Τα στοιχεία σπανίων γαιών είναι ένας συλλογικός όρος για 17 ειδικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων των στοιχείων λανθανιδίου στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων - λανθανίδη (La), δημήτριο (Ce), πρασεοδύμιο (Pr), νεοδύμιο (Nd), προμήθιο (Pm), σαμάριο ( Sm), ευρώπιο (Eu), γαδολίνιο (Gd), τέρβιο (Tb), δυσπρόσιο (Dy), χόλμιο (Ho), έρβιο (Er), θούλιο (Tm), υττέρβιο (Yb), λουτέτιο (Lu), καθώς και ως 15 στενά συνδεδεμένα στοιχεία του συστήματος λανθανιδών - ύττριο (Y) και σκάνδιο Υπάρχουν 17 στοιχεία στο Sc, που ονομάζονται στοιχεία σπάνιων γαιών. Οι σπάνιες γαίες είναι σημαντικοί στρατηγικοί πόροι, γνωστοί ως «βιομηχανικές βιταμίνες» και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε τομείς όπως η ηλεκτρονική, η πετροχημική, η μεταλλουργία, τα μηχανήματα, η ενέργεια, η ελαφριά βιομηχανία, η προστασία του περιβάλλοντος, η γεωργία κ.λπ. Σήμερα, ας παρουσιάσουμε πρώτα το πρώτο κατατάσσεται μεταλλικό λανθάνιο.
1, Εισαγωγή στο Λανθάνιο
Το 1839, ο Σουηδός χημικός Carl Mosander ανακάλυψε το «λανθάνιο» (το όνομά του από την ελληνική λέξη για το «κρυμμένο»). Το λανθάνιο είναι ένα μεταλλικό στοιχείο σπανίων γαιών με ατομικό αριθμό 57 και ατομικό βάρος 138,9055. Ασημί γκρι λάμψη, απαλή υφή, πυκνότητα 6,174 g/cm ³， Σημείο τήξης 921 ℃, σημείο βρασμού 3457 ℃; Η περιεκτικότητα του φλοιού σε λανθάνιο είναι 0,00183%, δεύτερη μετά το δημήτριο σε στοιχεία σπάνιων γαιών. Το λανθάνιο έχει δύο φυσικά ισότοπα: το λανθάνιο 139 και το ραδιενεργό λανθάνιο 138.
Το μέταλλο λανθάνιο είναι ένα ασημί λευκό μέταλλο που είναι μαλακό και εύκολο να κοπεί. Το μέταλλο λανθάνιο έχει ενεργές χημικές ιδιότητες και είναι εύκολα διαλυτό σε αραιά οξέα. Είναι εύκολο να οξειδωθεί στον αέρα και οι φρέσκες επιφάνειες σκουραίνουν γρήγορα όταν εκτίθενται στον αέρα. Το μέταλλο λανθάνιο αποθηκεύεται γενικά σε ορυκτέλαια ή σπάνια αέρια. Η θέρμανση μπορεί να καεί, παράγοντας οξείδια και νιτρίδια. Η θέρμανση σε αέριο υδρογόνο δημιουργεί υδρίδια, τα οποία αντιδρούν έντονα στο ζεστό νερό και απελευθερώνουν αέριο υδρογόνο. Το λανθάνιο υπάρχει στη μοναζιτική άμμο και τον μπαστανσιίτη. Το στοιχείο του λανθανίου είναι ένα εύπλαστο, εύπλαστο ασημί λευκό μέταλλο, το οποίο μπορεί να κοπεί με ένα μαχαίρι εάν είναι μαλακό. Σημείο τήξεως 921°C, σημείο βρασμού 3457°C, πυκνότητα 6,174 γραμμάρια/κυβικό εκατοστό. Το λανθάνιο έχει ενεργές χημικές ιδιότητες και διαβρώνεται αργά στο κρύο νερό, επιταχύνοντας στο ζεστό νερό. Το λανθάνιο μπορεί να αντιδράσει άμεσα με άνθρακα, άζωτο, βόριο, σελήνιο, πυρίτιο, φώσφορο, θείο, αλογόνα κ.λπ. Οι ενώσεις του λανθανίου είναι διαμαγνητισμός.
