AПоширена метафора полягає в тому, що якщо нафта — це кров промисловості, то рідкісноземельні елементи — це вітамін промисловості.
Рідкісноземельні елементи – це абревіатура групи металів. Рідкісноземельні елементи (РЗЕ) відкриваються один за одним з кінця 18 століття. У періодичній таблиці хімічних елементів існує 17 видів РЗЕ, включаючи 15 лантаноїдів – лантан (La), церій (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), прометій (Pm) тощо. Наразі вони широко використовуються в багатьох галузях, таких як електроніка, нафтохімія та металургія. Майже кожні 3-5 років вчені можуть відкрити нові способи використання рідкісноземельних елементів, і кожен шостий винахід не можна відокремити від рідкісноземельних елементів.
Китай багатий на рідкісноземельні корисні копалини, посідаючи перше місце у трьох країнах світу: перше місце за запасами ресурсів, що становить близько 23%; перше місце за обсягом виробництва, що становить від 80% до 90% світового обсягу рідкісноземельних товарів; перше місце за обсягом продажів, при цьому від 60% до 70% рідкісноземельних продуктів експортується за кордон. Водночас Китай є єдиною країною, яка може постачати всі 17 видів рідкісноземельних металів, особливо середні та важкі рідкісноземельні метали, що мають видатне військове використання. Частка Китаю є заздрісною.
RНаша земля є цінним стратегічним ресурсом, відомим як «промисловий глутамат натрію» та «матір'ю нових матеріалів», і широко використовується в передовій науці і техніці, а також у військовій промисловості. За даними Міністерства промисловості та інформаційних технологій, функціональні матеріали, такі як постійні магніти з рідкоземельних елементів, люмінесценція, зберігання водню та каталіз, стали незамінною сировиною для високотехнологічних галузей, таких як виробництво передового обладнання, нова енергетика та нові галузі промисловості. Вона також широко використовується в електроніці, нафтохімічній промисловості, металургії, машинобудуванні, новій енергетиці, легкій промисловості, захисті навколишнього середовища, сільському господарстві тощо.
Ще в 1983 році Японія запровадила систему стратегічних резервів рідкісних мінералів, і 83% її вітчизняних рідкісноземельних елементів надходило з Китаю.
Знову подивіться на Сполучені Штати, їхні запаси рідкісноземельних елементів поступаються лише Китаю, але їхні рідкісноземельні елементи – це всі легкі рідкісноземельні елементи, які поділяються на важкі рідкісноземельні елементи та легкі рідкісноземельні елементи. Важкі рідкісноземельні елементи дуже дорогі, а легкі рідкісноземельні елементи неекономічні у видобутку, тому фахівці галузі перетворюють їх на підроблені рідкісноземельні елементи. 80% імпорту рідкісноземельних елементів до США надходить з Китаю.
Товариш Ден Сяопін колись сказав: «На Близькому Сході є нафта, а в Китаї є рідкісноземельні елементи». Наслідок його слів очевидний. Рідкісноземельні елементи — це не лише необхідний «глутамат натрію» для 1/5 високотехнологічної продукції у світі, але й потужний козирь для Китаю за столом світових переговорів у майбутньому. Захист та науково використання рідкісноземельних ресурсів — це національна стратегія, до якої закликають багато людей з високими ідеалами останніми роками, щоб запобігти сліпому продажу та експорту дорогоцінних рідкісноземельних ресурсів до західних країн. У 1992 році Ден Сяопін чітко заявив про статус Китаю як великої країни з рідкісноземельними елементами.
