¿qué usos mágicos tienen los elementos de tierras raras? (ⅲ) —— sobre la aplicación de elementos de tierras raras de luz

hay 17 elementos de tierras raras, que se dividen en 'tierras raras ligeras' y 'tierras raras' de acuerdo con el número atómico y la masa atómica: entre ellos, los elementos de tierras raras ligeras tienen un número atómico más bajo, una masa atómica más pequeña y un gran almacenamiento, incluidos el lantano, el cerio, el praseodimio, el neodimio, el prometio, el samario y el europio;

los elementos de tierras raras pesadas tienen un número atómico más alto, una masa atómica más grande y reservas más bajas, incluidos gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, itterbium, lutetio e itrio.

de acuerdo con el proceso de separación de extracción de ácido del elemento raro,, los elementos de tierras raras se dividen en:

tierra rara ligera (extracción de ácido débil) - lantano, cerio, praseodimio, neodimio;

tierra rara intermedia (extracción de ácido bajo): samario, europio, gadolinio, terbio y disprosio;

tierras raras pesadas (extracción de ácido medio) - holmio, europio, erbio, thulium, itterbium, lutetium, ytrio.

en términos generales, las tierras raras ligeras se usan ampliamente en metalurgia, cerámica, la industria química, la electrónica, el tratamiento médico, la superconductividad y otros campos; las tierras raras pesadas se usan ampliamente en fósforos, vidrio óptico, cristales láser, fuentes de luz eléctrica, esmaltes cerámicos, industria de impresión y tintura, catalizadores, etc.

la siguiente es una introducción a las aplicaciones de elementos de tierras raras individuales.

1. aplicación de lantano (lǎng en chino)

lanthanum, elemento símbolo la se pronuncia lǎng en chino. el peso atómico es 138.9055.

el lantano se puede convertir en vidrio óptico de alto grado. agregar óxido de lantano al vidrio óptico puede 'aumentar significativamente el índice de refracción' y 'reducir la tasa de dispersión'. la lente de instrumento óptico realizado de esta manera puede expandir el ángulo de visión, reducir la distorsión de la imagen y mejorar la resolución. el lantano también es indispensable en los materiales láser de hoy.

lanthanum es el mejor en materiales de comunicación electrónica. actualmente, el mejor material de emisión de electrones es lab6, y el lantano tiene excelentes aplicaciones en muchos materiales de comunicación electrónica. el lantano juega un papel excelente en la cerámica funcional. por ejemplo, agregar 'óxido de lantano' a la cerámica del condensador de bario (batio3) puede mejorar significativamente la estabilidad del condensador y aumentar su vida útil en cientos de veces. por ejemplo, agregar óxido de lantano a la 'cerámica a prueba de radiación' y 'cerámica electroóptica' puede mejorar en gran medida el rendimiento.

el lantano es un excelente catalizador en petroquímicos. las tecnologías de 'grietas' y 'polimerización' de las moléculas son muy comunes en los petroquímicos, pero los catalizadores son indispensables. agregar elementos de tierras raras 'scandium' y 'tierras raras ricas en lantano' al catalizador duplica la eficiencia de agrietamiento. si entonces el catalizador se convierte en un 'catalizador de tamiz molecular' con 'buena permeabilidad' y 'área de contacto grande', el efecto catalítico se duplicará.

la aleación de níquel de lanthanum (lani5) es un excelente material de almacenamiento de hidrógeno. los materiales de almacenamiento de hidrógeno ayudan con 'almacenamiento de hidrógeno', 'transporte de hidrógeno' y 'uso de hidrógeno', pero purifican el hidrógeno a partir de las mezclas de hidrógeno.

2. aplicación de cerio

cerio, símbolo de elemento ce, pronunciado shì en chino. el peso atómico es 140.1.

el cerio, como aditivo de vidrio, puede absorber rayos ultravioleta e infrarrojos, que ahora se usa ampliamente en vidrio de automóvil. es más efectivo no solo para prevenir los rayos ultravioleta sino también para reducir la temperatura dentro del automóvil, ahorrando así la electricidad para el aire acondicionado.

el cerio se usa en catalizadores de purificación de escape de automóviles, que pueden evitar efectivamente la contaminación de escape del automóvil.

el sulfuro de cerio funciona con sobra en pigmentos y tintes. el cerio reemplaza los materiales tóxicos anteriores, como el plomo y el cadmio, y tiene un buen rendimiento en pigmentos y tintes. ahora se usa ampliamente en la coloración de plásticos, tintas y papel, y también se usa ampliamente en el campo de los recubrimientos.

el campo de aplicación del cerio es muy amplio, y casi todos los campos de aplicación de tierra rara contienen cerio, como materiales de pulido y molienda de tierras raras, materiales de almacenamiento de hidrógeno de tierra rara, materiales de vidrio óptico de tierras raras, materiales termoeléctricos de tierras raras, agentes de agrietamiento de tierras raras, materiales de electrodos, materiales de cerámica de tierra rara, materiales magnéticos de tierra rara, materiales de acero de toda la tierra rara, etc., etc., etc., etc.