2, Εφαρμογή μετάλλου λανθανίου
(1) Τροποποιητής χάλυβα
Η προσθήκη λανθανίου ή μικτών μετάλλων σπάνιων γαιών στον χάλυβα μπορεί να αφαιρέσει θείο και οξυγόνο, να βελτιώσει το μέγεθος των κόκκων, να σχηματίσει μικροκράματα, να αλλάξει τη μορφολογία και την κατανομή των εγκλεισμάτων, να μειώσει τον συντελεστή διάχυσης υδρογόνου και να βελτιώσει την αντίσταση στην ευθραυστότητα του υδρογόνου και στη διάβρωση. Η προσθήκη σιδήρου μπορεί να καθαρίσει τον λιωμένο σίδηρο, να αλλάξει τη μορφολογία του γραφίτη και να αποτρέψει τις ακαθαρσίες από το να καταστρέψουν τη σφαιροειδοποίηση. Λόγω της ευρείας εφαρμογής του χάλυβα σε διάφορους τομείς, το μέταλλο λανθάνιο παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη προϊόντων υψηλής απόδοσης όπως ο χάλυβας και ο χυτοσίδηρος.
(2) Αναγωγικός παράγοντας
Το μεταλλικό λανθάνιο και το δημήτριο έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Τα τσιπς λανθανίου αναμιγνύονται με οξείδιο του σαμαρίου και συμπιέζονται σε τεμάχια και οι αντιδράσεις αναγωγής συμβαίνουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Μέταλλα υψηλής πίεσης ατμών όπως το σαμάριο μπορούν να ληφθούν με απόσταξη και καθαρισμό υπό κενό χρησιμοποιώντας διαφορά πίεσης ατμών. Ο εξοπλισμός αυτής της διαδικασίας είναι ένας κλίβανος επαγωγής κενού ή ένας κλίβανος αντίστασης κενού, όπου οι διαδικασίες αναγωγής και απόσταξης πραγματοποιούνται ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα μια απλή διαδικασία και ελάχιστη ρύπανση.
(3) Μεταλλική τετράγωνη επένδυση ράβδου
Τα καθαρά μέταλλα σπάνιων γαιών, λόγω των ενεργών χημικών τους ιδιοτήτων, είναι επιρρεπή να αντιδρούν με το οξυγόνο, το θείο και το άζωτο για να σχηματίσουν σταθερές ενώσεις. Όταν υποβάλλονται σε έντονη τριβή και κρούση, οι σπινθήρες μπορούν να αναφλέξουν εύφλεκτες ουσίες. Ως εκ τούτου, κατασκευάστηκε σε πυριτόλιθο ήδη από το 1908. Έχει βρεθεί ότι μεταξύ των 17 στοιχείων σπανίων γαιών, έξι στοιχεία, το δημήτριο, το λανθάνιο, το νεοδύμιο, το πρασεοδύμιο, το σαμάριο και το ύττριο, έχουν ιδιαίτερα καλή απόδοση εμπρησμού. Και το λανθάνιο έχει τη χαμηλότερη τιμή. Οι άνθρωποι έχουν κατασκευάσει διάφορα εμπρηστικά όπλα με βάση τις εμπρηστικές ιδιότητες των μετάλλων σπάνιων γαιών. Για παράδειγμα, ο αμερικανικός πύραυλος «Mark 82» των 227 κιλών χρησιμοποιεί μεταλλικές επενδύσεις σπάνιων γαιών, οι οποίες όχι μόνο παράγουν εκρηκτικά φονικά αποτελέσματα αλλά και εμπρηστικά αποτελέσματα. Η αμερικανική κεφαλή πυραύλων αέρος-εδάφους «απόσβεσης άνθρωπος» είναι εξοπλισμένη με 108 τετράγωνες ράβδους σπάνιων γαιών ως επενδύσεις, που αντικαθιστούν ορισμένα προκατασκευασμένα θραύσματα. Οι δοκιμές στατικής έκρηξης έδειξαν ότι η ικανότητά του να αναφλέγει αεροπορικά καύσιμα είναι 44% υψηλότερη από αυτή των χωρίς επένδυση.
(4) Μεταλλικό φύλλο από σύρμα λανθανίου
Το μεταλλικό σύρμα λανθανίου μπορεί να απορροφήσει επιβλαβή αέρια όπως οξυγόνο, άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς που απελευθερώνονται από το ηλεκτρόδιο του σωλήνα ηλεκτρονίων λόγω βομβαρδισμού και θερμικής διάχυσης, διατηρώντας έτσι το υψηλό κενό του σωλήνα ηλεκτρονίων. Διάφορα μέταλλα σπανίων γαιών και φύλλα κραμάτων έχουν μεγάλη περιοχή απορρόφησης νετρονίων και μπορούν να συλλάβουν αποτελεσματικά τα νετρόνια. Το σύρμα και το φύλλο λανθανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρονικά είδη, φωτισμό, πυρηνική βιομηχανία και άλλους τομείς.
