稀土功能材料研究现状

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我国稀土材料与绿色制备技术现状与发展趋势

我国稀土材料与绿色制备技术现状与发展趋势

我国稀土材料与绿色制备技术现状与发展趋势我国稀土材料是一类非常重要的战略资源,它们在新能源、环保、高科技等领域中发挥着重要作用。

稀土材料的开发利用已经成为我国科技创新和经济发展的重要组成部分。

同时,随着环境保护和可持续发展的要求不断提高,绿色制备技术也成为稀土材料开发利用的重要方向。

本文将对我国稀土材料与绿色制备技术现状和发展趋势进行探讨。

一、我国稀土材料的现状我国是全球最大的稀土元素产出国和出口国,拥有丰富的稀土资源。

稀土元素的应用广泛,包括新能源、新材料、环保和高科技等领域。

稀土材料的产业化发展已成为我国科技创新和经济发展的重要组成部分。

我国稀土材料的主要应用领域包括永磁材料、催化剂、磁性材料、高温超导材料、光学玻璃、激光材料、医用材料、燃料电池、储氢材料、电池材料等。

二、我国稀土材料绿色制备技术现状绿色制备技术是指在材料制备过程中,尽量减少或避免对环境的污染和对人体健康的危害,并在材料制备过程中实现资源的高效利用。

针对稀土材料的制备,我国已经开展了大量的绿色制备技术研究工作。

1. 溶胶-凝胶法制备稀土材料溶胶-凝胶法是一种绿色制备技术,它可以制备出高纯度、均匀分散的稀土材料。

溶胶-凝胶法的制备过程涉及到溶液的制备、凝胶的制备、干燥和煅烧等环节,其中的每个环节都可以进行优化,以实现更好的绿色制备效果。

2. 水热合成法制备稀土材料水热合成法是一种绿色制备技术,它可以在低温、低压的条件下制备出稀土材料。

水热合成法的制备过程基于水的溶解能力,可以在无机物质之间形成化学键,从而实现稀土材料的制备。

3. 离子液体法制备稀土材料离子液体是一种绿色溶剂,可以替代有机溶剂用于稀土材料的制备。

离子液体法的制备过程涉及到离子液体的选择、溶解稀土离子、分离和提纯等环节,可以实现稀土材料的高效制备和绿色环保。

三、我国稀土材料绿色制备技术的发展趋势随着环境保护和可持续发展的要求不断提高,绿色制备技术已经成为稀土材料开发利用的重要方向。

稀土元素的开发利用现状和趋势

稀土元素的开发利用现状和趋势

稀土元素的开发利用现状和趋势稀土元素是指周期表中镧系元素和铯、钇两个元素。

这些元素在人类历史上被广泛地用于许多领域,如电子、工程和医药等。

如今,随着科技的不断发展和人类对于清洁能源的需求增加,对于稀土元素的开发利用变得日益紧迫。

本文将讨论稀土元素的开发利用现状和趋势。

一、开发利用现状目前,稀土元素主要用于电子产品、能量产业、医药和冶金等领域。

以电子产品为例,稀土元素被广泛地应用于计算机、手机和平板等设备中。

同时,许多新兴科技行业,如无人机、人工智能等,对于稀土元素的需求也在逐渐增加。

能量产业是稀土元素另一个应用的领域。

根据统计,大部分的清洁能源设备和电动汽车都需要使用稀土元素。

目前,世界上约有80%的稀土元素产自中国,使中国成为全球稀土元素生产的主要国家。

医药是稀土元素另一个非常重要的应用领域。

稀土元素在医药领域中被广泛地应用,比如可以被用于治疗某些疾病和缓解某些症状。

例如,研究发现镨和钆元素可以被用于治疗癌症、钆元素可以被用于改善骨骼系统疾病。

然而,尽管稀土元素在许多领域中得到了广泛的应用,但在其开发利用中还是面临着一些巨大的挑战。

二、开发利用趋势稀土元素开发利用的趋势主要有以下几点:首先,稀土元素的采矿及处理技术将会不断地得到改进。

开发利用稀土元素中的大部分成本都是由采矿和处理环节构成的。

随着技术的不断进步,稀土元素的采矿和处理成本将会越来越低。

其次,稀土元素的回收和再利用将会越来越重要。

由于稀土元素资源的极度匮乏,稀土元素回收和再利用将成为未来的主要开发方向。

一些企业已经开始进行稀土元素回收的实践,这将对未来的稀土元素开发利用起到很大的帮助。

第三,稀土元素的应用将会不断地向新领域延伸。

随着科技的发展,一些新技术和行业将会涌现。

这些新技术和行业对于稀土元素的需求将会越来越大,比如新型储能器、汽车电池等。

最后,合理使用和管理稀土元素的环境问题将会得到更多的关注。

在稀土元素的开发利用过程中,环境问题是一个非常重要的问题。

2023年稀土发光材料行业市场发展现状

2023年稀土发光材料行业市场发展现状

2023年稀土发光材料行业市场发展现状随着人们对环境保护的重视和对新能源、新材料技术的不断探索,稀土发光材料在现代产业中的应用越来越广泛。

稀土发光材料作为一种新型高科技材料,因其在发光亮度、发光颜色、发光时间、寿命等方面的优异性能而备受青睐,广泛应用于LED照明、显示器件、汽车照明、生物医药等诸多领域。

一、市场规模稀土发光材料是广义的稀土功能材料之一,是传统的稀土氧化物、钆、锗等材料的高端产品。

自上世纪70年代起,稀土发光材料的应用市场不断扩大,市场规模不断增大。

目前稀土发光材料市场以LED照明及显示器件为主要应用方向,占据了稀土发光材料市场的绝大部分。

据市场研究机构(MIC)预测,全球稀土发光材料市场规模将在2022年达到307亿美元,以复合增长率约10%左右的速度快速增长。

其中,LED照明市场的建设、生产需求,将是全球稀土发光材料市场快速增长的主要推动力。

二、市场瓶颈随着我国加强环保治理和对稀土矿资源保护的高度重视,我国稀土产业正在经历着一波市场调整和转型升级。

稀土发光材料生产中的难点在于原料,稀土材料的供给短缺直接导致稀土发光材料的生产企业吃尽了“原料苦头”。

另外,高附加值材料,如氟化物、硝酸盐等制备技术、设备和过程控制方面都与传统材料相比存在较大的技术难度。

因此,稀土发光材料强烈依赖于稀土元素的生产和稀土材料的加工,近年来我国对稀土矿开采的限制及其国际价格的变化,对于国内稀土发光材料企业的生产和发展都造成了一定的影响。

