quelles utilisations magiques ont-elles des éléments de terres rares? (ⅱ) — - sur l'application du scandium et du yttrium

1.application du scandium

le symbole d'élément du scandium est sc, prononcé comme kàng en chinois, et son poids atomique est de 44,9559.

le scandium est un métal de transition en haut du tableau périodique. il a une activité chimique élevée et ne réagit qu'avec l'oxygène à des températures élevées, qui peuvent réagir avec des éléments non métalliques tels que l'azote et le soufre, et former des sels avec des acides et des bases.

la première application importante du scandium est la «lampe de sodium de scandium», qui est une source de lumière électrique halogénure métallique. un argon est rempli de l'ampoule, et l'iodure de sodium et la poudre d'iodure de scandium sont également contenus dans l'ampoule. lorsqu'ils sont libérés à haute tension, les ions de scandium et les ions sodium émettent un spectre spécial, mais le tout est blanc. les lampes à sodium scandium ont une efficacité lumineuse élevée, une bonne couleur lumineuse, une économie d'énergie, une longue durée de vie et une forte capacité de défoggage. ils sont largement utilisés dans le tir à la télévision et les carrés, les stades et l'éclairage des routes, connus sous le nom de troisième génération de sources lumineuses. l'efficacité lumineuse des lampes de sodium de scandium est environ 4 fois celle des lampes en tungstène halogène et 2 fois celle des lampes à mercure à haute pression. et les performances du rendu des couleurs sont également bonnes.

la deuxième application importante du scandium est les cellules solaires. l'efficacité des cellules solaires dépend en grande partie de l'absorption de la lumière et des propriétés de transport des porteurs du matériau. en raison de sa grande bande interdite et de son coefficient d'absorption de lumière élevé, les matériaux de scandium peuvent absorber efficacement la lumière visible et la lumière infrarouge dans le spectre solaire, améliorant ainsi l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires. de plus, le scandium peut également être aggravé avec d'autres matériaux, tels que le silicium, pour former une hétérostructure, améliorant davantage les performances des cellules solaires. par conséquent, l'application innovante des matériaux de scandium dans les cellules solaires devrait contribuer à la popularisation des énergies renouvelables.

la troisième application importante du scandium est la photo-catalyse. les matériaux de scandium ont un «taux d'absorption de lumière élevé» et des «excellentes performances de conversion photoélectrique», qui peuvent convertir efficacement l'énergie solaire en énergie chimique et entraîner des réactions photocatalytiques. par exemple, les matériaux de scandium peuvent être utilisés pour la «décomposition de l'eau pour produire de l'hydrogène», convertissant l'énergie solaire en énergie d'hydrogène storable et utilisable. par exemple, des matériaux de scandium peuvent être utilisés pour préparer des capteurs photoélectriques efficaces pour obtenir une détection et une transmission hautement sensibles des signaux optiques. par exemple, les matériaux de scandium peuvent également être utilisés dans la préparation de nouveaux dispositifs optoélectroniques, tels que les cristaux photoélectriques à base de scandium et les diodes électroluminescentes à base de scandium, etc., injectant par conséquent une nouvelle vitalité dans le développement de l'industrie optoélectronique. par exemple, l'oxyde de scandium peut «affaiblir les forces de liaison hydrogène» et peut être utilisé comme catalyseur pour la «déshydrogénation» et la «fissuration de l'hydrogène».

