quelles utilisations magiques ont-elles des éléments de terres rares? (ⅲ) — - sur l'application d'éléments de terres rares légères

il y a 17 éléments de terres rares, qui sont divisées en «terres rares légères» et «terres rares lourdes» en fonction du nombre atomique et de la masse atomique: parmi lesquelles, les éléments de terres rares légères ont un nombre atomique plus faible, une masse atomique plus petite et un grand stockage, notamment le lanthane, le cerium, le praseodymium, le neodymium, le promehium, le lanthanum et l'europium;

les éléments de terres rares lourdes ont un nombre atomique plus élevé, une masse atomique plus grande et des réserves plus faibles, notamment le gadolinium, le terbium, le dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium, le ytterbium, le lutetium et le yttrium.

selon le processus de séparation de l'extraction des acides des éléments de terre rare, les éléments de terres rares sont divisés en:

terre rare légère (extraction à l'acide faible) - lanthane, cérium, prasyodymium, néodyme;

terres rares intermédiaires (faible extraction acide) - samarium, europium, gadolinium, terbium et dysprosium;

terres rares lourdes (extraction d'acide moyenne) - holmium, europium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium.

d'une manière générale, les terres rares légères sont largement utilisées dans la métallurgie, la céramique, l'industrie chimique, l'électronique, le traitement médical, la supraconductivité et d'autres domaines; les terres rares fortes sont largement utilisées dans les phosphores, le verre optique, les cristaux laser, les sources de lumière électrique, les glaçages en céramique, l'industrie de l'impression et de la teinture, les catalyseurs, etc.

ce qui suit est une introduction aux applications d'éléments de terres rares individuelles.

1. application de lanthanum (lǎng en chinois)

lanthanum, le symbole d'élément la est prononcé lǎng en chinois. le poids atomique est de 138,9055.

lanthanum peut être transformé en verre optique de haute qualité. l'ajout d'oxyde de lanthane au verre optique peut «augmenter considérablement l'indice de réfraction» et «réduire le taux de dispersion». la lentille de l'instrument optique réalisée de cette manière peut étendre l'angle de vision, réduire la distorsion de l'image et améliorer la résolution. lanthanum est également indispensable dans les matériaux laser d'aujourd'hui.

lanthanum est le meilleur des matériaux de communication électronique. actuellement, le meilleur matériel d'émission d'électrons est lab6, et lanthanum a d'excellentes applications dans de nombreux matériaux de communication électroniques. lanthanum joue un excellent rôle dans la céramique fonctionnelle. par exemple, l'ajout de «l'oxyde de lanthane» à la céramique du condensateur du titanate de baryum (batio3) peut améliorer considérablement la stabilité du condensateur et augmenter sa durée de vie de service de centaines de fois. par exemple, l'ajout d'oxyde de lanthane aux «céramiques à l'étranger» et aux «céramiques électro-optiques» peut considérablement améliorer les performances.

lanthanum est un excellent catalyseur en pétrochimie. les technologies des molécules de «craquage» et de «polymérisation» sont très courantes dans la pétrochimie, mais les catalyseurs sont indispensables. l'ajout d'éléments de terres rares «scandium» et «terres rares riches en lanthane» au catalyseur double l'efficacité de fissuration. si alors le catalyseur est transformé en un «catalyseur de tamis moléculaire» avec une «bonne perméabilité» et une «grande zone de contact», l'effet catalytique sera doublé.

l'alliage de nickel de lanthane (lani5) est un excellent matériau de stockage d'hydrogène. les matériaux de stockage d'hydrogène aident au «stockage d'hydrogène», au «transport d'hydrogène» et à «l'utilisation d'hydrogène», mais purifient l'hydrogène des mélanges d'hydrogène.

2. application de cérium

cérium, symbole d'élément ce, prononcé shì en chinois. le poids atomique est de 140,1.

le cérium, en tant qu'additif en verre, peut absorber les rayons ultraviolets et infrarouges, qui est maintenant largement utilisé dans le verre automobile. il est plus efficace non seulement pour empêcher les rayons ultraviolets mais aussi pour réduire la température à l'intérieur de la voiture, économisant ainsi l'électricité pour la climatisation.

le cérium est utilisé dans les catalyseurs de purification des échappements automobiles, ce qui peut prévenir efficacement la pollution par les échappements automobiles.

le sulfure de cérium fonctionne de façon exceptionnelle dans les pigments et les colorants. le cérium remplace les matériaux toxiques précédents, tels que le plomb et le cadmium, et a de bonnes performances dans les pigments et les colorants. il est maintenant largement utilisé dans la coloration des plastiques, des encres et du papier, et est également largement utilisé dans le domaine des revêtements.

le champ d'application du cérium est très large, et presque tous les champs d'application des terres rares contiennent du cérium, comme des matériaux de polissage et de broyage des terres rares, des matériaux de stockage d'hydrogène rare terres, des matériaux en verre optique de terres rares, des matériaux thermoélectriques de terres rares, des matériaux magnétiques de terres rares en terres, des matériaux en acier d'alliage d'alliage en terres rares, etc.