(5) Κράμα ανάφλεξης
Στις πρώτες μέρες της χώρας μας, διάφορα κράματα ανάφλεξης κατασκευάζονταν από μικτά μέταλλα σπάνιων γαιών (RE, που περιέχουν La25%) και Fe, και μπορούν να χωριστούν σε στρατιωτικούς και πολιτικούς τύπους. Τα κράματα στρατιωτικής ανάφλεξης είναι κατασκευασμένα από RE60-80% (συμπεριλαμβανομένου La25%), Fe20-40% και μικρή ποσότητα Al, Ca, Si και C, που χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή σφαιρών, οβίδων και βομβών, καθώς και ανάφλεξης συσκευές. Τα κράματα πολιτικής ανάφλεξης είναι κατασκευασμένα από RE75-80% (συμπεριλαμβανομένου του La25%), Fe15-18%, και μια μικρή ποσότητα Mg, Zn, Cu, Al, κ.λπ., με ρυθμό ανάφλεξης ≥ 85%. Χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανάφλεξη πυριτόλιθων σε αναπτήρες και διάφορα παιχνίδια. Επιπλέον, τα κράματα ανάφλεξης χρησιμοποιούνται επίσης για βιομηχανικούς λαμπτήρες ατμού, συγκόλληση αναφλεξητριών πυρσών και πυρσούς.
(6) Για μη σιδηρούχα μέταλλα
Η μεταλλική σκόνη λανθανίου έχει μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια, ισχυρότερη δραστηριότητα και καλύτερη διασπορά από τα μεταλλικά μπλοκ λανθανίου και οι εφαρμογές της σε κράματα ακριβείας, ειδικά μέταλλα και καταλύτες αυξάνονται μέρα με τη μέρα. Τα κράματα βολφραμίου, τα κράματα μολυβδαινίου και τα κράματα τιτανίου έχουν προβλήματα όπως χαμηλή οριακή αντοχή κόκκων και ευθραυστότητα σε χαμηλή θερμοκρασία. Κατά την επεξεργασία του, προστίθενται και αναμιγνύονται καλά σκόνες μετάλλων σπάνιων γαιών, όπως σκόνη λανθανίου, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το αποτέλεσμα μικροκράματος σπάνιων γαιών για να βελτιώσουν αποτελεσματικά τη δομή, να συλλάβουν επιβλαβή στοιχεία όπως το υδρογόνο και να βελτιώσουν την απόδοση του κράματος.
(7) Μεταλλικός στόχος λανθανίου
Οι μεταλλικοί στόχοι λανθανίου χρησιμοποιούνται κυρίως σε τομείς όπως η επίστρωση και η στίλβωση. Η χρήση υλικού θορίου βολφραμίου ως θερμιονικής κάθοδος δημιουργεί ραδιενεργό πρόβλημα, ενώ η κάθοδος μολυβδαινίου λανθανίου όχι. Η απόδοση εκπομπής του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το επιφανειοδραστικό στρώμα υλικού του υλικού. Οι Hao Shiming et al. χρησιμοποίησε μολυβδαίνιο ως υπόστρωμα και λανθάνιο ως υλικό στόχο για την παρασκευή ομοιόμορφα κατανεμημένων λεπτών μεμβρανών οξειδίου του λανθανίου χρησιμοποιώντας τεχνολογία παλμικού λέιζερ και έλαβε καθόδους μολυβδαινίου λανθανίου εξαιρετικής απόδοσης. Το φιλμ διαμαντιού CVD έχει καλή θερμική αγωγιμότητα και διαφάνεια και χρησιμοποιείται ευρέως, αλλά το μέγεθος των επιφανειακών κόκκων και η τραχύτητα του φιλμ είναι μεγάλα, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση. Χρησιμοποιώντας τη διάχυση αντίδρασης στοιχείων άνθρακα και μετάλλων σπάνιων γαιών στην επιφάνεια του διαμαντιού για να επιτευχθεί γυάλισμα επιφάνειας, η ταχύτητα στίλβωσης μπορεί να επιταχυνθεί και η ακρίβεια των μεμβρανών διαμαντιού μπορεί να βελτιωθεί. Οι στόχοι λανθανίου υψηλής καθαρότητας έχουν λιγότερες ακαθαρσίες και κενές θέσεις, με αποτέλεσμα μια πιο ομοιόμορφη δομή και σταθερή απόδοση του στρώματος του διασκορπισμένου φιλμ.
