稀土在功能材料中的应用
稀土功能材料的制备与应用
稀土功能材料的制备与应用稀土功能材料是一种具有特殊功能的材料,由稀土元素组成,广泛应用于电子、光电、磁性、催化等领域。
本文将探讨稀土功能材料的制备方法以及在不同应用领域的应用。
1. 稀土功能材料的制备方法稀土功能材料的制备主要通过物理、化学和生物方法。
其中,物理方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法和气相沉积法。
沉淀法是较为常见的制备方法,通过混合适量的稀土溶液和沉淀剂,在适当的条件下形成沉淀,经过分离、洗涤和干燥等步骤制得稀土功能材料。
溶胶-凝胶法是一种溶液凝胶形成材料的方法,通过混合稀土溶液和凝胶剂,在适当温度下形成凝胶,然后通过热处理得到稀土功能材料。
气相沉积法是通过在高温下使气态稀土在基底上沉积形成材料。
化学方法包括水热合成、溶剂热法和溶胶-凝胶法等。
生物方法则是利用生物体提取稀土元素,通过后续处理得到稀土功能材料。
2. 稀土功能材料在电子领域的应用稀土元素的特殊电子结构赋予了稀土功能材料在电子领域中的重要应用价值。
稀土功能材料常用于制备发光二极管(LED)、太阳能电池和薄膜晶体管等器件。
例如,稀土离子在LED器件中起到发光剂的作用,通过不同的稀土元素组合,可以实现不同颜色的发光效果。
稀土功能材料还可用于电池材料,提高电池的能量密度和循环寿命。
3. 稀土功能材料在光电领域的应用稀土功能材料在光电领域中具有广泛的应用,例如在激光技术、光传感器和光纤通信等领域。
稀土功能材料可用于制备激光材料,通过适当的离子掺杂和晶体结构设计,可以实现不同波长的激光发射。
在光传感器方面,稀土功能材料还可用于制备高灵敏度的光传感器,广泛应用于环境监测、生物传感和安防等领域。
4. 稀土功能材料在磁性领域的应用稀土功能材料在磁性领域中具有重要的应用价值。
稀土磁体是目前应用最广泛的磁性材料之一,用于制备永磁材料和磁记录材料等。
稀土磁体具有高矫顽力和高矫顽力的特点,可用于制备小型和高性能的电机、声学设备和磁存储器等。
总之,稀土功能材料的制备和应用涉及广泛的领域,为电子、光电、磁性、催化等行业的发展做出了重要贡献。
稀土在结构陶瓷材料和功能陶瓷中的应用有哪些?
稀土在结构陶瓷材料和功能陶瓷中的应用有哪些?稀土及稀土氧化物在陶瓷材料中的应用,主要是作为添加物来改进陶瓷材料的烧结性、致密性、显微结构和晶相组成等,从而在极大程度上改善了它们的力学、电学、光学或热学性能,以满足不同场合下使用的陶瓷材料的性能要求。
本文简要综述了稀土氧化物在结构陶瓷材料和功能陶瓷中的应用。
1 稀土氧化物在陶瓷材料中的作用机理2 稀土氧化物在结构陶瓷材料中的应用结构陶瓷是指晶粒间主要是离子键和共价键的一类陶瓷材料,具有良好的力学性、高温性和生物相容性等。
结构陶瓷在日常生活中应用很普遍,目前已向航空航天、能源环保和大中型集成电路等高技术领域拓展。
2.1 氧化物陶瓷氧化物陶瓷是指陶瓷中含有氧原子的陶瓷,或高于二氧化硅(SiO2:熔点1730℃)晶体熔点的各种简单氧化物形成的陶瓷。
氧化物陶瓷具有良好的物理化学性质,电导率大小与温度成反比。
氧化物陶瓷常作为耐热、耐磨损和耐腐蚀陶瓷,应用在化工、电子和航天等领域。
2.1.1 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷被广泛用于制造电路板、真空器件和半导体集成电路陶瓷封装管壳等。
为了获得性能良好的陶瓷,需要细化晶粒并使其以等轴晶分布,降低陶瓷的气孔率,提高致密度,最好能达到或接近理论密度。
氧化铝陶瓷的烧结温度高,烧制原料高纯氧化铝价格也高,限制了其在部分领域的推广及应用。
研究表明,稀土氧化物的加入可与基体氧化物形成液相或固溶体,降低烧结温度,改善其力学性能。
常用的稀土氧化物添加剂有Dy2O3、Y2O3、La2O3、CeO3、Sm2O3、Nd2O3、Tb4O7和Eu2O3等。
2.1.2 氧化锆陶瓷氧化锆(ZrO2)有单斜相、四方相和立方相三种晶型。
在一定温度下,氧化锆发生晶型转化时伴随体积膨胀和切应变,体积膨胀可能导致制品开裂。
氧化锆的熔点高,耐酸碱侵蚀能力强,化学稳定好,抗弯强度和断裂韧性很高。
三种晶型相互转化会伴随着体积的膨胀或收缩,导致性能不稳定,须采取稳定化措施。
稀土材料在磁性材料中的应用研究
稀土材料在磁性材料中的应用研究稀土材料作为一类重要的功能材料,广泛应用于磁性材料中,为其提供了独特的磁性能和物理特性。
本文将探讨稀土材料在磁性材料中的应用研究,从稀土材料的特性、磁性材料的性能以及应用案例等方面进行讨论。
一、稀土材料的特性稀土元素是指镧系元素,包括镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、铽(Tb)、钆(Gd)、铒(Er)等。
稀土材料具有较高的磁矩、良好的磁特性以及丰富的能级结构,这些特性使得稀土材料在磁性材料中有独特的应用价值。
稀土材料的稀有性使其取名为稀土。
稀土材料的最主要特性之一是其具有较高的磁矩。
稀土元素的电子结构决定了其具有较高的磁性,使得其能够在磁场中具有较强的磁化能力。
此外,稀土材料还具有优异的化学稳定性、电学特性以及良好的导磁性和磁各向异性,这些特性有助于稀土材料在磁性材料中展现出优异的性能。
二、磁性材料的性能磁性材料广泛应用于电子信息、磁记录、医疗检测等领域。
磁性材料的性能主要包括饱和磁化强度、剩余磁化强度、气隙磁化强度和磁化曲线等方面。
稀土材料的应用与其提供的磁矩有关,磁矩越大,磁性材料的性能就越好。
稀土材料在磁性材料中具有的一项重要应用是提高磁性材料的磁化强度。
稀土材料的高磁矩使得磁性材料能在外部磁场的作用下迅速达到饱和磁化,从而提高了磁性材料的磁化强度。
这种提高磁化强度的能力使得稀土材料在声音传播、电动机和变压器等设备中得到广泛应用。
三、应用案例1. 磁存储稀土材料在磁存储中发挥了重要作用。
磁存储材料是用于存储和读取信息的材料,其磁性能决定了存储器的性能。
稀土材料以其高磁矩和优异的磁导性能,使得磁存储器具有更高的存储密度和更低的磁场浓度,从而提高了磁存储器的稳定性和性能。