三、市场前景展望稀土发光材料是高科技材料,具有很大的市场潜力。

特别是目前全球渐进式切换LED 照明产品的趋势,使得对于稀土功能材料的需求也相应增加。

未来,随着我国稀土产业转型升级的加速推进,稀土发光材料也将迎来更好的发展机遇。

值得期待的是,我国对于稀土资源的利用和开发也在不断的研发、创新之中。

在全球稀土发光材料市场复苏的背景下,我国稀土发光材料行业或将迎来新的发展机遇。

稀土发光材料的研究现状与应用

稀土发光材料的研究现状与应用

稀土发光材料的研究现状与应用稀土元素泛指周期表中镧系元素和铀系元素。

由于其特殊的电子结构和能级分布,稀土元素具有丰富的电子激发态和能级跃迁,这就为稀土发光材料提供了丰富的能量转换机制。

稀土离子的特殊能级结构使其在吸收光子能量后能够产生特定波长的发光。

根据不同的发射能级,稀土发光材料可以发出可见光、近红外光、红外光等不同波长的光。

此外,稀土发光材料还具有高发光效率、良好的光稳定性和长寿命等特点,对于实现高效照明、高亮度显示和高效能量转换等应用具有重要意义。

稀土发光材料的研究主要集中在以下几个方面。

首先,研究人员致力于寻找更高效的稀土发光材料。

例如,通过掺杂其他元素或设计新的晶体结构,可以调节稀土发光体系的能级结构,提高发光效率和发光强度。

其次,研究人员还在尝试制备具有宽带谱发光特性的稀土发光材料,以满足不同应用领域对光谱范围的需求。

例如,近红外光发射材料在生物医学成像、激光雷达等领域有着广阔的应用前景。

此外,稀土离子的发光性能还受到晶体结构、掺杂浓度、官能团的影响,对于这些因素的研究也是当前的热点。

稀土发光材料在实际应用中有着广泛的应用。

首先,稀土发光材料可以应用于照明领域。

以氧化物为基底的稀土发光粉体能够转换蓝光到黄、橙和红光,从而实现白光发射,被广泛应用于LED照明中。

其次,稀土发光材料可以在显示技术中发挥重要作用。

使用稀土发光材料作为背光源,可以实现彩色液晶显示器中的亮度和颜色的调节。

此外,稀土发光材料还可以应用于激光器、太阳能电池、荧光生物探针等领域。

值得注意的是,在稀土发光材料的研究和应用中,有一些挑战需要克服。

首先,稀土元素的资源稀缺,价格较高,因此如何提高稀土利用率,降低生产成本是一个重大问题。

其次,稀土发光材料在发光效率和发光强度等方面仍然有一定的改进空间,需要进一步深入研究和优化设计。

此外,稀土发光材料在光稳定性和长寿命方面也需要进一步提升,以满足实际应用的需求。

综上所述,稀土发光材料在光电子器件、照明、显示、激光器和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