3, Εφαρμογή ενώσεων λανθανίου (1) Οξείδιο του λανθανίου (La2O3)
Λευκή άμορφη σκόνη με πυκνότητα 6,51. Σημείο τήξης 2315 ℃. Σημείο βρασμού 4200 ℃. Ελαφρώς διαλυτό στο νερό, διαλυτό σε οξέα για να σχηματίσει αντίστοιχα άλατα. Εκτεθειμένο στον αέρα, απορροφά διοξείδιο του άνθρακα και σταδιακά μετατρέπεται σε ανθρακικό λανθάνιο. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ειδικών κραμάτων, οπτικού γυαλιού κ.λπ. Εξάγεται από μετάλλευμα δημητρίου φωσφορικού λανθανίου ή λαμβάνεται με καύση ανθρακικού ή νιτρικού λανθανίου. Κατασκευή διαφόρων υλικών κραμάτων, όπως κράματα αλουμινίου για αεροσκάφη. Φωτεινά υλικά, οδικές πινακίδες και φωτεινές πέτρες πεζοδρομίων. Οπτικό γυαλί, όπως κάμερα και φακός κάμερας. Οπτική ίνα; Προηγμένοι πυκνωτές; Αποχρωματιστικό γυαλί για αύξηση της αντοχής. Υλικά λέιζερ; Χρωστικές και γυαλιστερές ουσίες για πορσελάνη. Μαγνητοσυστατικό υλικό; Υλικά αποθήκευσης υδρογόνου; Μπαταρία κινητού τηλεφώνου; Καταλύτες για οργανικά χημικά προϊόντα, όπως γεωργικές μεμβράνες ελαφριάς μετατροπής.
(2) Θειικό λανθάνιο (La2 (SO4) 3)
Ελαφρώς διαλυτό σε κρύο νερό, με αύξηση της θερμοκρασίας και μείωση της διαλυτότητας, αδιάλυτο στην ακετόνη. Είναι το λιγότερο διαλυτό θειικό μέταλλο σπάνιων γαιών. Το πιο συνηθισμένο είναι το οκταένυδρο ενυδατωμένο θειικό λανθάνιο, το οποίο είναι ένας άχρωμος εξαγωνικός κρύσταλλος. Αφυδατώνεται στους 500 ℃ και παράγει βασικά άλατα στους 700 ℃. Μπορεί να σχηματίσει διάφορα σύμπλοκα άλατα θειικών με θειικά άλατα αλκαλιμετάλλων. Το La (HSO4) 3 παράγεται σε θειικό οξύ και τα σουλφίδια δημιουργούνται όταν θερμαίνονται κάτω από τη ροή θειωμένου αερίου υδρογόνου. Το ένυδρο θειικό λανθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του ατομικού βάρους των στοιχείων, τη φασματική ανάλυση και ως συντηρητικό και αντιδραστήριο.
8 ενυδατωμένο θειικό λανθάνιο
(3) Ανθρακικό λανθάνιο (La 2 (CO Å))
Το ανθρακικό λανθάνιο μπορεί να μειώσει τα επίπεδα ασβεστίου και φωσφόρου στο αίμα σε ασθενείς με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο και υψηλό φώσφορο MHD και είναι ασφαλές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της υπερφωσφαταιμίας που συνοδεύει την αιμοκάθαρση σε ασθενείς με νεφρική νόσο.
Το ανθρακικό λανθάνιο, ως νέος τύπος συνδετικού φωσφόρου που δεν περιέχει αλουμίνιο ή ασβέστιο, χρησιμοποιείται σταδιακά στην κλινική θεραπεία της υπερφωσφαταιμίας. Το ανθρακικό λανθάνιο έχει καλή ικανότητα δέσμευσης φωσφόρου σε όξινο περιβάλλον. Το τρισθενές ιόν λανθανίου είναι εξαιρετικά συμβατό με τον φώσφορο στο περιβάλλον του γαστρικού οξέος, μπορεί να δεσμεύσει στενά τον φώσφορο στα τρόφιμα, να σχηματίσει αδιάλυτο και εύπεπτο φωσφορικό λανθάνιο και να εκκρίνεται με τα κόπρανα, τα οποία μπορούν να παίξουν ρόλο στη μείωση του επιπέδου του φωσφόρου στο αίμα και δεν υπάρχει καμία παρενέργεια αποτέλεσμα που προκαλείται από την αυξημένη πρόσληψη αλουμινίου και ασβεστίου.