2. 磁共振成像磁共振成像(MRI)是一种常见的医学影像技术,用于检测人体内部的病理变化。
稀土材料作为MRI对比剂被广泛应用。
稀土材料在外部磁场的作用下可以产生强磁性信号,从而提高MRI的分辨率和对比度,帮助医生更准确地诊断病情。
稀土的用途和功能
稀土的用途和功能稀土是指在地壳中含量非常少的金属元素的总称,包括17种元素,如钍、镧、铕等。
虽然它们的含量很少,但是它们在现代科技和工业中扮演着非常重要的角色。
稀土具有多种用途和功能,以下将详细介绍一些主要的应用领域。
首先,稀土在电子产业中扮演着重要的角色。
由于稀土元素在电子能级结构中的特殊性质,它们被广泛应用于电子元器件制造中。
例如,镧和钕可用于制造磁体,使电子设备具有更高的性能;铽和镧可用于制造高压放电管,保证照明设备的高强度发光。
稀土的使用不仅提高了电子设备的性能,还延长了器件的寿命。
其次,稀土在环保技术中起着重要作用。
目前,环境污染越来越严重,稀土被广泛应用于相关环境治理技术中。
以稀土催化剂为例,它们可以降低汽车尾气中的有害排放物,减少空气污染和温室气体排放。
此外,稀土还可以用于废水处理,通过稀土复合材料对废水中的有害物质进行吸附和分解,达到净化水质的目的。
稀土也在冶金工业中发挥着重要的作用。
稀土在钢铁冶炼中作为添加剂,可以提高钢材的脆性和耐热性。
此外,稀土也被广泛应用于钢铁合金制造、真空冶炼和粉末冶金等方面,提高了冶金工业的生产效率和产品质量。
另外,稀土还在能源领域中具有重要作用。
稀土材料可以用于制造高温超导体,提高电能传输效率,从而减少能源损耗。
此外,稀土也被应用于制造太阳能电池和燃料电池等清洁能源设备,推动可再生能源的发展。
最后,稀土还在其他众多领域中有重要的应用。
它们可以用于制造光学玻璃和陶瓷材料,提高材料的硬度和透明度。
稀土还被广泛应用于生物医药、激光技术、涂料、化肥、玩具和珠宝等领域。
总之,稀土作为非常重要的战略资源,具有广泛的用途和功能。
它们在电子产业、环保技术、冶金工业、能源领域以及其他许多领域中扮演着不可替代的角色。
为了合理利用稀土资源和保护环境,人们需要加强稀土资源开发与利用的研究,推动稀土产业的发展和创新。
稀土功能材料
稀土功能材料稀土功能材料是一类具有特殊物理、化学性质和广泛应用前景的材料。
稀土元素是化学元素周期表中的一类元素,包括镧系元素和钪系元素。
它们在材料科学领域中具有重要的地位,因为它们具有独特的电子结构和磁性特性,可以被应用于光学、磁学、电子学等多个领域。
稀土功能材料在光学领域中有着广泛的应用。
稀土元素可以被用来制备各种发光材料,如氧化镓掺杂稀土发光材料、氧化铟掺杂稀土发光材料等。
这些发光材料可以被用于LED照明、显示器件、激光器件等领域,具有很高的应用价值。
此外,稀土元素还可以被用来制备光学玻璃、光学陶瓷等材料,用于制备各种光学器件。
在磁学领域中,稀土功能材料也发挥着重要的作用。
稀土元素具有很强的磁性,可以被用来制备各种永磁材料、软磁材料等。
永磁材料可以被应用于电机、发电机、传感器等设备中,具有很高的磁化强度和磁能积。
而软磁材料则可以被用来制备变压器、电感器等电磁器件,具有很高的磁导率和低的磁滞回线。
在电子学领域中,稀土功能材料也有着重要的应用。
稀土元素可以被用来制备各种半导体材料、电子陶瓷材料等。
这些材料可以被用来制备各种电子器件、电路器件等,具有很高的电子性能和稳定性。
此外,稀土元素还可以被用来制备电子浆料、电子封装材料等,用于电子器件的制备和封装。
总的来说,稀土功能材料具有很高的应用价值和广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展,稀土功能材料将会在各个领域中发挥着越来越重要的作用,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
希望未来能够有更多的科研人员投入到稀土功能材料的研究和应用中,为这一领域的发展注入更多的活力和创新力。
稀土的用途和功能
稀土的用途和功能
稀土是一类金属元素,它比普通元素更珍贵,普通金属元素的空间分
布是均匀的,而稀土元素的空间分布却非常不均匀。
稀土元素的用途和功
能有很广泛,一般用来制造各种电子终端,汽车,飞机,集成电路等产品。
稀土元素用于制造电子终端,它可以保证电子终端质量更高,同时可
以降低产品的产量,减少损耗。
稀土元素可以用于制造许多汽车配件,比
如轮胎、混合器和涡轮增压器,从而保证汽车能够更高效和安全的运行,
节省能源。
稀土元素也广泛用于制造飞机零件,飞机发动机等,比如稀土元素用
于制造涡轮叶片和燃烧室,可以提高发动机性能,加快飞机速度,提高燃
油经济性,提高安全性。
稀土元素也可用于制造集成电路,计算机存储器,电子产品的磁性组件,显示器等,这可以提高电脑性能,开发新技术,更好地满足客户的需求。
此外,稀土元素还可用于制造利用太阳能发电的光伏组件,例如锂离
子电池和太阳能电池,可以减少环境污染,节约能源。
稀土元素的用途和功能非常广泛,在工业生产的方方面面,都有重要
的用途。
《稀土在功能材料中的应用》
石油化工:稀土元素具有高氧化能和高电荷的大 离子,很容易获得和失去电子。因而广泛用做催化 剂。石油工业中的稀土分子筛裂化催化剂活性高、 选择性好、汽油生产率高。 玻璃工业:稀土在玻璃工业中的应用主要为三个 方面:玻璃着色、玻璃脱色、制造特种性能玻璃。 稀土光学玻璃(镧玻璃等)可提高折射率、降低色 散、增加抗腐蚀性,广泛用做各种透镜和高级照相 机、摄像机镜头。
4.我国稀土产品发展概况
自1986年以来,我国稀土产量已经超过美国,成 为世界第一的稀土生产大国,目前我国稀土产量已 占世界总产量的70%,已能够生产近千个规格的 400多种稀土产品,产品结构正从初级产品向高纯、 高附加值、单一稀土方向发展,单一稀土化合物和 金属的产量占总商品量的30%以上。稀土应用技术 日益成熟、应用范围不断扩大。具有“工业味精” 之称的稀土元素由于其特殊的性能,已广泛应用于 传统产业领域,同时稀土功能材料已逐步成为信息、 生物、新能源、新材料等高新技术领域中的关键材 料。