Список застосувань 17 рідкісноземельних елементів
1 лантан використовується в легованих матеріалах та сільськогосподарських плівках
Церій широко використовується в автомобільному склі
3 празеодим широко використовується в керамічних пігментах
Неодим широко використовується в аерокосмічних матеріалах
5 тарілок забезпечують допоміжну енергію для сателітів
Застосування 6 самарію в атомному енергетичному реакторі
7 лінз та рідкокристалічних дисплеїв для виробництва європію
Гадоліній 8 для медичної магнітно-резонансної томографії
9-тербій використовується в регуляторі крила літака
10 ербію використовується в лазерних далекомірах у військовій справі
11 диспрозій використовується як джерело світла для плівки та друку
12 гольмій використовується для виготовлення пристроїв оптичного зв'язку
13 Тулій використовується для клінічної діагностики та лікування пухлин
14 ітербієва добавка для елемента комп'ютерної пам'яті
Застосування 15-лютецію в технології енергетичних акумуляторів
16 Ітрій виготовляє дроти та компоненти авіаційних сил
Скандій часто використовується для виготовлення сплавів
Деталі такі:
1
Лантанум (LA)
Під час війни в Перській затоці прилад нічного бачення з рідкоземельним елементом лантаном став переважним джерелом постачання для американських танків. На зображенні вище показано порошок хлориду лантану.(Карта даних)
Лантан широко використовується в п'єзоелектричних матеріалах, електротермічних матеріалах, термоелектричних матеріалах, магніторезистивних матеріалах, люмінесцентних матеріалах (синій порошок), матеріалах для зберігання водню, оптичному склі, лазерних матеріалах, різних сплавах тощо. Лантан також використовується в каталізаторах для приготування багатьох органічних хімічних продуктів. Вчені назвали лантан «суперкальцієм» за його вплив на сільськогосподарські культури.
2
Церій (CE)
Церій може використовуватися як каталізатор, дуговий електрод та спеціальне скло. Церієвий сплав стійкий до високої температури та може бути використаний для виготовлення деталей реактивного двигуна.(Карта даних)
(1) Церій, як добавка до скла, може поглинати ультрафіолетові та інфрачервоні промені та широко використовується в автомобільному склі. Він може не тільки запобігати ультрафіолетовим променям, але й знижувати температуру всередині автомобіля, щоб заощаджувати електроенергію для кондиціонування повітря. З 1997 року церій додають до всього автомобільного скла в Японії. У 1996 році в автомобільному склі було використано щонайменше 2000 тонн церію, а в Сполучених Штатах — понад 1000 тонн.
(2) Наразі церій використовується в каталізаторах очищення вихлопних газів автомобілів, що може ефективно запобігати потраплянню великої кількості вихлопних газів автомобілів у повітря. Споживання церію в Сполучених Штатах становить третину від загального споживання рідкоземельних елементів.
(3) Сульфід церію можна використовувати в пігментах замість свинцю, кадмію та інших металів, шкідливих для навколишнього середовища та людини. Його можна використовувати для фарбування пластмас, покриттів, чорнил та паперової промисловості. Наразі провідною компанією є французька Rhone Planck.
(4) CE: Лазерна система LiSAF – це твердотільний лазер, розроблений у Сполучених Штатах. Його можна використовувати для виявлення біологічної зброї та ліків шляхом моніторингу концентрації триптофану. Церій широко використовується в багатьох галузях. Майже всі рідкісноземельні елементи містять церій. Наприклад, полірувальний порошок, матеріали для зберігання водню, термоелектричні матеріали, церій-вольфрамові електроди, керамічні конденсатори, п'єзоелектрична кераміка, церій-карбід-кремнієві абразиви, сировина для паливних елементів, бензинові каталізатори, деякі постійні магнітні матеріали, різні леговані сталі та кольорові метали.
3
Празеодим (PR)
Празеодим-неодимовий сплав
(1) Празеодим широко використовується в будівельній кераміці та кераміці повсякденного вжитку. Його можна змішувати з керамічною глазур'ю для отримання кольорової глазурі, а також використовувати як підглазурний пігмент. Пігмент світло-жовтого кольору з чистим та елегантним кольором.
(2) Використовується для виготовлення постійних магнітів. Використання дешевого празеодиму та неодиму замість чистого неодиму для виготовлення матеріалу постійного магніту, очевидно, покращує його стійкість до кисню та механічні властивості, і його можна переробляти на магніти різної форми. Він широко використовується в різних електронних пристроях та двигунах.