(4) εξαβορικό λανθάνιο (LaB6)
Είναι ένα εξαιρετικό υλικό εκπομπής ηλεκτρονίων με υψηλό σημείο τήξης (>2500 ℃), χαμηλή πίεση ατμών και χαμηλή λειτουργία εργασίας. Η απόδοση εκπομπής ηλεκτρονίων του είναι καλύτερη από το βολφράμιο και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως ως όπλο ηλεκτρονίων σε ηλεκτρονικά μικροσκόπια, τηλεοράσεις και σωλήνες καθοδικών ακτίνων.
Το LaB6 είναι ένα εξαιρετικό υλικό καθόδου με χαμηλή λειτουργία εργασίας, ιδιαίτερα κατάλληλο για συσκευές με υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πυκνότητα ρεύματος. Με βάση τη μοναδική του δομή, έχει εξαιρετική ηλεκτρονική δραστηριότητα. Κατά τη θέρμανση, τα άτομα μετάλλου La που διαχέονται από την κρυσταλλική κυψέλη μπορούν να συμπληρώσουν αμέσως τα άτομα La μετάλλου που εξατμίζονται από την επιφάνεια, διατηρώντας καλή καθοδική δραστηριότητα στην επιφάνεια LaB6. Λόγω της υψηλής αγωγιμότητας, της καλής θερμικής σταθερότητας, της χημικής σταθερότητας, της χαμηλής λειτουργίας εργασίας και της εξαιρετικής επιφανειακής δραστηριότητας καθόδου, το LaB6 χρησιμοποιείται ευρέως στην εκπομπή καθόδου και γίνεται καλό υλικό καυτής καθόδου και υλικό καθόδου εκπομπής πεδίου.
Μοντέλο Κρυσταλλικής Δομής του LaB6
(5) Οξείδιο βρωμιούχου λανθανίου (LaBrO)
Έχει ένα ισχυρό χαρακτηριστικό απορρόφησης για τις ακτίνες Χ και μπορεί να μετατρέψει αποτελεσματικά τις ακτίνες Χ σε ορατό φως. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ιατρικής οθόνης ενίσχυσης ακτίνων Χ, η οποία βελτιώνει σημαντικά τη σαφήνεια της απεικόνισης σε σύγκριση με την παραδοσιακή οθόνη εντατικοποίησης βολφραμικού ασβεστίου (CaWO4) και μειώνει τη δόση ακτινοβολίας της ακτινογραφίας. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για ακτινοσκόπηση ευαίσθητων τμημάτων του εγκεφάλου και παιδιών και εγκύων γυναικών
(6) βρωμιούχο λανθάνιο (LaBr3)
Ανοιχτό γκρι λευκή σκόνη, που απορροφάται εύκολα την υγρασία. Πυκνότητα (25/4 ℃) 5,063 g/mL; Σημείο τήξης 7834 ℃; Σημείο βρασμού 15775 ℃; Διαλυτός. Ο μονοκρύσταλλος βρωμιούχου λανθανίου με πρόσμιξη δημητρίου (LaBr3: Ce3+) είναι ένα εξαιρετικό υλικό σπινθηρισμού με ανώτερη απόδοση σπινθηρισμού σε σύγκριση με το ιωδιούχο νάτριο, το χλωριούχο λανθάνιο με πρόσμιξη δημητρίου κ.λπ.
Ο κρύσταλλος σπινθηρισμού LaBr3 (ce) βρωμιούχου λανθανίου είναι το κύριο συστατικό του ανιχνευτή πυρηνικής ακτινοβολίας. Ο ανιχνευτής σπινθηρισμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ακτίνων Χ και γ ιονίζουσας ακτινοβολίας όπως η ακτινοβολία. Ο κρύσταλλος σπινθηρισμού βρωμιούχου δημητρίου λανθανίου έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης φωτός, της καλής ενεργειακής ανάλυσης, του σύντομου χρόνου εξασθένησης, της μικρής μη γραμμικής απόκρισης κ.λπ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στη διεθνή αντιτρομοκρατία και αντιτρομοκρατία, έλεγχο πυρηνικών υλικών, επιθεώρηση ασφάλειας, ενέργεια , πυρηνική ιατρική, βιομηχανική μετρολογία, υλοτομία πετρελαίου και άλλα πεδία.