3.稀土在传统产业领域中的应用
农业:稀土是植物生长、生理调节剂,对农作物 具有增产、改善品质、增强抗旱抗涝抗伏倒抗病能 力等作用,低毒或无毒,对人畜无害,无环境污染。 其应用涉及粮食作物、蔬菜、水果、牧草及养鱼养 鸡等畜牧业。
冶金工业:钢中加入少量稀土,能起到脱氧、脱 硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用,显著提高 钢的强度和韧性;不锈钢中加入少量稀土,能提高 其耐热耐蚀性,防止热加工裂纹;少量稀土可使合 金钢强度显著提高、能降低石墨对铸铁基体的分割 破坏作用;高活性的稀土加入到有色金属及合金中, 可以去除残留气体和有害杂质、细化组织、改善合 金组织形态、形成金属间化合物、产生固溶强化、 提高耐热性(再结晶温度)、改善工艺性能(减少 偏析、气孔、缩水、表面裂纹)。
稀土元素在材料中的应用和性能分析
稀土元素在材料中的应用和性能分析随着现代科学技术的不断发展,人们对于物质的认识和利用也越来越深入。
稀土是自然界存在的18种金属元素的总称,具有广泛的应用价值。
这些元素在材料科学中扮演着重要的角色,广泛地应用于建筑、能源、通讯、电子等领域。
本文将探讨稀土元素在材料中的应用和性能分析。
一、稀土元素的应用1.在建筑材料中的应用稀土元素在建筑材料中的应用主要体现在其对于水泥和混凝土等材料的改良上。
以水泥为例,添加稀土元素后可以使其硬度大幅提高,同时还能够降低其温度敏感性,增加其耐久性和抗裂性等特性。
此外,稀土元素还可以作为增强剂用于混凝土的制备中,可以起到增强混凝土的硬度、提高抗拉强度和耐久性等作用。
2.在能源材料中的应用稀土元素在能源材料中的应用主要体现在可再生能源方面。
以太阳能电池为例,稀土元素可以作为太阳能电池背面反射层的材料,可以有效地提高太阳电池的转换效率。
此外,稀土元素还可以作为永磁材料的基础元素,该材料具有高效率、低功耗的特点,可以在风力发电和电动汽车等领域得到广泛的应用。
3.在通讯和电子材料中的应用稀土元素在通讯和电子材料方面的应用主要体现在光电子材料方面。
以LED为例,稀土元素可以作为LED的发光材料,可以提高LED的显示效果和亮度等特性。
此外,稀土元素还可以作为玻璃纤维光缆的掺杂剂,可以有效地提高其传输速率和距离,并提高其光折射率和协同工作效应。
二、稀土元素的性能分析1.稀土元素的表面性质稀土元素具有丰富的表面化学性质,包括分子结构、表面电荷、表面型态等方面的特性。
这些特性可以影响其与其他材料的相互作用,从而影响材料的性能和应用。
2.稀土元素的物理性质稀土元素在物理性质方面也具有独特的特性,包括电学、热学、光学等方面的特性。
这些特性可以影响稀土元素所在材料的电、热、光等性能。
3.稀土元素的化学性质稀土元素在化学性质方面表现出较高的稳定性和活性,可以实现在不同的环境下的反应和变化。
这些特性可以影响稀土元素所在材料的化学稳定性、反应速率和结构稳定性等。
稀土功能 新材料
稀土功能新材料稀土功能新材料是指利用稀土元素的特殊物理、化学性质,将其加入到材料中,使得材料具有更优异的性能和更广泛的应用领域。
稀土功能新材料被广泛应用于电子、信息、能源、环保等领域,成为现代高科技产业发展的重要支撑。
一、稀土功能新材料的种类及应用1. 稀土储氢材料稀土储氢材料是指将稀土元素加入到金属或合金中,使其具有较高的储氢能力。
该类材料被广泛应用于氢能源领域,如燃料电池、氢化物存储等。
2. 稀土磁性材料稀土磁性材料是指将稀土元素加入到铁、钴等磁性金属中,使其具有更强的磁性和更好的耐腐蚀性。
该类材料被广泛应用于电子设备、计算机硬盘等领域。
3. 稀土光学玻璃稀土光学玻璃是指将稀土元素加入到玻璃中,使其具有更好的光学性能。
该类材料被广泛应用于激光器、光纤通信等领域。
4. 稀土催化剂稀土催化剂是指将稀土元素加入到催化剂中,使其具有更高的催化活性和更好的选择性。
该类材料被广泛应用于石油化工、环保等领域。
5. 稀土发光材料稀土发光材料是指将稀土元素加入到荧光粉中,使其具有更强的发光性能。
该类材料被广泛应用于LED灯、显示器等领域。
二、稀土功能新材料的优点1. 具有较高的物理性能稀土元素具有特殊的物理性质,如磁性、导电性、导热性等,将其加入到材料中可以增强材料的物理性能。
2. 具有较好的化学稳定性稀土元素具有较好的化学稳定性,可以提高材料的耐腐蚀性和耐热性。
3. 具有较高的生物相容性部分稀土元素具有较好的生物相容性,可以应用于医疗领域。
4. 具有较好的环保性稀土元素资源稀缺,加入到材料中可以减少对其他资源的依赖,同时也可以减少对环境的污染。
三、稀土功能新材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的稀土功能新材料制备方法。
该方法通过溶解稀土盐酸盐或硝酸盐等化合物,形成溶液,在一定条件下使其凝胶化,然后进行干燥和煅烧等工艺步骤,最终得到稀土功能新材料。
2. 水热法水热法是一种利用高温高压水介质合成稀土功能新材料的方法。
稀土在催化材料中的应用现状及发展趋势资料
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稀土在催化材料中的应用现状 及发展趋势
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稀土催化材料在高分子材料方面的应用
我国在稀土的应用研究工作起步较早,尚处于国际领先地位。80 年代中期,上海跃龙化工厂、包头塑料研究所等推出了RE-I 型稀 土稳定剂。1989 年,上海跃龙化工厂研制出无毒稀土镧系复合膏 状稳定剂。近年来,稀土化合物在高分子塑料助剂方面的研究应 用,经过20 多年的发展,已取得了许多令人瞩目的成果。 内蒙古科技大学等针对镧、铈的应用,已经开展了轻稀土稳定剂 的研究,制备了轻稀土的硬脂酸、环烷酸和脂肪酸等类稳定剂。 广东炜林纳功能材料司目前可产稀土助剂(包括用于聚烯烃和聚 氯乙烯塑料的热稳定剂、晶型成核剂、加工助剂、润滑剂、表面 处理剂等产品)3万t/年,其产品性能无毒、高效、多功能,市场 售价比国外同类传统产品低20%~30%,性价比优于相关传统助剂 长春应化所在锦州石化2万t/年的稀土顺丁橡胶装置投产,标志着 我国又一自主开发的大品种合成稀土橡胶的开发成功。 11 2019/4/10