(3) Використовується в каталітичному крекінгу нафти. Активність, селективність та стабільність каталізатора можна покращити, додавши збагачений празеодим та неодим до молекулярного сита цеоліту Y для приготування каталізатора крекінгу нафти. Китай почав вводити його в промислове використання в 1970-х роках, і споживання зростає.
(4) Празеодим також можна використовувати для абразивного полірування. Крім того, празеодим широко використовується в галузі оптичних волокон.
4
Неодим (й)
Чому танк M1 можна знайти першим? Танк оснащений лазерним далекоміром Nd:YAG, який може досягати дальності майже 4000 метрів за ясного денного світла.(Карта даних)
З появою празеодиму з'явився неодим. Поява неодиму активізувала галузь рідкісноземельних елементів, відіграла важливу роль у ній та вплинула на ринок рідкісноземельних елементів.
Неодим протягом багатьох років став гарячою точкою на ринку завдяки своєму унікальному положенню в галузі рідкісноземельних елементів. Найбільшим споживачем неодимового металу є постійний магніт NdFeB. Поява постійних магнітів NdFeB внесла нову енергію у високотехнологічну галузь рідкісноземельних елементів. Магніт NdFeB називають «королем постійних магнітів» завдяки його високій магнітній енергії. Він широко використовується в електроніці, машинобудуванні та інших галузях промисловості завдяки своїм чудовим характеристикам. Успішна розробка альфа-магнітного спектрометра свідчить про те, що магнітні властивості магнітів NdFeB у Китаї вийшли на світовий рівень. Неодим також використовується в кольорових металах. Додавання 1,5-2,5% неодиму до магнієвого або алюмінієвого сплаву може покращити високотемпературні характеристики, герметичність та корозійну стійкість сплаву. Широко використовується як аерокосмічний матеріал. Крім того, легований неодимом ітрій-алюмінієвий гранат виробляє короткохвильовий лазерний промінь, який широко використовується в промисловості для зварювання та різання тонких матеріалів товщиною менше 10 мм. У медицині Nd:YAG-лазер використовується для видалення хірургічних ушкоджень або дезінфекції ран замість скальпеля. Неодим також використовується для фарбування скла та керамічних матеріалів, а також як добавка до гумових виробів.
5
Тролій (Pm)
Тулій — штучний радіоактивний елемент, що виробляється ядерними реакторами (карта даних)
(1) може використовуватися як джерело тепла. Забезпечує допоміжну енергію для виявлення вакууму та штучного супутника.
(2)Pm147 випромінює низькоенергетичні β-промені, які можна використовувати для виготовлення батарейок для тарілок. Як джерело живлення для приладів наведення ракет та годинників. Цей тип батарейок має невеликі розміри та може використовуватися безперервно протягом кількох років. Крім того, прометій також використовується в портативних рентгенівських приладах, для приготування люмінофора, вимірювання товщини та маячкових лампах.
6
Самарій (Sm)
Металевий самарій (карта даних)
Sm має світло-жовтий колір і є сировиною для постійних магнітів Sm-Co, а магніт Sm-Co є найдавнішим рідкоземельним магнітом, що використовується в промисловості. Існує два види постійних магнітів: система SmCo5 та система Sm2Co17. На початку 1970-х років була винайдена система SmCo5, а система Sm2Co17 була винайдена пізніше. Зараз пріоритет надається останній. Чистота оксиду самарію, що використовується в кобальтових магнітах самарію, не повинна бути надто високою. Враховуючи вартість, його використовують переважно в близько 95% продукції. Крім того, оксид самарію також використовується в керамічних конденсаторах та каталізаторах. Крім того, самарій має ядерні властивості, що дозволяє його використовувати як конструкційний матеріал, захисний матеріал та контрольний матеріал для атомних реакторів, що дозволяє безпечно використовувати величезну енергію, що генерується в результаті ядерного поділу.