稀土材料在纺织品中的应用与研究现状

稀土材料在纺织品中的应用与研究现状

稀土材料在纺织品中的应用与研究现状简介近年来,纺织品行业迅速发展,追求更高品质和更多样化的产品。

为了满足不断变化的消费需求,许多新材料被引入纺织品制造过程中。

其中,稀土材料作为一种具有特殊性能的材料,得到了越来越多的关注。

本文将介绍稀土材料在纺织品中的应用以及当前的研究现状。

稀土材料在纺织品中的应用稀土材料的特殊性能稀土材料由于其独特的化学性质和晶体结构,具有很多杰出的性能。

例如,稀土元素可以产生强烈的发光效果,使其在纺织品的装饰和设计中广泛应用。

此外,稀土材料还具有很强的抗菌性能和防水效果,可以提高纺织品的功能性和耐用性。

稀土材料在纺织品的染色应用稀土材料在纺织品染色中也发挥着重要的作用。

与传统染料相比,稀土材料可以产生更鲜艳和持久的颜色,同时对环境友好。

稀土染料不仅能够提供多样化的颜色选择,还能提高纺织品的色牢度和耐洗性能。

由于这些优点,稀土染料在纺织品印花和染色领域得到了广泛应用。

稀土材料在纺织品的功能化应用稀土材料还可以赋予纺织品更多的功能性。

例如,稀土材料可以将纺织品表面改性,使其具有防紫外线、防脱色、阻燃等性能。

此外,稀土材料还可以增加纺织品的抗静电能力和吸湿排汗功能,提高纺织品的舒适性和健康性。

稀土材料在纺织品中的研究现状目前,稀土材料在纺织品中的应用正受到越来越多的关注和研究。

以下是一些相关的研究领域和研究成果:稀土材料在纺织品染色中的研究研究人员通过改变稀土材料的配方和组分,设计和合成出具有不同颜色和性能的稀土染料。

他们对稀土染料的染色性能、色牢度和耐洗性能进行了详细的评估和研究。

研究结果表明,稀土染料在纺织品染色中具有很大的潜力,并且可以满足不同消费群体的需求。

稀土材料在纺织品功能化中的研究研究人员利用稀土材料的特殊性能,将其应用于纺织品的功能化处理中。

他们开发了一系列稀土纳米材料,用于改善纺织品的防紫外线、防脱色和阻燃性能。

此外,还有研究表明稀土材料可以增加纺织品的抗静电能力和吸湿排汗功能。

2024年稀土功能材料市场前景分析

2024年稀土功能材料市场前景分析

2024年稀土功能材料市场前景分析1. 市场概述稀土功能材料是一类具有特殊功能和广泛应用领域的材料,包括磁性材料、催化剂、发光材料等。

稀土功能材料在电子、能源、环境保护等领域有着广泛的应用前景。

2. 市场发展趋势2.1 技术创新推动市场增长随着科技的发展和社会的进步,对稀土功能材料的需求不断增加。

同时,技术的进步也推动了稀土功能材料市场的发展。

例如,稀土磁性材料在电子产品、新能源车辆等领域的应用不断扩大,催化剂在化学工业、环境保护等领域的应用也呈现出明显的增长趋势。

2.2 环境保护需求推动需求增长随着环境污染和环境保护意识的增强,对于环境友好型材料的需求也不断增加。

稀土功能材料具有优异的环境适应性和效能,可以用于废水处理、废气净化等环保领域,因此其市场需求将保持较高的增长势头。

3. 市场挑战3.1 宏观经济环境下滑全球经济发展放缓,工业生产下降,导致稀土功能材料市场需求减少。

尤其是电子行业的低迷和能源需求的疲软,对稀土功能材料市场产生了较大的冲击。

3.2 稀土资源供给紧张稀土功能材料的生产离不开稀土金属的提供,而稀土资源是有限的。

