o óxido de ítrio nano também é usado como material resistente à pulverização em alta temperatura, diluente de combustível de reator atômico, aditivo de material de ímã permanente e absorvedor na indústria eletrônica.

Além do exposto acima, os nanoóxidos de terras raras também podem ser usados em materiais de vestuário para cuidados com a saúde humana e proteção ambiental. A partir das unidades de pesquisa atuais, todos eles têm certas direções: anti-radiação ultravioleta; A poluição do ar e a radiação ultravioleta são propensas a doenças de pele e câncer de pele; A prevenção da poluição dificulta a aderência de poluentes às roupas; Também está sendo estudado na direção de anti-conservação térmica. Como o couro é duro e fácil de envelhecer, é mais propenso a mofo em dias chuvosos. O couro pode ser amaciado pelo branqueamento com nanoóxido de cério de terras raras, que não é fácil de envelhecer e mofar, e é confortável de usar. Nos últimos anos, os materiais de nano-revestimento também têm sido o foco da pesquisa de nanomateriais, e a principal pesquisa se concentra em revestimentos funcionais. Y2O3 com 80 nm nos Estados Unidos pode ser usado como revestimento de blindagem infravermelha. A eficiência de reflexão de calor é muito alta. CeO2 tem alto índice de refração e alta estabilidade. Quando o óxido de ítrio de terras raras nano, o óxido de lantânio nano e o pó de óxido de cério nano são adicionados ao revestimento, a parede externa pode resistir ao envelhecimento, porque o revestimento da parede externa é fácil de envelhecer e cair porque a tinta é exposta à luz solar e aos raios ultravioleta por um longo tempo, e pode resistir aos raios ultravioleta após a adição de óxido de cério e óxido de ítrio. Além disso, seu tamanho de partícula é muito pequeno, e o óxido de cério nano é usado como absorvedor ultravioleta, que deve ser usado para prevenir o envelhecimento de produtos plásticos devido à irradiação ultravioleta, tanques, automóveis, navios, tanques de armazenamento de petróleo, etc., o que pode proteger melhor grandes outdoors externos e prevenir mofo, umidade e poluição para revestimentos de paredes internas. Devido ao seu pequeno tamanho de partícula, a poeira não é fácil de grudar na parede. E pode ser esfregado com água. Ainda há muitos usos de óxidos de terras raras nano a serem mais pesquisados e desenvolvidos, e sinceramente esperamos que ele tenha um futuro mais brilhante.