7
Європій (Eu)
Порошок оксиду європію (карта даних)
Оксид європію здебільшого використовується для виготовлення люмінофорів (карта даних)
У 1901 році Ежен-Антоле Демарке відкрив новий елемент із «самарію» під назвою європіум. Ймовірно, його назва походить від слова «Європа». Оксид європіуму здебільшого використовується для виготовлення флуоресцентного порошку. Eu3+ використовується як активатор червоного люмінофора, а Eu2+ – як синього. Зараз Y2O2S:Eu3+ є найкращим люмінофором за світловою ефективністю, стабільністю покриття та вартістю переробки. Крім того, він широко використовується завдяки вдосконаленню технологій, таких як підвищення світлової ефективності та контрастності. Оксид європіуму також використовується як люмінофор зі стимульованим випромінюванням для нової рентгенівської медичної діагностичної системи в останні роки. Оксид європіуму також може використовуватися для виготовлення кольорових лінз та оптичних фільтрів, для магнітних накопичувачів повітряних бульбашок, він також може продемонструвати свої переваги в керуючих матеріалах, захисних матеріалах та конструкційних матеріалах атомних реакторів.
8
Гадоліній (Gd)
Гадоліній та його ізотопи є найефективнішими поглиначами нейтронів і можуть бути використані як інгібітори ядерних реакторів. (карта даних)
(1) Його водорозчинний парамагнітний комплекс може покращити сигнал ЯМР-візуалізації людського тіла під час медичного лікування.
(2) Його оксид сірки може бути використаний як матрична сітка осцилографічної трубки та рентгенівського екрана зі спеціальною яскравістю.
(3) Гадоліній у гадолінієвому галієвому гранаті є ідеальним окремим субстратом для бульбашкової пам'яті.
(4) Його можна використовувати як тверде магнітне холодильне середовище без обмеження циклу Камота.
(5) Його використовують як інгібітор для контролю рівня ланцюгової реакції на атомних електростанціях з метою забезпечення безпеки ядерних реакцій.
(6) Використовується як добавка до самарій-кобальтового магніту, щоб гарантувати, що продуктивність не змінюється з температурою.
9
Тербій (Tb)
Порошок оксиду тербію (карта даних)
Застосування тербію здебільшого стосується високотехнологічної галузі, яка є передовим проектом з високими та наукоємними ресурсами, а також проектом зі значними економічними вигодами та привабливими перспективами розвитку.
(1) Люмінофори використовуються як активатори зеленого порошку в триколірних люмінофорах, таких як фосфатна матриця, активована тербієм, силікатна матриця, активована тербієм, та церій-магнієва алюмінатна матриця, активована тербієм, які всі випромінюють зелене світло у збудженому стані.
(2) Магнітооптичні матеріали для зберігання інформації. В останні роки тербієві магнітооптичні матеріали досягли масштабів масового виробництва. Магнітооптичні диски, виготовлені з аморфних плівок Tb-Fe, використовуються як елементи комп'ютерної пам'яті, а ємність зберігання збільшується в 10~15 разів.
(3) Магнітооптичне скло, тербійвмісне обертальне скло Фарадея, є ключовим матеріалом для виготовлення ротаторів, ізоляторів та ануляторів, які широко використовуються в лазерній технології. Зокрема, розробка терфенолу відкрила нове застосування терфенолу, нового матеріалу, відкритого в 1970-х роках. Половина цього сплаву складається з тербію та диспрозію, іноді з гольмієм, а решта - заліза. Сплав був вперше розроблений лабораторією Еймса в Айові, США. Коли терфенол поміщають у магнітне поле, його розмір змінюється більше, ніж у звичайних магнітних матеріалів, що може забезпечити точні механічні рухи. Тербій-диспрозій-залізо спочатку в основному використовується в гідролокаторах, а зараз широко використовується в багатьох галузях. Від систем впорскування палива, керування рідинними клапанами, мікропозиціонування до механічних приводів, механізмів та регуляторів крил для космічних телескопів літаків.
10
Ді (Ді)
Металевий диспрозій (карта даних)
(1) Як добавка до постійних магнітів NdFeB, додавання приблизно 2~3% диспрозію до цього магніту може покращити його коерцитивну силу. У минулому попит на диспрозій був невеликим, але зі зростанням попиту на магніти NdFeB він став необхідним добавковим елементом, і його ступінь має становити приблизно 95~99,9%, і попит також швидко зростав.