Κρύσταλλος LaBr3 (ce) βρωμιούχου λανθανίου
(7) Νιτρικό λανθάνιο (La (NO3) 3)
Λευκοί κοκκώδεις κρύσταλλοι, που διαλύονται εύκολα. Σημείο βρασμού 126 ℃; Σημείο τήξης 40 ℃; Διαλυτότητα: εύκολα διαλυτό στο νερό, εύκολα διαλυτό σε αιθανόλη. Πυκνότητα: σχετική πυκνότητα (νερό=1) 2,05; Σταθερότητα: Σταθερό; Σήμα κινδύνου 11). Κύριες εφαρμογές: χρησιμοποιείται για την κατασκευή οπτικού γυαλιού, φθορίζουσας σκόνης, πρόσθετου κεραμικού πυκνωτή και καταλύτη διύλισης πετρελαίου
1. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή οπτικού γυαλιού, καλύμματος γάζας λαμπτήρων ατμού, φωσφόρου και συντηρητικού.
2. Πρόσθετα κεραμικών πυκνωτών και καταλύτες διύλισης πετρελαίου.
6 ενυδατωμένο νιτρικό λανθάνιο
(8) χρωμικό λανθάνιο (LaCrO3)
Το υλικό χρωμικού λανθανίου είναι ένα σύνθετο οξείδιο με κυβική δομή περοβσκίτη σε υψηλές θερμοκρασίες (>1000 ℃), θεωρητική πυκνότητα 6,5 g/cm3 και σημείο τήξης 2490 ℃. Το καθαρό χρωμικό λανθάνιο είναι ένας εγγενής εγγενής ημιαγωγός, ο οποίος μπορεί να γίνει ημιαγωγός τύπου p με καλή αγωγιμότητα μετά από κατάλληλο ντόπινγκ. Λόγω της παρουσίας οξυγόνου στον χημικό τύπο, το ηλεκτρικό θερμαντικό στοιχείο χρωμικού λανθανίου που παρασκευάζεται χρησιμοποιώντας υλικό χρωμικού λανθανίου ως υπόστρωμα και προσθήκη άλλων υλικών έχει καλή αντοχή στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία. Η θερμοκρασία της επιφάνειας μπορεί να φτάσει τους 1900 ℃ σε ένα περιβάλλον αέρα και η μακροχρόνια σταθερή θερμοκρασία εργασίας στον κλίβανο μπορεί να φτάσει τους 1700 ℃. Θερμαντικά στοιχεία αντίστασης που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους ατμόσφαιρας οξείδωσης υψηλής θερμοκρασίας. Καταναλώνει λιγότερη ενέργεια και μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τη θερμοκρασία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε οξειδωτική ατμόσφαιρα και είναι κατάλληλο για αυτόματο έλεγχο θερμοκρασίας υψηλής ακρίβειας. Η σταθερότητα της θερμοκρασίας του κλιβάνου μπορεί να είναι εντός 1 ℃.
(9) πυριτικό λανθάνιο (La3Ga5SiO14)
Είναι ένα ιδανικό υλικό για την παραγωγή φίλτρων SAW υψηλής σταθερότητας, υψηλής συχνότητας, μεγάλου εύρους ζώνης, χαμηλής απώλειας εισαγωγής και μικρού όγκου. Το υλικό με βάση το οξείδιο του μαγγανίου τύπου Caqin La-Ca-Mn-O έχει το φαινόμενο Giant Magneto Resistance (CMR), το οποίο έχει προωθήσει την ανάπτυξη ενός νέου κλάδου σπιντρονικής και έχει αρχίσει να εφαρμόζεται σε πολλές νέες ηλεκτρονικές συσκευές.
Κρύσταλλος πυριτικού γαλλίου λανθανίου (LGS).