目前,稀土矿产资源主要由中国等少数国家掌握,随着稀土市场需求的增加,稀土资源供给紧张成为市场的一大难题。

4. 市场前景展望4.1 新兴应用领域带来机遇稀土功能材料在新能源、新材料、智能制造等领域具有广阔的应用前景。

随着人们对新能源和环保技术的需求不断增加,稀土功能材料市场将继续保持较高的增长势头。

4.2 提高资源利用效率是关键稀土资源供给紧张的问题需要通过提高资源利用效率来解决。

开展稀土资源的回收和再生利用,推动稀土替代和技术创新,有利于稀土功能材料市场的可持续发展。

5. 结论稀土功能材料市场具有较高的增长潜力和广阔的应用前景,但也面临着挑战。

在解决资源供给紧张和提高资源利用效率的同时,稀土功能材料企业需要加强技术创新,不断开拓新的应用领域,以保持市场竞争力和可持续发展。

2016-2017稀土科学技术学科发展报告

2016-2017稀土科学技术学科发展报告

2016-2017稀土科学技术学科发展报告一、引言稀土元素因其独特的物理和化学性质在科学技术领域具有重要应用价值。

近年来,我国稀土科学技术领域取得了显著的成果,为经济社会发展做出了重要贡献。

本文将分析2016-2017年稀土科学技术学科的发展现状,探讨发展趋势,并提出发展策略。

二、稀土科学技术学科的发展现状1.稀土资源的开发与利用我国是世界上稀土资源储量最丰富的国家,近年来,稀土资源的开发与利用取得了显著成果。

在稀土矿开采、选矿、冶炼等方面,我国技术水平不断提高,为全球稀土市场提供了大量优质资源。

2.稀土新材料的研究与应用稀土新材料研究是稀土科学技术领域的重要方向。

近年来,我国在稀土永磁、磁悬浮、磁性材料等领域取得了突破性进展,广泛应用于新能源汽车、风力发电、节能家电等产业。

3.稀土在环境保护和节能减排中的作用稀土元素在环境保护和节能减排领域具有重要应用价值。

例如,稀土催化剂在机动车尾气净化、废水处理等方面具有良好的效果,为我国环境保护事业做出了积极贡献。

4.稀土科学技术领域的国际合作与竞争随着稀土资源的重要性日益凸显,国际间的竞争愈发激烈。

我国在稀土科学技术领域的国际合作与竞争不断加强,积极参与全球稀土科技治理,推动国际稀土科技发展。

三、稀土科学技术学科的发展趋势1.稀土资源的开采与冶炼技术未来,稀土资源的开采与冶炼技术将向绿色、环保、高效方向发展。

新型开采工艺和冶炼方法将不断涌现,提高资源利用效率,降低环境污染。

2.稀土功能材料的创新与研发稀土功能材料将继续向高性能、高附加值、多功能方向发展。

新型稀土永磁、发光、磁悬浮等材料将不断涌现,为各行各业提供更多应用场景。

3.稀土在新能源、节能减排和环保领域的应用随着新能源、节能减排和环保产业的快速发展,稀土在这些领域的应用将更加广泛。

稀土元素将在新能源汽车、风力发电、太阳能发电等领域发挥更大作用,助力我国绿色低碳发展。

4.稀土科学技术研究的方法与技术创新未来,稀土科学技术研究将更加注重方法与技术创新。

稀土功能材料2035发展战略

稀土功能材料2035发展战略

一、前言 稀土元素(15个镧系元素、钇、钪共17个元素的总称)因其独特的电子层结构,使其具有优异的磁、光、电等物理和化学特性,在新能源汽车、新型显示与照明、工业机器人、电子信息、航空航天、国防军工、节能环保及高端装备制造等战略性新兴产业中均发挥着重要的作用,是不可或缺的核心基础材料。