(2) Диспрозій використовується як активатор люмінофора. Тривалентний диспрозій є перспективним активуючим іоном триколірних люмінесцентних матеріалів з одним люмінесцентним центром. Він складається переважно з двох смуг випромінювання, одна з яких випромінює жовте світло, інша — синє світло. Люмінесцентні матеріали, леговані диспрозієм, можна використовувати як триколірні люмінофори.
(3) Диспрозій є необхідною металевою сировиною для отримання сплаву терфенолу в магнітострикційному сплаві, який може реалізувати деякі точні механічні рухи. (4) Металевий диспрозій може бути використаний як магнітооптичний запам'ятовуючий матеріал з високою швидкістю запису та чутливістю зчитування.
(5) Робочою речовиною, що використовується у виробництві диспрозієвих ламп, є йодид диспрозію, який має такі переваги, як висока яскравість, гарний колір, висока колірна температура, малий розмір, стабільна дуга тощо, і використовується як джерело світла для плівки та друку.
(6) Диспрозій використовується для вимірювання енергетичного спектру нейтронів або як поглинач нейтронів в атомній енергетиці завдяки великій площі поперечного перерізу захоплення нейтронів.
(7)Dy3Al5O12 також може бути використаний як магнітна робоча речовина для магнітного охолодження. З розвитком науки і техніки сфери застосування диспрозію будуть постійно розширюватися та посилюватися.
11
Гольмій (Ho)
Сплав Ho-Fe (карта даних)
Наразі сфера застосування заліза потребує подальшого розвитку, а споживання не дуже велике. Нещодавно Науково-дослідний інститут рідкісноземельних металів Баотоуської сталі застосував технологію очищення за високої температури та високого вакууму дистиляції та розробив високочистий метал Qin Ho/>RE>99,9% з низьким вмістом нерідкоземельних домішок.
Наразі основними сферами використання замків є:
(1) Як добавка до металогалогенної лампи, металогалогенна лампа є різновидом газорозрядної лампи, розробленої на основі ртутної лампи високого тиску, і її характеристика полягає в тому, що колба заповнена різними галогенідами рідкоземельних елементів. Наразі в основному використовуються йодиди рідкоземельних елементів, які випромінюють різні спектральні лінії під час газового розряду. Робочою речовиною, що використовується в залізній лампі, є йодид цинію. У зоні дуги можна отримати вищу концентрацію атомів металу, що значно підвищує ефективність випромінювання.
(2) Залізо може бути використане як добавка для запису заліза або мільярда алюмінієвого гранату
(3) Алюмінієвий гранат (Ho:YAG), легований хіном, може випромінювати лазер з довжиною хвилі 2 мкм, а коефіцієнт поглинання лазера з довжиною хвилі 2 мкм тканинами людини високий, майже на три порядки вищий, ніж у Hd:YAG. Тому використання лазера Ho:YAG для медичних операцій може не тільки підвищити ефективність та точність операції, але й зменшити площу термічного пошкодження. Вільний промінь, що генерується блокувальним кристалом, може видаляти жир без надмірного нагрівання. Повідомляється, що лікування глаукоми за допомогою w-лазеру в Сполучених Штатах може зменшити біль під час операції, щоб зменшити термічне пошкодження здорових тканин. Рівень лазерного кристала з довжиною хвилі 2 мкм у Китаї досяг міжнародного рівня, тому необхідно розробляти та виробляти такий лазерний кристал.
(4) Невелику кількість Cr також можна додати до магнітострикційного сплаву Terfenol-D для зменшення зовнішнього поля, необхідного для намагнічування насичення.
(5) Крім того, леговане залізом волокно може бути використане для виготовлення волоконних лазерів, волоконних підсилювачів, волоконних датчиків та інших оптичних комунікаційних пристроїв, які відіграватимуть важливішу роль у сучасному швидкому волоконно-оптичному зв'язку.