3. application du praseodymium

le praseodymium, symbole d'élément pr, est prononcé pǔ en chinois. le poids atomique est de 140,90765.

le praseodymium est généralement utilisé dans les «terres rares à lumière mixte» et est largement utilisée dans les matériaux de polissage, les matériaux de meulage, les matériaux de stockage d'hydrogène, les matériaux en verre optique, les matériaux thermoélectriques, les matériaux d'électrode, les matériaux spéciaux en céramique, les matériaux d'agent de fissuration, les matériaux magnétiques permanents et les matériaux en acier en alliage, etc.

il convient de mentionner que le praseodymium est utilisé seul dans des «glaçages en céramique», et la couleur après le tir est du jaune clair pur et élégant; par conséquent, il peut également être utilisé dans les glaçages en céramique, les pigments, les colorants, les revêtements, etc. bien sûr, d'autres éléments de terres rares auront également des couleurs de frittage différentes.

4. application du néodyme

le néodyme, symbole d'élément nd, est prononcé nǚ en chinois. le poids atomique est de 144,2.

le néodyme est principalement utilisé dans les matériaux aimants permanents ndfeb. les aimants permanents ndfeb sont connus comme le «roi des aimants permanents» contemporains, et leurs excellentes propriétés magnétiques permanentes sont largement utilisées dans l'électronique, les machines et d'autres industries. si «light rare earth» remplace le néodyme, son effet magnétique permanent n'est pas très différent, mais le coût est considérablement réduit.

le néodyme est également utilisé dans les matériaux métalliques non ferreux. l'ajout de néodyme de 1,5 à 2,5% aux alliages de magnésium ou d'aluminium peut améliorer les performances à haute température, l'étanchéité de l'air et la résistance à la corrosion de l'alliage. ces matériaux sont largement utilisés comme matériaux aérospatiaux.

le grenat en aluminium yttrium dopé au néodyme produit des faisceaux laser à ondes courtes, qui sont largement utilisés dans l'industrie pour le soudage et la coupe de matériaux minces avec une épaisseur inférieure à 10 mm. après l'amélioration, ce laser peut être utilisé dans le domaine médical.

le néodyme est également utilisé pour la coloration en verre et en céramique et en tant qu'additif pour les produits en caoutchouc.

5. application du proméètre

le symbole du prométhium est pm, prononcé comme pǒ en chinois. le poids atomique est de 147.

la principale zone d'application du prométhium est la radioluminescence. étant donné que le prométhium est un produit de la fission spontanée de l'uranium et a une cellule unitaire hexagonale, ses propriétés physiques et chimiques sont similaires à celles du néodyme et du ruthénium.

vingt-huit isotopes de prométhium ont été découverts, parmi lesquels le prométhium-147 peut émettre des rayons β à basse énergie, utilisés pour fabriquer des batteries atomiques de la taille d'une pilule avec une durée de vie de 5 ans. il peut être utilisé dans les satellites artificiels, les aides auditives et divers instruments et compteurs militaires et civils.

étant donné que le prométhium-147 peut émettre des rayons β à basse énergie et que le sulfure de zinc émettra une lumière froide sous l'action des rayons, les deux substances peuvent être mélangées pour faire de la `` poudre radiolunescentes '' pour l'observation nocturne des instruments et des mètres, et peuvent également être transformés en `` perles nocturnes ''.

de même, la source radioactive à faible énergie de prométhium-147 peut être convertie en une source de chaleur pour fournir une énergie auxiliaire pour la détection du vide, les satellites artificiels, etc.

6. application de samarium

samarium, symbole d'élément sm, est prononcé comme shān en chinois. le poids atomique est de 150,36.

le samarium est jaune clair et ses atomes ont les caractéristiques du «grand moment magnétique» et de la «grande énergie d'absorption».

les aimants permanents de première et de deuxième génération sont inséparables de samarium cobalt, et les aimants permanents de troisième génération sont le «bore de fer néodyme». on constate maintenant que les aimants permanents «samarium en fer» sont de faible coût, une meilleure résistance à haute température et une résistance à la corrosion.

le fluorure de calcium dopé au samarium peut produire des lasers pulsés, et l'oxyde de samarium et le fluorure de samarium peuvent être transformés en «films filtrants» laser. le samarium dopé dans des cristaux «grenat» peut être transformé en filtres infrarouges.

les produits enrichis en gadolinium de samarium peuvent être transformés en «céramiques isolantes» haute performance.

l'oxyde de samarium peut polymériser le méthane en éthane et éthylène; le diiodure de samarium peut réduire l'acétaldéhyde à l'éthanol.

le samarium a une forte énergie d'absorption pour les neutrons et peut être utilisé comme absorbeur de neutrons dans les réacteurs nucléaires. après irradiation, le samarium se transforme en `` isotope de samarium '', qui peut émettre des rayons bêta à faible énergie et des rayons gamma, et peut être utilisé dans la `` radiothérapie locale '' et le «suivi d'image» en médecine.