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稀土催化材料在高分子材料方面的应用
20世纪60年代,在高分子材料中掺杂稀土化合物出现的特殊功 效引起了科学界和工业界的高度关注。20世纪70年代日本学者发现 轻稀土化合物可作为PVC热稳定剂,有明显的稳定效果,并且无毒 无害、性价比高。法、俄等国在这方面也做了大量的研究。 稀土化合物在高分子材料合成、加工及功能化方面均具有独特 而显著的功效。 应用主要分为两大类型: 一是稀土化合物作为掺杂剂均匀地分散在单体或聚合物中, 制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子; 二是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合,或稀土化合物配 位在聚合物侧链上,获得以键合方式存在的含稀土的聚合物,称为 键合型稀土高分子。 稀土化合物作为高分子材料助剂,不仅能赋予材料以特殊的性 能,还可能显著地改善塑料的加工性能和其他性能。
稀土功能材料
稀土功能材料稀土功能材料是一种在材料科学领域具有重要应用价值的材料,具有独特的性能和功能。
稀土指的是矿石中所含有的稀有土元素,包括钇、铽、镝、铒、钐、铚、钕、镧、铈等多种元素。
稀土功能材料在各个领域都有广泛的应用,如电子材料、磁性材料、光学材料、催化剂等。
首先,稀土功能材料在电子材料中具有良好的导电性和热导性,可以用于制作电子元件、半导体器件和显示器。
其次,稀土功能材料在磁性材料方面有很强的磁性和磁导率,可以用于制作磁盘、磁头和磁性纪录材料。
此外,稀土功能材料还具有优异的光学性能,可以用于制备激光材料、荧光材料和光纤器件。
最后,稀土功能材料在催化剂方面具有高活性和选择性,可以用于催化反应和环境污染治理。
稀土功能材料之所以在各个领域都有广泛的应用,是因为它们具有很多优异的性能。
首先,稀土功能材料具有很高的磁导率和磁饱和度,可以制造高性能的磁性材料。
其次,稀土功能材料具有良好的光学性能,可以实现高效的光学转换和荧光效果。
此外,稀土功能材料具有很高的化学稳定性和热稳定性,可以承受高温和腐蚀性环境。
最后,稀土功能材料具有很高的比表面积和孔隙度,可以提供更多的活性位点,提高催化反应的效率。
然而,稀土功能材料也存在一些问题和挑战。
首先,稀土资源的储量有限,由于其产量和供应受到限制,稀土功能材料的价格较高。
其次,稀土功能材料的制备和加工工艺复杂,对生产设备和技术要求较高。
此外,稀土功能材料的环境和安全风险也需要引起重视,需要加强对其在生产、使用和废弃过程中对环境和人体的影响进行评估和控制。
总的来说,稀土功能材料具有广泛的应用前景,可以在电子、磁性、光学和催化等领域发挥重要作用。
然而,为了保障稀土资源的可持续利用和减少对环境的不利影响,需要加强稀土功能材料的研发和应用,开发替代品和高效利用技术,并加强稀土产业的管理和监管。
稀土材料在电磁屏蔽材料中的应用与研究进展
稀土材料在电磁屏蔽材料中的应用与研究进展引言电磁辐射对人类生活和健康造成了越来越大的影响。
为了保护人类免受电磁辐射的危害,电磁屏蔽材料的研究和应用变得至关重要。
稀土材料作为一类重要的功能材料,在电磁屏蔽材料中的应用得到了广泛关注。
本文将介绍稀土材料在电磁屏蔽材料中的应用,并对相关的研究进展进行总结和分析。
稀土材料的特性稀土是指周期表中的镧系元素,包括15个元素,即从镧到镥的元素。
稀土元素具有独特的电子结构和能级分布,使得稀土材料具有许多独特的物理和化学性质。
稀土材料常见的特性包括高磁性、高导电性、高屏蔽性、高吸波性等。
这些特性使得稀土材料成为理想的电磁屏蔽材料。
稀土材料在电磁屏蔽材料中的应用1.电磁屏蔽材料的导电增强剂稀土材料可以作为导电增强剂加入到电磁屏蔽材料中,提高材料的导电性能。
稀土元素的特殊电子结构使得它们具有较高的导电性,能够增强电磁屏蔽材料的导电性能。
2.电磁屏蔽材料的磁性增强剂稀土材料中一些元素具有较强的磁性,可以作为磁性增强剂加入到电磁屏蔽材料中,提高材料对磁场的屏蔽效果。
3.电磁屏蔽材料的吸波剂稀土材料中的某些化合物具有较强的吸波性能,可以作为吸波剂加入到电磁屏蔽材料中,提高材料对电磁波的吸收能力。
4.电磁屏蔽材料的红外屏蔽剂稀土材料中的某些化合物对红外辐射有较好的屏蔽效果,可以用于制备红外屏蔽材料,保护人体对红外辐射的伤害。
5.电磁屏蔽材料的增强剂稀土材料还可以作为增强剂加入到电磁屏蔽材料中,提高材料的机械性能和稳定性。
稀土材料在电磁屏蔽材料中的研究进展近年来,稀土材料在电磁屏蔽材料领域取得了许多重要的研究进展。
以下是一些值得关注的研究方向和成果:1.稀土材料的合成与改性研究者们通过不同的工艺方法,如溶剂热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等,成功合成了各种稀土材料。
此外,还通过改变合成条件和添加相应的改性剂,改善了稀土材料的性能,进一步提高了电磁屏蔽材料的性能。
2.稀土材料在特定领域的应用稀土材料在电磁屏蔽材料中的应用已经涉及到了多个领域。
稀土在材料中的应用进展
稀土在材料中的应用进展稀土,是元素周期表第Ⅲ族副族元素有钪、钇和镧系元素共17种化学元素组成。
稀土是制造被称为“灵巧炸弹”的精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。
稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、农业,环境保护等领域。
应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。
我国拥有国际领先水平的稀土分离冶炼技术;同时,稀土永磁、储氢、发光等功能材料的性能也比较先进,产量约占世界的80%,推动了我国风电发电机、电动汽车产业的高速发展,为我国国民经济和高新技术产业的发展作出了重要贡献。