12
Ербій (ЕР)
Порошок оксиду ербію (інформаційна таблиця)
(1) Випромінювання світла Er3+ при 1550 нм має особливе значення, оскільки ця довжина хвилі розташована на найменших втратах оптичного волокна в оптичному зв'язку. Після збудження світлом 980 нм та 1480 нм, іон-приманка (Er3+) переходить з основного стану 4115/2 у високоенергетичний стан 4I13/2. Коли Er3+ з високоенергетичного стану повертається до основного стану, він випромінює світло з довжиною хвилі 1550 нм. Кварцове волокно може пропускати світло різної довжини хвилі. Однак коефіцієнт оптичного ослаблення в діапазоні 1550 нм є найнижчим (0,15 дБ/км), що майже дорівнює нижній межі коефіцієнта ослаблення. Тому оптичні втрати волоконно-оптичного зв'язку мінімальні, коли воно використовується як сигнальне світло при 1550 нм. Таким чином, якщо відповідну концентрацію приманки змішати з відповідною матрицею, підсилювач може компенсувати втрати в системі зв'язку за лазерним принципом. Тому в телекомунікаційній мережі, яка потребує підсилення оптичного сигналу 1550 нм, волоконний підсилювач, легований приманкою, є важливим оптичним пристроєм. Наразі волоконний підсилювач, легований приманкою, комерціалізований. Повідомляється, що для того, щоб уникнути непотрібного поглинання, кількість легованих речовин в оптичному волокні становить від десятків до сотень ppm. Швидкий розвиток волоконно-оптичного зв'язку відкриє нові сфери застосування.
(2) (2) Крім того, легований лазерний кристал приманки та його вихідні лазери 1730 нм та 1550 нм безпечні для людського ока, мають хороші характеристики пропускання через атмосферу, сильну проникність крізь дим на полі бою, гарний захист, їх нелегко виявити ворогу, а контрастність випромінювання військових цілей висока. Його було перетворено на портативний лазерний далекомір, безпечний для людського ока у військових цілях.
(3) (3) Er3+ можна додавати до скла для виготовлення лазерного матеріалу на основі рідкоземельного скла, який є твердим лазерним матеріалом з найбільшою енергією вихідного імпульсу та найвищою вихідною потужністю.
(4) Er3+ також може бути використаний як активний іон у матеріалах для апконверсійних лазерів на основі рідкісноземельних елементів.
(5) (5) Крім того, приманку також можна використовувати для знебарвлення та фарбування скляних та кришталевих склянок.
13
Тулій (TM)
Після опромінення в ядерному реакторі тулій утворює ізотоп, здатний випромінювати рентгенівське випромінювання, яке можна використовувати як портативне джерело рентгенівського випромінювання.(Карта даних)
(1)TM використовується як джерело випромінювання портативного рентгенівського апарату. Після опромінення в ядерному реакторі,TMвиробляє вид ізотопу, який може випромінювати рентгенівське випромінювання, яке можна використовувати для створення портативного опромінювача крові. Такий радіометр може перетворювати ю-169 наTM-170 під дією високого та середнього пучка, а також випромінюють рентгенівське випромінювання для опромінення крові та зменшення кількості лейкоцитів. Саме ці лейкоцити викликають відторгнення трансплантованих органів, щоб зменшити раннє відторгнення органів.
(2) (2)TMтакож може бути використаний у клінічній діагностиці та лікуванні пухлин завдяки високій спорідненості до пухлинної тканини, важкі рідкоземельні елементи більш сумісні, ніж легкі, особливо спорідненість Yu є найбільшою.
(3) (3) Рентгенівський сенсибілізатор Laobr: br (синій) використовується як активатор у люмінофорі рентгенівського сенсибілізуючого екрана для підвищення оптичної чутливості, тим самим зменшуючи вплив та шкоду рентгенівського випромінювання на людину. Доза опромінення становить 50%, що має важливе практичне значення в медичному застосуванні.
(4) (4) Металогалогенну лампу можна використовувати як добавку в новому джерелі освітлення.
(5) (5) Tm3+ можна додавати до скла для виготовлення лазерного матеріалу на основі рідкоземельного скла, який є твердотільним лазерним матеріалом з найбільшим вихідним імпульсом та найвищою вихідною потужністю. Tm3+ також можна використовувати як активаційний іон у лазерних матеріалах з апконверсією рідкоземельних металів.