7. application d'europium

l'europium, symbole d'élément eu, est prononcé yǒu en chinois, et son poids atomique est de 151,964.

la plus grande caractéristique d'europium est que son «niveau d'énergie» électronique est facilement excité, et les électrons passeront du «niveau de faible énergie» au «niveau d'énergie élevé». et lorsque les électrons reviendront du «niveau d'énergie élevé» au «niveau de faible énergie», ils émettront de la lumière. bien sûr, la fréquence de lumière émise par les atomes de différentes substances est également différente. maintenant, la «lampe fluorescente tri-couleur des terres rares» et la «lampe aux halogénures des terres rares» dopées avec europium ont remplacé la «lampe au mercure à haute pression» précédente.

l'oxyde d'yttrium dopé avec (europium) présente un spectre rouge très brillant et parfait; les matériaux dopés avec (europium) présentent un spectre bleu très brillant et parfait; les matériaux dopés présentent un spectre vert très brillant et parfait. actuellement, la source de couleur de l'écran d'affichage des couleurs des téléviseurs et des téléviseurs à écran plat utilise désormais principalement ce type de matériau pour fabriquer des «phosphores d'excitation» pour former des `` unités de couleur '', puis utilise différentes intensités d'excitation électronique pour afficher diverses couleurs.

le dopage de l'oxyde d'europium peut être utilisé pour fabriquer des lentilles colorées et des filtres optiques. la raison pour laquelle il peut filtrer la lumière d'une certaine fréquence est qu'elle bloque le passage de la lumière d'une certaine fréquence ou convertit la lumière d'une certaine fréquence en lumière d'autres fréquences.

le dopage de l'europium en matériaux luminescents peut convertir de manière appropriée la fréquence de la lumière; la conversion de la lumière infrarouge en lumière visible peut améliorer l'efficacité lumineuse et peut également être utilisée pour la «vision nocturne»; si la lumière visible est convertie en lumière infrarouge, elle peut être utilisée pour l'identification infrarouge; si la fréquence de la lumière est convertie de manière appropriée, l'efficacité de conversion des cellules solaires peut également être améliorée. si la recherche et le développement dans ce domaine s'améliorent encore, les applications liées sont prometteuses.

europium est largement associé aux «dispositifs d'émission de lumière» et aux «dispositifs de conversion de la fréquence légère».

8. application de gadolinium

le gadolinium, symbole d'élément gd, est prononcé gá en chinois. son poids atomique est de 157,25.

le gadolinium utilisé dans les alliages, les alliages contenant du gadolinium ont des propriétés antioxydantes à des températures plus élevées.

le gadolinium utilisé dans la céramique à l'isolation thermique, la céramique d'isolation thermique dopée avec de l'oxyde de gadolinium ont d'excellentes performances et sont souvent utilisés comme matériaux d'isolation thermique dans l'aviation, l'automobile et d'autres industries. l'oxyde de gadolinium peut également être utilisé dans d'autres matériaux pour améliorer la résistance à la chaleur.

il est également utilisé dans les matériaux magnétiques permanents. comme nous le savons tous, le samarium et le lanthane peuvent tous deux participer à des matériaux magnétiques permanents, et les aimants permanents dopés avec du gadolinium ont une résistance à la chaleur plus élevée.

en ce qui concerne le verre optique, le verre optique dopé à l'oxyde de gadolinium a un indice de réfraction élevé, une dispersion faible et une bonne résistance à haute température, et est souvent utilisé dans les lentilles optiques avancées. de même, ce matériau optique haute performance peut améliorer les performances des lentilles ordinaires grâce à la méthode de «revêtement de vapeur».

utilisé dans les «phosphores luminescents», le gadolinium ajouté pendant le dopage de l'europium aide les phosphores luminescents à obtenir d'excellentes performances, qui sont utilisées dans des écrans avancés.

pour les applications micro-ondes, le gadolinium est utilisé pour fabriquer du garnet gadolinium yttrium (gd: y3al5o12), qui est un alliage de gadolinium pour l'équipement micro-ondes. cet alliage de gadolinium est fabriqué en mélangeant et en faisant fondre deux éléments métalliques ou plus, et le produit du mélange aura des propriétés différentes des différentes formes métalliques. le grenat de gadolinium yttrium est utilisé dans l'équipement micro-ondes et d'autres champs.

et il est également utilisé dans les «matériaux d'effet magnéto-optique» et la «technologie de réfrigération magnétique».

les matériaux d'émission de cathode fabriqués par le gadolinium et le lanthane yttrium molybdène sont faciles à traiter, ont de bons effets d'émission et des performances stables, et peuvent être utilisées dans le domaine des magnétrons.

l'ajout de gadolinium aux tiges de carburant d'uranium dans des «matériaux d'absorption des neutrons» peut contrôler la vitesse de fission nucléaire.

le gadolinium a une forte capacité à absorber les rayons x et peut être utilisé pour les «matériaux de radioprotection», les «matériaux d'imagerie médicale» et d'autres matériaux d'absorption des rayons x.