稀土产业已经成为我国重要的战略核心产业之一,也是我国为数不多的在国际上具有重要地位和较大影响的产业之一。
传统稀土冶金方法有两种,即湿法冶金和火法冶金。
湿法冶金属化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分解(一般酸法,碱法和氯化分解)、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。
现应用较普遍的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。
湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔。
火法冶金工艺过程简单,生产率较高。
稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热还原法制取稀土合金等。
火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。
近来,稀土在催化材料方面应用广泛,化石燃料催化燃烧,机动车尾气的催化净化,有毒有害废气的治理,C1化工,固体氧化物燃料电池及移动制氢稀土催化理论方面的研究等方面的应用和研究。
从20世纪60年代中期开始,国内外对稀土化合物的催化性质进行了广泛的研究,稀土催化材料按其组成大致可分为:稀土复合氧化物,稀土 (贵)金属,稀土 分子筛等。
稀土功能材料的设计与应用研究
稀土功能材料的设计与应用研究近年来,稀土功能材料在科学研究和工业应用中备受关注。
稀土元素具有独特的电子结构和磁性特性,使得稀土功能材料在能源、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。
本文将从稀土功能材料的设计和应用两个方面进行探讨,并分析相关研究的现状和未来发展趋势。
一、稀土功能材料的设计稀土功能材料的设计是开发新材料的关键环节。
通过合理的配方和制备工艺,可以实现稀土功能材料的优异性能。
目前,研究人员主要关注以下几个方面的设计。
1. 结构设计稀土功能材料的结构设计可以通过控制晶格结构、晶体形貌和晶阶界面等方式实现。
例如,将不同稀土元素掺杂到具有特定结构的材料中,可以调节材料的电子结构和磁性性质。
此外,通过调控材料的晶体形貌和晶阶界面,可以提高材料的表面活性和催化性能。
2. 性能设计稀土功能材料的性能设计包括调节材料的光电性能、磁性能、热电性能等。
通过控制材料的组成、结构和表面修饰,可以实现稀土材料的多功能性能。
例如,通过设计合适的能带结构和禁带宽度,可以调控稀土材料的光电转换效率。
此外,通过合理的合金设计和表面改性,可以提高稀土材料的热电性能和储氢性能。
二、稀土功能材料的应用研究稀土功能材料在众多领域具有广泛的应用前景。
下面将重点介绍其在能源、环境和医药领域的应用研究。
1. 能源领域稀土功能材料在能源领域的应用主要体现在太阳能电池、燃料电池和光催化等方面。
稀土材料具有优异的光电转换性能和催化活性,可以显著提高能源转换效率。
例如,将稀土氧化物应用于太阳能电池中,可以增强太阳能的吸收和电子传输,提高电池的光电转换效率。
此外,稀土材料的光催化性能可以应用于水、气体和有机废水的净化和分解。
2. 环境领域稀土功能材料在环境领域的应用主要涉及污水处理、大气污染治理和固体废物处置等方面。
稀土材料具有良好的吸附性能和催化活性,可以有效去除水中的有害物质和空气中的污染物。
例如,将稀土材料修饰在吸附剂表面,可以提高吸附剂的吸附容量和选择性。
稀土元素在功能材料中的应用及其性质研究
稀土元素在功能材料中的应用及其性质研究一、引言稀土元素是指化学元素周期表中镧系元素和锕系元素,共17种元素。
这些元素在功能材料领域具有重要的应用价值,其独特的化学性质和电子结构使其成为功能材料的重要组成部分。
本文将探讨稀土元素在功能材料中的应用及其性质研究。
二、稀土元素在功能材料中的应用1. 磁性材料稀土元素具有较高的磁性,因此被广泛应用于磁性材料中。
稀土元素的永磁性质使其成为制造永磁材料的理想选择。
常见的永磁材料中混合了铁、钴、硼等元素和稀土元素,以实现高磁性能和稳定性。
此外,稀土元素还应用于磁记录材料、传感器等领域。
2. 光学材料稀土元素在光学材料中的应用也十分广泛。
稀土元素的激发态具有多种发射波长,因此可以用于制备多色光源。
在激光器、LED器件、荧光材料等方面,稀土元素的应用正在不断扩大。
3. 能源材料稀土元素在能源材料领域也有重要的应用。
例如,稀土元素氧化物在固体氧化物燃料电池中具有良好的离子传导性能,可用作固体氧化物电解质。
此外,稀土元素也可以提高太阳能电池的效率、改善锂离子电池的循环寿命等。
4. 其他功能材料除了上述领域,稀土元素在其它功能材料中的应用也有很多。
例如,在催化剂、传感器、超导材料等方面,稀土元素都有着独特的作用。
稀土元素的应用正在不断拓展,为功能材料的研究和开发提供了新的思路。
三、稀土元素的性质研究1. 结构性质稀土元素具有复杂的电子结构,其原子间的相互作用比较强烈。
由于电子排布的特殊性,稀土元素通常具有多种氧化态,能够形成多种化合物。
稀土元素的化学键性质和晶体结构对功能材料的性能有着重要影响。
2. 磁性质稀土元素的磁性质是其在功能材料中应用的重要基础。
稀土元素的磁矩大小和方向受到晶体结构、温度等因素的影响,因此具有较强的磁各向异性。
稀土元素在强磁场下还可能出现磁畴结构、磁相变等现象。
3. 光学性质稀土元素在光学材料中的应用与其特殊的光学性质密切相关。
稀土元素的电子跃迁能级分布比较宽,吸收和发射的光谱范围广泛。
稀土的用途和功能新材料和技术
稀土的用途和功能新材料和技术稀土是一类包含17种镧系元素以及钪和钇在内的化学元素,它们在现代科技和工业中有极为广泛的用途,并且在新材料技术和高端应用中扮演着至关重要的角色。
1.稀土永磁材料:钕铁硼(NdFeB)等稀土永磁材料是高性能电机、风力发电机、混合动力车和电动汽车、消费电子产品(如硬盘驱动器、手机、耳机扬声器)的核心部件。