Οι κρύσταλλοι πυριτικού γαλλίου λανθανίου (LGS), όπως και οι κρύσταλλοι χαλαζία, ανήκουν στο τριμερές κρυσταλλικό σύστημα, αλλά ο συντελεστής ηλεκτρομηχανικής σύζευξης είναι 2-3 φορές υψηλότερος από αυτόν των κρυστάλλων χαλαζία. Είναι μη υγρά, αδιάλυτα σε οξέα και βάσεις, έχουν μηδενικό εφαπτομενικό συντελεστή θερμοκρασίας, χαμηλό ρυθμό διάδοσης SAW, χωρίς μετάβαση φάσης και δεν απαιτούν επεξεργασία πόλωσης. Είναι εξαιρετικά πιεζοηλεκτρικά κρυσταλλικά υλικά. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι τα μισά συστατικά του ζυγίζουν Ga2O3, το υψηλό κόστος καθιστά δύσκολο τον ανταγωνισμό με μεγάλους και προσιτές κρυστάλλους χαλαζία. Επομένως, συσκευές κατασκευασμένες από κρυστάλλους LGS χρησιμοποιούνται μόνο σε λίγους τομείς που απαιτούν εξαιρετικές ιδιότητες ανεξαρτήτως κόστους, όπως η αεροπορία, η αεροδιαστημική ή η στρατιωτική.
Τα τελευταία χρόνια, λόγω της ανάπτυξης της κινητής επικοινωνίας, φίλτρα ακουστικών χύμα κυμάτων μικρής ενδιάμεσης συχνότητας που κατασκευάζονται από την LGS έχουν χρησιμοποιηθεί σε ευρυζωνικά συστήματα πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (W-CDMA) και έχουν για άλλη μια φορά τραβήξει την προσοχή.
4, Το εύρος εφαρμογής των κραμάτων λανθανίου
(1) Θωράκιση από την πυρηνική ακτινοβολία
Αρχή εφαρμογής: 1% βόριο και 5% στοιχεία σπανίων γαιών γαδολίνιο, σαμάριο και λανθάνιο χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σκυροδέματος ακτινοβόλησης πάχους 600 mm για θωράκιση της πηγής νετρονίων σχάσης του αντιδραστήρα πισίνας.
Η Γαλλία ανέπτυξε ένα υλικό προστασίας από την ακτινοβολία σπάνιων γαιών προσθέτοντας βορίδιο, ένωση σπάνιων γαιών ή κράμα σπάνιων γαιών στον γραφίτη ως υλικό βάσης. Το υλικό πλήρωσης αυτού του σύνθετου υλικού θωράκισης απαιτείται να κατανέμεται ομοιόμορφα και να γίνεται σε προκατασκευασμένα μέρη, τα οποία τοποθετούνται γύρω από το κανάλι του αντιδραστήρα σύμφωνα με τις διαφορετικές απαιτήσεις της περιοχής θωράκισης.
(2) Υλικά αποθήκευσης υδρογόνου
Energy is the basis for the development of national economy and science and technology. The development and utilization of green and efficient hydrogen energy can effectively alleviate the energy crisis, and the storage and transportation of hydrogen energy is the key technology. Metal alloy solid hydrogen storage has the advantages of high energy density, safety and environmental protection. The LaNi5 alloy discovered in 1970 is an excellent hydrogen storage material that can store approximately 160 liters of hydrogen per kilogram, reducing the volume of high-pressure hydrogen storage cylinders to 1/4. By utilizing its ability to "breathe" hydrogen gas, hydrogen gas with a purity of 99.999% can be purified to 99.9999%, and can also be used as a catalyst for hydrogenation or dehydrogenation reactions in organic synthesis. By utilizing its ability to absorb hydrogen, release heat, and exhale hydrogen, heat can be transferred from low to high temperatures, and used to make "heat pumps" or "magnetic refrigerators". Yan Huizhong et al. studied the structure, hydrogen storage performance, electrochemical performance, treatment process, and application of lanthanum containing binary and multivariate hydrogen storage alloys, focusing on how to improve the hydrogen storage capacity of materials. Currently, the industrialization technology is relatively mature. Research has shown that the purity of raw materials affects the microstructure of materials, and high-purity raw materials can effectively improve the hydrogen storage capacity and service life of hydrogen storage alloys.