14
Ітербій (Yb)
Металевий ітербій (карта даних)
(1) Як теплозахисний покривний матеріал. Результати показують, що дзеркало може покращити корозійну стійкість електроосадженого цинкового покриття, а розмір зерна покриття з дзеркалом менший, ніж у покриття без дзеркала.
(2) Як магнітострикційний матеріал. Цей матеріал має характеристики гігантської магнітострикції, тобто розширення в магнітному полі. Сплав в основному складається з дзеркального/феритового сплаву та диспрозій/феритового сплаву, а також певна частка марганцю додається для створення гігантської магнітострикції.
(3) Дзеркальний елемент, що використовується для вимірювання тиску. Експерименти показують, що чутливість дзеркального елемента висока в каліброваному діапазоні тиску, що відкриває новий шлях застосування дзеркала у вимірюванні тиску.
(4) Пломбування порожнин молярів на основі смоли для заміни срібної амальгами, яка зазвичай використовувалася в минулому.
(5) Японські вчені успішно завершили створення лазера на основі ванадієвого батового граната з легованим дзеркалом, що має велике значення для подальшого розвитку лазерної технології. Крім того, дзеркало також використовується для виробництва порошкового активатора флуоресцентних матеріалів, радіокераміки, добавок до елементів пам'яті електронних комп'ютерів (магнітних бульбашок), флюсу зі скловолокна та добавок до оптичного скла тощо.
15
Лютецій (Lu)
Порошок оксиду лютецію (карта даних)
Кристал силікату лютецію ітрію (карта даних)
(1) виготовляють деякі спеціальні сплави. Наприклад, алюмінієвий сплав лютецію можна використовувати для нейтронно-активаційного аналізу.
(2) Стабільні нукліди лютецію відіграють каталітичну роль у крекінгу нафти, алкілуванні, гідруванні та полімеризації.
(3) Додавання залізо-ітрієвого або алюмінієво-ітрієвого гранату може покращити деякі властивості.
(4) Сировина для магнітного резервуара-бульбашки.
(5) Композитний функціональний кристал, легований лютецієм алюміній-ітрій-неодимовий тетраборат, належить до технічної галузі вирощування кристалів охолодженням сольового розчину. Експерименти показують, що легований лютецієм кристал NYAB перевершує кристал NYAB за оптичною однорідністю та лазерними характеристиками.
(6) Було виявлено, що лютецій має потенційне застосування в електрохромних дисплеях та низьковимірних молекулярних напівпровідниках. Крім того, лютецій також використовується в технології енергетичних акумуляторів та як активатор люмінофора.
16
Ітрій (y)
Ітрій широко використовується, ітрій-алюмінієвий гранат може бути використаний як лазерний матеріал, ітрій-залізний гранат використовується для мікрохвильової технології та передачі акустичної енергії, а легований європієм ванадат ітрію та легований європієм оксид ітрію використовуються як люмінофори для кольорових телевізорів. (карта даних)
(1) Добавки для сталі та кольорових сплавів. Сплав FeCr зазвичай містить 0,5-4% ітрію, що може підвищити стійкість до окислення та пластичність цих нержавіючих сталей; Комплексні властивості сплаву MB26, очевидно, покращуються шляхом додавання належної кількості змішаних рідкоземельних елементів, багатих на ітрій, які можуть замінити деякі середньоміцні алюмінієві сплави та використовуватися в напружених компонентах літаків. Додавання невеликої кількості рідкоземельних елементів, багатих на ітрій, до сплаву Al-Zr може покращити провідність цього сплаву; Цей сплав використовується більшістю заводів з виробництва дроту в Китаї. Додавання ітрію до мідного сплаву покращує провідність та механічну міцність.
(2) Для розробки деталей двигуна можна використовувати керамічний матеріал на основі нітриду кремнію, що містить 6% ітрію та 2% алюмінію.
(3) Лазерний промінь Nd:Y:Al:Granat потужністю 400 Вт використовується для свердління, різання та зварювання великогабаритних компонентів.