2.发光材料:稀土掺杂的荧光粉被广泛应用于节能灯、LED照明、电视和显示器的背光源,以及激光器和光纤通信系统。
3.储氢材料:某些稀土化合物能够吸附和储存大量的氢气,用于燃料电池和氢能汽车等相关技术领域。
4.催化剂:稀土元素作为添加剂可以显著提高催化剂活性,例如在石油裂解、汽车尾气净化、精细化工合成等方面。
5.特种合金:在航空、航天、兵器工业中,稀土元素可提高合金的性能,如强度、韧性、耐高温和耐腐蚀性,广泛应用于制造战斗机、火箭发动机、潜艇、坦克装甲以及精密机械零部件。
6.电子材料:稀土元素在电子行业中用于制造各种高性能电子元器件,包括磁致伸缩材料、磁光存储介质、超导材料等。
7.半导体材料:稀土掺杂可以改善半导体的光电性能,例如在红外探测器、太阳能电池、微电子设备中的应用。
8.环境科学:稀土化合物还用于环保技术中,如废水处理、废气净化等。
9.医学和生物技术:稀土元素及其化合物在医学成像、药物载体、生物标记物等领域也有所应用。
稀土元素在功能材料中的应用探究
稀土元素在功能材料中的应用探究稀土元素是一组重要的化学元素,在现代工业、医学、电子等领域中发挥着重要作用。
由于稀土元素的异常发光、磁性和催化等特殊性质,它们在材料科学的发展中扮演着至关重要的角色。
特别是在新型功能材料研究领域,稀土元素的应用也日益广泛。
本文将从稀土元素的特殊性质出发,探讨其在新型功能材料中的应用。
一、稀土元素的特殊性质稀土元素具有一些特殊性质,这使它们在应用中具有一些独特的优势。
首先,稀土元素具有良好的磁性质。
稀土元素的磁性主要来源于其4f电子的配对和未配对效应,其磁化强度可以达到5000 gauss或更高,因此,稀土元素常常被用于制备高性能的磁性材料。
其次,稀土元素可以发出强烈的荧光。
稀土元素的荧光主要是由于其4f电子能级的特殊结构所导致的。
这种特殊的电子结构使稀土元素可以发出不同波长的光,因此它们被广泛地应用于光电子学、材料分析等领域。
此外,稀土元素还具有良好的化学活性和多功能性,这使它们成为不同领域中的理想材料。
二、稀土元素在功能材料中的应用1. 光电材料中的应用稀土元素的近红外荧光性质,使得在医学、亚太岛国家等领域中能够被广泛的运用。
例如,在近红外诊断技术中,使用稀土元素钇(Yb)及铕(Eu)等元素制备出发光红色的荧光粉,可以更精确地诊断组织类疾病。
同时,利用稀土元素的多色性和荧光波长可调性,制备有机发光及近红外发光材料等,有利于开发更高效、更亮的LED和电子顺线发光器件等。
2. 磁性材料中的应用稀土元素在磁性材料中的应用较为广泛,其主要是通过利用稀土元素的铁磁性质,制备出具有高磁化强度和高磁导率的磁性材料。
稀土元素可以分别制备纯稀土磁体、稀土钕铁硼或者稀土钴等磁性复合材料,通过控制其晶粒尺寸、配位环境、微观结构等因素,从而得到更高性能高度优质的磁性材料。
此外,稀土元素还广泛应用于磁性液体、磁性纳米颗粒等领域。
3. 催化材料中的应用稀土元素在催化材料中的应用也相当重要。
稀土元素所具有的化学活性,使其在催化领域中的应用非常广泛。
稀土材料的多功能性及其应用前景
稀土材料的多功能性及其应用前景1. 简介稀土材料是指由17个稀土元素组成的化合物。
这些稀土元素包括镧、铈、镧、镨、钕、钷、钐、铕、铽、镝、钆、铒、铥、镱、镥、钋和钅。
稀土材料以其特殊的电子结构和物理性质而闻名于世。
它们广泛用于电子、光学、磁性、催化和传感器等领域,并具有广阔的应用前景。
2. 多功能性应用2.1 电子领域稀土材料在电子领域具有多种功能性应用。
首先,由于稀土元素的特殊电子结构,稀土材料可以用于制备高性能的磁性材料,例如用于磁存储介质的铁磁材料。
其次,稀土材料还具有良好的电子特性,可以用于制备高性能的电子器件,如场效应晶体管和发光二极管。
此外,稀土材料还可以用于制备高温超导材料,具有广泛的应用前景。
2.2 光学领域稀土材料在光学领域也具有多种功能性应用。
由于稀土元素的特殊能级结构,稀土材料可以发射或吸收可见光和近红外光,因此广泛应用于激光器、荧光材料和光纤通信等领域。
此外,稀土材料还具有较高的掺杂浓度和较长的激发寿命,使其成为高效能源转换和传感器等领域的重要材料。
2.3 磁性领域稀土材料在磁性领域有着重要的应用。
稀土材料中的稀土离子具有较高的自旋和磁矩,使其具有良好的磁性特性。
这使得稀土材料在制备高性能磁性材料方面有着重要的作用。
稀土磁性材料广泛应用于电机、发电机、传感器等领域,具有广阔的市场前景。
2.4 催化领域稀土材料还在催化领域发挥着重要的作用。
稀土材料具有良好的催化性能,可以用于有机合成和能源转化等领域。
稀土材料在催化反应中可以提供良好的活性位点和调控反应过程,对于提高反应速率和选择性起到重要作用。
因此,稀土材料在催化领域具有广泛的应用前景。
2.5 传感器领域稀土材料在传感器领域也有着重要的应用。
稀土材料具有特殊的光电性质和化学性质,可以用于制备高灵敏度和高选择性的传感器。
稀土材料传感器广泛应用于环境监测、生物传感和无线通信等领域,具有重要的应用价值。
3. 应用前景稀土材料的多功能性使其在各个领域都有着广阔的应用前景。
稀土在化工的作用与用途
稀土在化工的作用与用途稀土(Rare Earth Elements,REEs)是指化学元素周期表中镧(La)到镥(Lu)的15个元素,以及钪(Sc)和釓(Y)。
尽管稀土在地壳中并不罕见,但它们的分离提纯和提取过程相对困难,因此被称为稀土,而非其含量少。
稀土元素具有独特的化学和物理性质,广泛应用于各个领域,特别是在化工领域中起着重要的作用。
稀土在化工领域的主要作用包括催化剂、添加剂、材料和荧光剂等。
下面将详细介绍稀土在化工中的几个主要应用及其用途。
1. 催化剂:稀土催化剂是稀土元素在化学合成反应中的重要应用。
稀土催化剂在有机合成反应中表现出高效、高选择性和低毒性的特点,具有广泛的应用前景。
例如,镧系元素催化剂常用于环氧丙烷开环反应、正丁醇异构化和2-甲基苯乙烯氧化等反应中。
此外,稀土催化剂还在石油加工、汽车尾气净化和有机废物处理等领域起着重要作用。
2. 添加剂:稀土元素在金属和合金中作为添加剂使用,可以改善材料的性能。