3. aplicación de prasodimio

prasodimio, símbolo del elemento pr, se pronuncia pǔ en chino. el peso atómico es 140.90765.

el praseodimio se usa generalmente en 'tierra rara de luz mixta' y se usa ampliamente en materiales de pulido, materiales de molienda, materiales de almacenamiento de hidrógeno, materiales de vidrio óptico, materiales termoeléctricos, materiales de electrodos, materiales de cerámica especiales, materiales de agentes de agrietamiento, materiales magnéticos permanentes y materiales de acero de aleación, etc.

vale la pena mencionar que el praseodimio se usa solo en 'esmaltes de cerámica', y el color después de disparar es puro y elegante amarillo claro; por lo tanto, también se puede usar en esmaltes cerámicos, pigmentos, colorantes, recubrimientos, etc. por supuesto, otros elementos de tierras raras también tendrán diferentes colores de sinterización.

4. aplicación de neodimio

neodymium, símbolo del elemento nd, se pronuncia nǚ en chino. el peso atómico es 144.2.

el neodimio se usa principalmente en materiales de imán permanentes ndfeb. los imanes permanentes de ndfeb se conocen como el 'rey de los imanes permanentes' contemporáneos, y sus excelentes propiedades magnéticas permanentes se utilizan ampliamente en electrónica, maquinaria y otras industrias. si 'light rare earth' reemplaza el neodimio, su efecto magnético permanente no es muy diferente, pero el costo se reduce considerablemente.

el neodimio también se usa en materiales metálicos no ferrosos. agregar 1.5 a 2.5% de neodimio a aleaciones de magnesio o aluminio puede mejorar el rendimiento de alta temperatura, la opresión del aire y la resistencia a la corrosión de la aleación. dichos materiales se usan ampliamente como materiales aeroespaciales.

el granate de aluminio de itrio dopado con neodimio produce vigas láser de onda corta, que se usan ampliamente en la industria para soldar y cortar materiales delgados con un grosor de menos de 10 mm. después de mejorar, este láser puede usarse en el campo de la medicina.

el neodimio también se usa para colorear los materiales de vidrio y cerámica y como aditivo para productos de caucho.

5. aplicación de promethium

el símbolo de prometium es pm, pronunciado como pǒ en chino. el peso atómico es 147.

el área de aplicación principal de promethium es la radioluminiscencia. dado que promethium es un producto de la fisión espontánea de uranio y tiene una célula unitaria hexagonal, sus propiedades físicas y químicas son similares a las de neodimio y rutenio.

se han descubierto veintiocho isótopos de promethium, entre los cuales promethium-147 puede emitir rayos β de baja energía, utilizados para hacer baterías atómicas del tamaño de una pastilla con una vida útil de 5 años. se puede usar en satélites artificiales, audífonos y varios instrumentos y medidores militares y civiles.

dado que promethium-147 puede emitir rayos β de baja energía, y el sulfuro de zinc emitirá luz fría bajo la acción de los rayos, las dos sustancias se pueden mezclar para hacer 'polvo radioluminiscente' para la observación nocturna de instrumentos y metros, y también se pueden convertir en 'perlas ilustradas nocturnas'.

del mismo modo, la fuente radiactiva de baja energía de promethium-147 puede convertirse en una fuente de calor para proporcionar energía auxiliar para la detección del vacío, satélites artificiales, etc.

6. aplicación de samario

samario, símbolo del elemento sm, se pronuncia como shān en chino. el peso atómico es 150.36.

el samario es de color amarillo claro, y sus átomos tienen las características de 'gran momento magnético' y 'gran energía de absorción'.

los imanes permanentes de primera y segunda generación son inseparables del cobalto de samario, y los imanes permanentes de tercera generación son el "boro de hierro neodimio". ahora se encuentra que los imanes permanentes de 'nitrógeno de hierro samario' son de bajo costo, mejor resistencia a alta temperatura y resistencia a la corrosión.

el fluoruro de calcio dopado con samario puede emitir láseres pulsados, y el óxido de samario y el fluoruro de samario se pueden hacer en 'películas de filtro' láser. el samario dopado en cristales de 'granate' se puede convertir en filtros infrarrojos.

los productos enriquecidos con samario gadolinium se pueden convertir en 'cerámica aislante' de alto rendimiento.

el óxido de samario puede polimerizar el metano en etano y etileno; el diioduro de samario puede reducir el acetaldehído a etanol.

samario tiene una fuerte energía de absorción para los neutrones y puede usarse como absorbedor de neutrones en reactores nucleares. después de la irradiación, samario se convierte en 'isótopo samario', que puede emitir rayos beta de baja energía y rayos gamma, y ​​puede usarse en 'radioterapia local' y 'seguimiento de imágenes' en medicina.