la quatrième application importante du scandium est d'améliorer les performances des alliages. par exemple, le scandium a un effet d'alliage très magique avec des alliages en aluminium. tant qu'une petite quantité de scandium est ajoutée à l'aluminium, al3sc sera généré, ce qui modifiera considérablement la structure et les propriétés de l'alliage. cette «nouvelle génération de matériau en alliage en aluminium» a une gravité spécifique proche de celle de l'aluminium, qui a également une stabilité super cristal, des performances de soudage super, une résistance à la super corrosion et une bonne résistance à une température élevée de 900 ° c, et peut également résister au rayonnement à neutrons; il possède des perspectives de développement très attrayantes dans l'aérospatiale, l'aviation, les navires, les réacteurs nucléaires, les véhicules légers, les trains à grande vitesse, etc. par exemple, l'alliage de titane de scandium et l'alliage de magnésium de scandium sont des matériaux idéaux avec des points de fusion élevés, une faible gravité spécifique et une haute résistance. par exemple, le scandium peut également être utilisé comme additif aux alliages de tungstène et de chrome à haute température pour augmenter la durée de vie de ces matériaux. par exemple, le scandium est également un excellent modificateur pour le fer. une petite quantité de scandium peut améliorer considérablement la force et la dureté de la fonte.

la cinquième application importante du scandium est de stabiliser le réseau cristallin dans la «céramique spéciale». par exemple, les matériaux en céramique d'oxyde de zirconium ont une propriété très spéciale. la conductivité de cet électrolyte augmente avec la température et la concentration en oxygène dans l'environnement, et elle peut être utilisée comme «compteur de teneur en oxygène sensible». la structure cristalline instable de ce matériau en céramique est un inconvénient, mais le réseau de matériaux céramiques d'oxyde de zirconium avec de l'oxyde de scandium ajouté est stable et peut être mis en pratique. l'oxyde de scandium dans la céramique joue un rôle dans la stabilisation du réseau cristallin et la structure dense comme le fait le béton. par exemple, le nitrure de silicium, le matériau en céramique d'ingénierie résistant à haute température, a les caractéristiques de la super dureté, de la résistance à haute température, de la résistance à la corrosion, de la déformation d'impact à petite et basse température, du petit coefficient de frottement et de la résistance à l'usure. lorsque vous utilisez l'oxyde de scandium comme agent de densification, il peut encore améliorer ses propriétés mécaniques à haute température.

la sixième application importante du scandium est en tant que catalyseur de l'hydrocraquage dans le processus de raffinage du pétrole dans l'industrie chimique. cette propriété du scandium peut aider à fabriquer ensemble l'oxyde de scandium, l'oxyde de zirconium et l'oxyde d'yttrium comme oxydant pour les piles à combustible à hydrogène et en tant que matériau d'électrode pour avoir un meilleur effet. de plus, l'électrolyte de batterie à semi-conducteurs en chlorure d'indium de scandium au lithium a une bonne conductivité au lithium et un fonctionnement stable, ce qui a contribué à la progression révolutionnaire des batteries à l'état solide.

la septième application importante du scandium réside dans la production de «cristaux laser à haute puissance». maintenant, «yttrium gallium scannium garnet» est largement utilisé pour fabriquer des lasers haute puissance. ce laser solide a des applications importantes dans d'autres domaines industriels.

la huitième application importante du scandium est ses isotopes. le scandium peut absorber les neutrons dans les réacteurs nucléaires pour produire des isotopes radioactifs, qui peuvent être utilisés comme source de rayons gamma pour le traitement tumoral local et comme traceur radioactif.

2. application de yttrium

le symbole d'élément de yttrium est y, prononcé yǐ, et son poids atomique est de 88,90585

les propriétés chimiques de yttrium sont plus proches des «éléments de terre rare», et les minéraux de yttrium sont souvent mélangés avec de lourdes minéraux d'élément de terre rare.

la première application importante de yttrium est d'améliorer les performances de l'acier inoxydable. c'est précisément en raison de la présence d'une petite quantité de yttrium dans l'alliage fecr que sa résistance à l'oxydation et sa ductilité sont considérablement améliorées. c'est également en raison de la présence d'une petite quantité de yttrium que les alliages de magnésium de terres rares ont des caractéristiques de forte résistance, de ténacité élevée, de résistance à la corrosion et de résistance à haute température, qui peuvent également remplacer certains alliages d'aluminium moyens et être utilisés dans les composants de charge des avions. ce type d'alliage a également une bonne conductivité thermique et une conductivité électrique, et sa plage d'applications est très large. de même, l'ajout d'une petite quantité de terres rares riches en yttrium aux alliages de cuivre et aux alliages al-zr peut améliorer leurs nombreuses propriétés. les matériaux en céramique de nitrure de silicium contenant de l'aluminium en yttrium-sandium-aluminium peuvent être utilisés pour fabriquer des composants du moteur.