(4) Екран електронного мікроскопа, виготовлений з монокристалів гранату Y-Al, має високу яскравість флуоресценції, низьке поглинання розсіяного світла, а також добру стійкість до високих температур і механічного зносу.
(5) Високоітрієвий конструкційний сплав, що містить 90% ітрію, може використовуватися в авіації та інших сферах, що вимагають низької щільності та високої температури плавлення.
(6) Легований ітрієм високотемпературний протонпровідний матеріал SrZrO3, який зараз привертає значну увагу, має велике значення для виробництва паливних елементів, електролітичних елементів та газових сенсорів, що потребують високої розчинності водню. Крім того, ітрій також використовується як високотемпературний напилюваний матеріал, розріджувач для палива атомних реакторів, добавка до постійних магнітних матеріалів та геттер в електронній промисловості.
17
Скандій (Sc)
Металевий скандій (карта даних)
Порівняно з елементами ітрію та лантаноїдів, скандій має особливо малий іонний радіус та особливо слабку лужність гідроксиду. Тому, коли скандій та рідкоземельні елементи змішуються разом, скандій першим випадає в осад при обробці аміаком (або надзвичайно розбавленим лугом), тому його можна легко відокремити від рідкоземельних елементів методом «фракційного осадження». Іншим методом є використання поляризаційного розкладання нітрату для розділення. Нітрат скандію найлегше розкладається, що дозволяє досягти мети розділення.
Sc можна отримати електролізом. ScCl3, KCl та LiCl спільно плавляться під час рафінування скандію, а розплавлений цинк використовується як катод для електролізу, завдяки чому скандій осаджується на цинковому електроді, а потім цинк випаровується для отримання скандію. Крім того, скандій легко відновлюється під час переробки руди для отримання уранових, торієвих та лантаноїдних елементів. Комплексне відновлення пов'язаного скандію з вольфрамової та олов'яної руди також є одним з важливих джерел скандію. Скандій є...переважно у тривалентному стані у сполуці, яка легко окислюється до Sc2O3 на повітрі та втрачає свій металевий блиск і перетворюється на темно-сірий колір.
Основні способи використання скандію:
(1) Скандій може реагувати з гарячою водою, виділяючи водень, а також розчинний у кислоті, тому він є сильним відновником.
(2) Оксид та гідроксид скандію є лише лужними речовинами, але їхня сольова зола майже не гідролізується. Хлорид скандію — це білі кристали, розчинні у воді та розпливчасті на повітрі. (3) У металургійній промисловості скандій часто використовується для виготовлення сплавів (добавок до сплавів) з метою покращення міцності, твердості, жаростійкості та експлуатаційних характеристик сплавів. Наприклад, додавання невеликої кількості скандію до розплавленого заліза може значно покращити властивості чавуну, тоді як додавання невеликої кількості скандію до алюмінію може покращити його міцність та жаростійкість.
(4) В електронній промисловості скандій може використовуватися для виготовлення різних напівпровідникових приладів. Наприклад, застосування сульфіту скандію в напівпровідниках привернуло увагу в країні та за кордоном, а ферит, що містить скандій, також є перспективним...комп'ютерні магнітні осердя.
(5) У хімічній промисловості сполука скандію використовується як агент дегідрування та дегідратації спирту, який є ефективним каталізатором для виробництва етилену та хлору з відпрацьованої соляної кислоти.
(6) У скляній промисловості можна виготовляти спеціальні скла, що містять скандій.
(7) У галузі виробництва електричних джерел світла скандієві та натрієві лампи, виготовлені зі скандію та натрію, мають переваги високої ефективності та позитивного кольору світла.
(8) Скандій існує в природі у формі 45Sc. Крім того, існує дев'ять радіоактивних ізотопів скандію, а саме 40~44Sc та 46~49Sc. Серед них 46Sc, як трасер, використовується в хімічній промисловості, металургії та океанографії. У медицині за кордоном є фахівці, які вивчають використання 46Sc для лікування раку.
Час публікації: 04 липня 2022 р.