7. aplicación de europium

europium, símbolo de elemento eu, se pronuncia yǒu en chino, y su peso atómico es 151.964.

la característica más importante de europium es que su "nivel de energía" electrónico se excita fácilmente, y los electrones saltarán del "nivel de bajo nivel de energía" al "alto nivel de energía". y cuando los electrones regresen del 'alto nivel de energía' al 'nivel de bajo nivel de energía', emitirán luz. por supuesto, la frecuencia de la luz emitida por átomos de diferentes sustancias también es diferente. ahora, la 'lámpara fluorescente tricolor de tierra rara' y la 'lámpara de haluro de tierra rara' dopada con europium han reemplazado la anterior 'lámpara de mercurio de alta presión'.

el óxido de itrio dopado con (europium) presenta un espectro rojo muy brillante y perfecto; los materiales dopados con (europium) presentan un espectro azul muy brillante y perfecto; los materiales dopados presentan un espectro verde muy brillante y perfecto. actualmente, la fuente de color de la pantalla de visualización de color de los televisores y los televisores de pantalla plana ahora utiliza principalmente este tipo de material para hacer 'fósforos de excitación' para formar 'unidades de color', y luego utiliza diferentes intensidades de excitación electrónica para mostrar varios colores.

el óxido de europio dopante se puede usar para hacer lentes de colores y filtros ópticos. la razón por la que puede filtrar la luz de una cierta frecuencia es que bloquea el paso de la luz de una cierta frecuencia o convierte la luz de una cierta frecuencia en la luz de otras frecuencias.

doping europium en materiales luminiscentes puede convertir adecuadamente la frecuencia de la luz; convertir la luz infrarroja en luz visible puede mejorar la eficiencia luminosa y también puede usarse para 'visión nocturna'; si la luz visible se convierte en luz infrarroja, se puede usar para la identificación infrarroja; si la frecuencia de la luz se convierte adecuadamente, la eficiencia de conversión de las células solares también se puede mejorar. si la investigación y el desarrollo en esta área se profundizan aún más, las aplicaciones relacionadas son prometedoras.

europium está ampliamente asociado con 'dispositivos emisores de luz' y 'dispositivos de conversión de frecuencia de luz'.

8. aplicación de gadolinio

gadolinium, símbolo del elemento gd, se pronuncia gá en chino. su peso atómico es 157.25.

gadolinio utilizado en aleaciones, las aleaciones que contienen gadolinio tienen propiedades antioxidantes a temperaturas más altas.

el gadolinio utilizado en la cerámica de aislamiento térmico, la cerámica de aislamiento térmico dopada con óxido de gadolinio tienen un rendimiento excelente y a menudo se usan como materiales de aislamiento térmico en aviación, automóviles y otras industrias. el óxido de gadolinio también se puede usar en otros materiales para mejorar la resistencia al calor.

también se usa en materiales magnéticos permanentes. como todos sabemos, samario y lantano pueden participar en materiales magnéticos permanentes, y los imanes permanentes dopados con gadolinio tienen una mayor resistencia al calor.

en cuanto al vidrio óptico, el vidrio óptico dopado con óxido de gadolinio tiene un alto índice de refracción, baja dispersión y buena resistencia a alta temperatura, y a menudo se usa en lentes ópticas avanzadas. del mismo modo, este material óptico de alto rendimiento puede mejorar el rendimiento de las lentes ordinarias a través del método de 'recubrimiento de vapor'.

utilizado en 'fósforos luminiscentes', el gadolinio agregó al dopar europium ayuda a los fósforos luminiscentes a lograr excelentes actuaciones, que se utilizan en pantallas avanzadas.

para aplicaciones de microondas, el gadolinio se usa para fabricar granate de gadolinio ittrium (gd: y3al5o12), que es una aleación de gadolinio para equipos de microondas. esta aleación de gadolinio se realiza mezclando y derritiendo dos o más elementos de metal, y el producto de la mezcla tendrá diferentes propiedades de las diversas formas de metal anteriores. gadolinium yttrium granate se usa en equipos de microondas y otros campos.

y también se usa en 'materiales de efecto magneto-óptico' y 'tecnología de refrigeración magnética'.

los materiales de emisión de cátodos fabricados por gadolinium y lanthanum yttrium molibdeno juntos son fáciles de procesar, tienen buenos efectos de emisión y un rendimiento estable, y pueden usarse en el campo de los magnetrones.

agregar gadolinio a las barras de combustible de uranio en 'materiales de absorción de neutrones' puede controlar la tasa de fisión nuclear.

el gadolinio tiene una fuerte capacidad para absorber las radiografías y puede usarse para 'materiales de protección de radiación', 'materiales de imágenes médicas' y otros materiales de absorción de rayos x.