la deuxième application importante de yttrium est de fabriquer des cristaux optiques hautes performances. lorsque vous utilisez le grenat d'aluminium yttrium （y3al5o13） un monocristal dans la production, les lentilles optiques haut de gamme seront d'une faible absorption, d'une luminosité élevée et pas d'astigmatisme. le grenat en aluminium de néodyme yttrium est également utilisé pour fabriquer des cristaux laser, qui sont largement utilisés dans les lasers solides; parmi eux, il convient de mentionner des "cristaux laser à haute puissance", qui peuvent être utilisés pour le traitement laser, les scalpels laser, les armes laser, etc. en outre, les cristaux de vanadate de yttrium pur (yv o4) sont utilisés pour fabriquer des fibres optiques, et leurs performances de propagation sont dix fois plus élevées que celles des fibres optiques optiques, et leurs performances de propagation sont dix fois plus élevées que celles des fibres optiques en silicone.

la troisième application importante de yttrium est de faire une «bonne poudre fluorescente de couleur primaire». par exemple, sous excitation électronique, l'oxyde d'europium émet une lumière bleue; avec europium comme activateur, l'oxyde d'yttrium, l'oxysulfure d'yttrium, le vanadate d'yttrium peut émettre une lumière rouge pure; avec le terbium comme activateur, le grenat de gallium en aluminium yttrium émet une lumière verte pure; ces trois matériaux sont transformés en «phosphores» fonctionnant comme des «unités de couleur» des écrans. chaque unité de couleurs peut émettre diverses couleurs attendues avec l'impaction des électrons de différentes intensités. cette technologie d'affichage des couleurs a progressivement remplacé les technologies «affichage des cristaux liquides» et «affichage plasma».

la quatrième application majeure de yttrium est un catalyseur de fissuration dans le raffinage d'huile. étant donné que yttrium et scandium ont pour effet d'affaiblir les «liaisons hydrogène», les petits produits de lumière moléculaire sont facilement obtenus pendant le raffinage de l'huile; de même, l'yttrium est sensible aux liaisons hydrogène, et srzro3 dopé au yttrium est très sensible à la concentration d'hydrogène. le degré d'absorption d'hydrogène peut se refléter dans la conductivité, de sorte que le srzro3 dopé au yttrium peut être utilisé comme capteur de gaz pour la «teneur en hydrogène».

la cinquième application importante de yttrium consiste à améliorer, réparer et densifier les propriétés du réseau cristallin. par exemple, l'oxyde d'yttrium est utilisé pour fixer le réseau d'oxyde de zirconium pour fabriquer l'électrode de la pile à combustible à hydrogène sans pulvérisation ni dégradation. par exemple, l'ajout d'oxyde d'yttrium à la céramique structurelle «nitrure de silicium» peut densifier la structure cristalline et améliorer considérablement la résistance, la ténacité, la résistance à l'usure, la résistance à l'impact et la résistance à haute température du matériau. il peut être utilisé dans les moteurs de turbine à gaz, d'autres outils de coupe et des pièces résistantes à l'usure. par exemple, la zircone stabilisée en yttrium, communément appelée diamant de zirconium, a une excellente dureté et des propriétés optiques, qui sont très proches des diamants naturels et peuvent même être confondus avec de vrais diamants.

ce qui précède est une introduction à plusieurs applications importantes du scandium des éléments de terres rares et de yttrium. en raison de leur implication approfondie dans divers domaines tels que l'électronique, la pétrochimie, la métallurgie, les machines, l'énergie, l'industrie légère, la protection de l'environnement et l'agriculture, nous continuons d'augmenter nos efforts de recherche pour assurer l'utilisation rationnelle des éléments terres rares et le développement durable des industries connexes.