例如,当合金中加入稀土元素时,可以提高合金的强度、硬度和耐磨性。
此外,稀土元素还可以改善合金的高温稳定性、耐腐蚀性和热导性等性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子和能源等领域。
3. 材料:稀土元素在材料科学中有着广泛的应用。
稀土化合物可以用于制备高温超导材料、气敏材料、磁性材料、磁体材料和光学材料等。
例如,稀土钴化合物可以用于制备高性能永磁材料,稀土铈氧化物可以用于制备气敏材料,稀土铁氧体可以用于制备磁体材料,并在电动机、传感器和电子器件中得到广泛应用。
此外,稀土元素还可以被用作增强剂和提高功能陶瓷材料性能的添加剂。
4. 荧光剂:稀土元素的特殊电子结构使得它们在荧光材料中具有出色的发光性能。
稀土荧光剂广泛应用于发光材料、显示器、荧光灯和LED等领域。
稀土元素可以通过能级分裂和电子跃迁来实现不同颜色的发光,因此稀土荧光剂能够发出不同波长的可见光和近红外光。
根据不同的应用需求,可以选择不同的稀土元素和组合,以获得特定的发光颜色和亮度。
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稀土掺杂铁电体 铁电材料是典型的介电体, 由于在交变电场作用下存在电畴转向极化、电滞、 畴壁共振、电畴自然共振、极化弛豫等介电损耗 机构,因而在电磁波吸收材料领域有应用前景。 但在微波范围,其吸收频带窄,反射损耗不令人 满意。采用复合(与铁氧体或导电高分子)或掺 杂的方法可以提高其微波吸收特性。Liu等人发现 LaxBa1-xTiO3在x频段有良好的微波吸收特性,反 射损耗与A位La3+含量有关。
稀土激光材料:稀土元素有48种f-f跃迁和3种d-f 跃迁实现激光发射,使稀土元素成为激光技术中的 重要材料。目前约320种激光晶体中,有290种是稀 土激活离子,占90.6%。钇铝石榴石(YAG,)是 最有代表性的激光晶体,YAG:Nd3+是至今最有使 用价值的稀土激光晶体。激光晶体主要为含氧或含 氟化合物,稀土在其中作为激活离子的有Ce、Pr、 Nd、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等11个3价离 子Sm、Dy、Tm3个2价离子。在硅酸盐、磷酸盐、 氟磷酸盐氟锂酸盐等激光玻璃中的稀土激活离子有 Nd、 Er、 Ho 、Tm等3价离子。稀土元素还用于液 体激光器。
稀土电致发光材料:目前正在研究的掺杂稀土的电 致发光薄膜材料将用于实现彩色电致发光平板显示, 稀土掺杂薄膜材料中绿色(ZnS:TbF3、CaS: (Ce,K),兰色ZnS:(TmF3,ErF3),红色 ZnS:SmF3等材料正在开发。稀土与聚合物或硫化 物组成的重量轻大屏幕全色电致发光薄膜显示器, 稀土半导体薄膜电致发光材料应用前景广泛。有机 电致发光是目前国际上的一个热点研究领域,稀土 配合物发光色纯度高,量子效率高,在有机电致发 光材料具有独特的意义。已有许多研究报导(但在 发光亮度和驱动寿命方面还存在问题),将稀土配 合物成功用于有机电致发光技术已为期不远。
稀土荧光材料:稀土荧光材料用做节能荧光灯三基 色荧光粉(红色Y2O3:Eu3+,兰色BaMg2Al16O27: Eu3+及绿Ce0.67Tb0.33Al11O19) ,具有光效好、 光色好、寿命长等特点,较白炽灯节电75%;作为 显示器发光材料具有高亮度、高对比度、大信息容 量、彩色化、吸收能力强、转换效率高、荧光寿命 从纳秒到毫秒跨越6个量级、物理化学性能稳定等优 点,广泛用于彩色电视机和彩色投影电视三基色荧 光体、计算机及各种显示屏、雷达、x射线增感屏、 核辐射探测记录、医学放射图象等。稀土荧光粉还 用于各种功能灯(验钞灯、保健灯、杀虫灯等)和 防伪材料。
湖南稀土资源:湖南稀土矿产资源丰富,分布广、 规模较大。主要矿床为冲击型独居石沙矿床、风化 壳独居矿物型矿床、离子吸附型稀土矿床。独居石 的探明储量居全国第一。冲击型独居石沙矿床集中 分布在湘东北岳阳地区(华容、岳阳、湘阴),风 化壳独居矿物型矿床和离子吸附型稀土矿床集中在 湘南地区(江华、桂东、资兴、郴县、蓝山、汝城、 临武、耒阳、宜章),一般为重稀土矿床,也有轻 稀土。矿石品位高、质量好。 华容三廊堰,岳阳埂口,湘阴望湘;江华姑婆山, 耒阳上堡小冲头,宜章莽山,桂东寨前,汝城诸广山, 资兴彭公庙,郴县骑田山,蓝山西山,临武香花岭, 等。
性质:稀土元素由于其独特的4f电子结构,因而有 典型的金属特性。金属形态的稀土元素有良好的导电性、 延展性和金属光泽,燃点低,化学性质活泼,易与其他 元素作用,几乎能与所有非金属元素生成稳定的化合物, 其氧化物有很高的熔点和多种颜色。其金属活泼性仅次 于碱金属和碱土金属,活泼性按原子序数递增。另外还 具有独特的电、磁、光和催化性能。稀土元素是亲石元 素,常见的是以氧化物、硅酸盐、磷酸盐、磷硅酸盐、 氟碳酸盐以及氟化物等形式存在,在矿物中常与其他元 素共生
大量研究发现,稀土元素的加入将对材料的性能 有显著的改善。稀土在功能材料中的应用将大大提 高稀土资源开发利用的经济效益和社会效益。开展 新型稀土材料的基础理论研究、技术创新研究及产 业化研究是国家急需解决的一个极为重要的课题。
二.我国稀土资源概况及在传统产业领域中的应用
1.稀土元素(rare earth或RE) 稀土元素:是元素周期表第三副族中原子序数57-71 的15个镧系元素和钪(Sc)、钇(Y)的总称(共17 个元素)。
3.稀土在传统产业领域中的应用 农业:稀土是植物生长、生理调节剂,对农作物具 有增产、改善品质、增强抗旱抗涝抗伏倒抗病能力 等作用,低毒或无毒,对人畜无害,无环境污染。 其应用涉及粮食作物、蔬菜、水果、牧草及养鱼养 鸡等畜牧业。
冶金工业:钢中加入少量稀土,能起到脱氧、脱 硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用,显著提高 钢的强度和韧性;不锈钢中加入少量稀土,能提高 其耐热耐蚀性,防止热加工裂纹;少量稀土可使合 金钢强度显著提高、能降低石墨对铸铁基体的分割 破坏作用;高活性的稀土加入到有色金属及合金中, 可以去除残留气体和有害杂质、细化组织、改善合 金组织形态、形成金属间化合物、产生固溶强化、 提高耐热性(再结晶温度)、改善工艺性能(减少 偏析、气孔、缩水、表面裂纹)。