Επί του παρόντος, η μεγαλύτερη χρήση αυτού του υλικού αποθήκευσης υδρογόνου είναι ως υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου για μπαταρίες υδρογόνου νικελίου σπάνιων γαιών. Οι μπαταρίες υδρογόνου νικελίου σπανίων γαιών έχουν μεγάλες ομοιότητες και δυνατότητα υποκατάστασης με τις μπαταρίες νικελίου καδμίου όσον αφορά τη δομή, την απόδοση και τις προδιαγραφές, αλλά δεν περιέχουν τοξικά στοιχεία όπως κάδμιο και υδράργυρο. Οι μπαταρίες έχουν υψηλή χωρητικότητα, καλή συνοχή, μεγάλο εύρος θερμοκρασίας, μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορούν να επαναφορτιστούν και να αποφορτιστούν περισσότερες από 500 φορές, καθιστώντας τις φιλικές προς το περιβάλλον και πράσινες μπαταρίες. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος, αυτό το κράμα αποθήκευσης υδρογόνου χρησιμοποιεί συχνά ανάμεικτα μέταλλα πλούσια σε λανθάνιο με La ≥ 40% ως πρώτες ύλες. Οι μπαταρίες υδρογόνου νικελίου σπανίων γαιών χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως σε φορητούς υπολογιστές, εξοπλισμό γραφείου και ηλεκτρικά εργαλεία. Η πιο πολλά υποσχόμενη εξέλιξη είναι η μπαταρία ισχύος που χρησιμοποιείται σε αυτοκίνητα και μοτοσικλέτες.
Ένα υλικό που χρησιμοποιείται ως υλικό ανόδου για μπαταρίες νικελίου υδρογόνου είναι το La (Ni3.6Mn0.4Al0.3Co0.7). Λόγω του υψηλού κόστους της εξαγωγής άλλων στοιχείων λανθανιδίου, χρησιμοποιούνται μικτές σπάνιες γαίες που περιέχουν πάνω από 50% λανθάνιο αντί για καθαρό λανθάνιο. Αυτή η ένωση είναι μια διαμεταλλική ένωση τύπου ΑΒ5.
(3) Μαγνητικό ψυκτικό υλικό
Η μαγνητική ψύξη αναφέρεται σε μια νέα τεχνολογία ψύξης που χρησιμοποιεί μαγνητικά υλικά ως μέσο. Η βασική του αρχή είναι να χρησιμοποιεί τη μαγνητοθερμιδική επίδραση των μαγνητικών ψυκτικών υλικών (δηλαδή, το μαγνητικό ψυκτικό υλικό απελευθερώνει θερμότητα στον έξω κόσμο κατά τη διάρκεια της ισοθερμικής μαγνήτισης και απορροφά θερμότητα από τον έξω κόσμο κατά τη διάρκεια της αδιαβατικής απομαγνήτισης) για να επιτευχθεί ο σκοπός της ψύξης. Το μαγνητικό ψυκτικό μέσο πρέπει να έχει μια γιγάντια μαγνητική αλλαγή εντροπίας. Οι ενώσεις της σειράς La-Fe έχουν δομή NaZn13 και υπάρχει μια γιγάντια μαγνητική αλλαγή εντροπίας εντός του εύρους θερμοκρασίας μετάβασης φάσης. Η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας άλλων στοιχείων στις ενώσεις της σειράς La-Fe μπορεί να αυξήσει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία Curie τους και να επιτύχει εξαιρετικά μαγνητικά αποτελέσματα ψύξης. Είναι επί του παρόντος τα πιο πολλά υποσχόμενα μαγνητικά ψυκτικά υλικά θερμοκρασίας δωματίου για πρακτική χρήση, αλλά τα δυαδικά κράματά τους είναι ασταθή. Η έρευνα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό εστιάζεται στη διαδικασία παρασκευής αυτής της σειράς κραμάτων.
(4) Επικάλυψη θωράκισης
Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι μια σημαντική πηγή ρύπανσης στην κοινωνία της πληροφορίας και η θωράκιση είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους αντίστασης στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Οι επικαλύψεις ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης με βάση το λανθανίδη έχουν υψηλή απόδοση θωράκισης για ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά η αντίστασή τους είναι υψηλότερη από αυτή των σειρών αργύρου. Η προσθήκη σπάνιων γαιών μπορεί να προσαρμόσει τις ηλεκτρομαγνητικές τους παραμέτρους, να μειώσει την αντίσταση και να βελτιώσει την απόδοση θωράκισης. Η προσθήκη λανθανίου στην επικάλυψη ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης με βάση τη λανθανίδη για την προετοιμασία της επίστρωσης με βάση το Cu La βελτίωσε την αγωγιμότητα και την ηλεκτρομαγνητική απόδοση θωράκισης της επικάλυψης. Η αποτελεσματικότητά του ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης έφτασε τα 89 dB για ηλεκτρομαγνητικά κύματα που κυμαίνονται από 30 MHz έως 1,5 GHz, υποδηλώνοντας καλή αποτελεσματικότητα θωράκισης.