石油化工:稀土元素具有高氧化能和高电荷的大 离子,很容易获得和失去电子。因而广泛用做催化 剂。石油工业中的稀土分子筛裂化催化剂活性高、 选择性好、汽油生产率高。 玻璃工业:稀土在玻璃工业中的应用主要为三个 方面:玻璃着色、玻璃脱色、制造特种性能玻璃。 稀土光学玻璃(镧玻璃等)可提高折射率、降低色 散、增加抗腐蚀性,广泛用做各种透镜和高级照相 机、摄像机镜头。
2.我国稀土资源 中国稀土资源:占世界已探明储量的80%,储量达 3600万吨(以稀土氧化物计),远景储量一亿吨, 居世界首位。而且品种齐全、质量高、易开采。已 形成南、北两大体系。北方主要为轻稀土资源,分 布在内蒙古的包头白云鄂博(铁稀土共生矿)和四 川的冕宁(氟碳铈矿),有镧、铈、镨、钕和少量 钐、铕、钆。南方主要为中重稀土资源,分布在江 西、福建、广东、广西、湖南,有钐、铕、钆、铽、 镝、钬、铒、铥、镱、镥和镧、钕等。
4.我国稀土产品发展概况 自1986年以来,我国稀土产量已经超过美国,成 为世界第一的稀土生产大国,目前我国稀土产量已 占世界总产量的70%,已能够生产近千个规格的 400多种稀土产品,产品结构正从初级产品向高纯、 高附加值、单一稀土方向发展,单一稀土化合物和 金属的产量占总商品量的30%以上。稀土应用技术 日益成熟、应用范围不断扩大。具有“工业味精” 之称的稀土元素由于其特殊的性能,已广泛应用于 传统产业领域,同时稀土功能材料已逐步成为信息、 生物、新能源、新材料等高新技术领域中的关键材 料。
稀土掺杂磁性合金微粉 铁磁合金微粉中掺杂 或含稀土元素有利于改善微波电磁参数和吸收性 能。例如:对CoFeZrRe合金微粉,稀土元素的 掺入能有效调整材料的微波磁导率和频响特性, 加入适量的Tb有利于获得高的微波磁导率和大的 磁损耗;Nd3Fe66Mn2Co18B11纳米合金粉在GHz 低频位置(2.7GHz)有6.9dB的微波吸收。
稀土吸波材料是目前一个重要的研究方向。稀土元 素具有未成对的4f电子,对离子磁矩有贡献的是4f电子, 它们的原子和离子具有特殊的电磁性能,大多数稀土元 素都有比一般顺磁性物质高得多的的质量磁化率,其中 钆具有铁磁性。镧虽然没有4f电子,基态时其4f壳层是 空的,但在激发态时可能有电子进入4f壳层。因此,在 许多功能材料中镧充当了重要角色,镧的加入可引起复 杂多变的结构和性质。添加稀土元素将对稀土吸波材料 的复磁导率、复介电常数和共振频率等吸收机制产生影 响。目前,正在研究的稀土吸波材料有以下几种:
稀土高分子发光材料:将稀土化合物与聚合物复 合可制成稀土高分子发光材料,目前已经有三基色 荧光高分子材料。将铕有机配合物掺杂到聚乙烯或 聚氯乙烯树脂中,可得到转光农用膜,能将太阳光 中不能被植物利用的紫外线转换成可被植物光合作 用利用的可见光包括蓝光和红光,使棚温升高、透 光率增加。
2.稀土吸波材料 吸波材料是军事隐身、电磁信息泄露防护、电磁 干扰防护、电磁污染防护等国防军工与民用技术领 域中的关键材料之一。近年来,一些研究发现,稀 土在吸波功能材料中有重要的应用。稀土元素作为 掺杂成分能使材料吸波性能大大提高。稀土对吸波 材料的影响主要体现在吸收峰位置移动,有效频带 加宽,吸收强度大大增加,匹配厚度变薄。
稀土在功能材料中的应用
周克省 (中南大学)
主要内容
一、引言 二、我国稀土资源概况及稀土在 传统产业领域中的应用 三、新型稀土功能材料 四、结束语
摘பைடு நூலகம்
要
稀土元素具有特殊的电、磁、 光与催化性能。稀土在传统产业中 有许多应用,而在现代功能材料领 域用途更加广泛。
一、引
言
稀土元素化学性质活泼,具有特异的电、磁、光 和催化性能,因而在工业生产和科学研究中应用广泛。 稀土产品在传统产业领域(如冶金、石油化工、玻璃、 陶瓷、农业)中的应用市场已大致稳定,而新型稀土 材料尤其是功能材料却在快速增长。稀土元素已成为 现代功能材料中不可缺少的原料。 通过各种稀土化合物或掺稀土物质的合成、组成、 结构、性质和器件的研究,国内外已出现和将出现的 各种新型稀土功能材料包括光学功能材料、吸波功能 材料、信息与传感功能材料、环境功能材料、磁性功 能材料、储氢与能源功能材料、导电与电子功能材料 等。
镧系元素:镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、 钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆 (Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒 (Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。 “轻稀土元素”:钪(Sc)、钇(Y)、镧 (La)—铕(Eu)。 “重稀土元素”:钆(Gd)—镥(Lu)。 地球上稀土分布:约占地壳总量的0.016%,丰度 比常见的铜、铅、锌、锡还多,但目前真正成为可开采 的稀土矿并不多,且在世界上的分布很不均匀,主要集 中在中国、美国、印度、前苏联国家、南非等国。
稀土混合氧化物 添加微量稀土氧化物可以提高铁 氧体微波吸收性能。例如:在铁砂、铁氧体和铁磁-铁 电等复合电波吸收材料中掺入一种或多种微量稀土氧 化物能大幅度提高材料的吸波特性;LiFe5O8中添加少 量的Nd2O3 后,吸收值增大;SmO和α-Fe 两相混合物 粉末在1-5GHz低频段范围具有良好的微波吸收特性; 将已被氧化的废料Nd2Fe14B与Li2CO3、TiO2、ZnO2混 合制得纳米复合材料,该材料在7-10GHz频率范围有 优良的微波吸收性能;Singh 等发现[Ca(NiTi)xFe122xO19]96.0[La2O3]4.0 和[Ca(CoTi)xFe12-2xO19]96.0[La2O3]4.0 在8-12.4GHz测试频率范围的微波吸收系数均在15dB 以上,吸收峰值31 dB。