以稀土功能材料为代表的稀土新材料已成为全球竞争的焦点之一。

欧美和日本等发达国家和地区均将稀土元素列入“21世纪的战略元素”,进行战略储备和重点研究。

美国能源部制定的“关键材料 稀土是我国具有国际话语权的重要战略资源和优势领域,已具有完整独立的稀土产业化体系,涵盖从上游的选矿,中游的冶炼分离、氧化物和稀土金属生产,下游的稀土新材料以及应用的全部产业链。

稀土功能材料作为我国最具有资源特色的关键战略材料之一,是支撑新一代信息技术、航空航天与现代武器装备、先进轨道交通、节能与新能源汽车、高性能医疗器械等高技术领域的核心材料。

中国工程院院刊《中国工程科学》刊发《稀土功能材料2035发展战略研究》,介绍了稀土功能材料产业的背景和发展现状,分析了我国稀土功能材料产业发展存在的问题,提出了面向新材料强国2035发展战略的发展思路和重点发展方向,从强化稀土领域的战略预判和政策保障、加强稀土领域的基础研究和应用基础研究、加强稀土优势团队和人才建设等方面提出政策建议。

文章指出,着眼于2035的稀土功能材料发展,应更加注重全球化视角下的稀土功能材料的自主创新能力建设,包括核心技术的掌控、与国际先进技术的学习和融合,以及稀土功能产业优势的坚守和做大做强,实现我国从稀土大国向稀土强国的战略性转变,引领未来稀土科技和产业发展,为实现我国“到2035年跻身创新型国家前列”的战略目标提供材料支撑。

稀土信息·4·2021年第03期·5·Rare Earth InformationRare Earth Information 2021.No.03专题Special 战略”、日本文部科学省制定的“元素战略计划”、欧盟制定的“欧盟危急原材料计划”均将稀土元素列为重点研究领域。

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稀土功能材料研究现状摘要:稀土元素被誉为二十一世纪新材料的宝库,因其在电、光、磁等方面具有独特性质,故在功能材料领域获得了广泛的应用。

文章介绍了稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土贮氢材料、稀土超导材料的研究及其应用进展。

关键词:稀土、功能材料、研究现状引言功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称,即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或在其作用下表现出特殊功能的材料[1]。

它是现代高新技术的先导和基础,对它的研究、开发和应用将促进国家的科技发展水平,提高国家的综合经济实力和在高科技领域的竞争力。

被称为新材料“宝库”的稀土元素具有独特的4f电子结构,大的原子磁距,很强的自旋轨道藕合等特性,与其它元素形成稀土配合物时,配位数可在3—12之间变化,并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的。

稀土元素具有独特的光学、电学及磁学物理化学性质,使其在功能材料领域获得了广泛的应用。

因此,无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。

本文着重介绍了在工农业生产和科学技术领域中有广泛应用的不同类型的稀土材料。

1、传统领域中的稀土材料1.1稀土在农轻工中的应用早在20世纪五六十年代,稀土就在农业、纺织业、石油化工业等传统领域得到了广泛的应用。

稀土在农业的应用时我国科学独立自主开发的成果,先后被列入国家“六五”和“七五”科技攻关计划。

稀土元素作为微量元素用于农业主要有2个优点:一是作为植物的生长、生理调节剂,使农作物具有高产量、优品质和抗逆性3大特性;二是稀土属低毒、非致癌物质、合理使用稀土对人畜无害,对环境无污染[2]。

如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化合物施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效,具有增产的效果[3]。

在纺织业中,铈组元素(Eu以前的镧系元素)的氯化物或醋酸盐可提高纺织品的耐水性,并使织物具有防腐、防蛀、防酸等性能。

某些稀土化合物还可以作为皮革的着色剂或媒染剂,La,Ce,Nd的一些化合物可用作油漆的干燥剂,增强油漆的耐腐蚀性。

1.2 稀土在冶金工业的应用1.2.1稀土在炼钢工业中的应用稀土元素对O、S和某些非金属具有强亲和力,利用这一特点,将稀土用于炼钢中能净化钢液,能起到脱硫和脱氧的作用,其原理是加入钢种的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物的O和S形成化合物。

稀土脱硫、脱氧过程可用化学反应表示为:[RE]+MnS=RES(s)+[Mn]2[RE]+Al2O3=RE2O3(s)+2[Al][RE]+Al2O3=REAlO3(s)+[Al]4[RE]+3SiO2=2RE2O3+3[Si]生成的这些稀土化合物有部分能从钢液中上浮进入渣中,从而减少钢液中夹杂物,达到净化目的。

稀土中铈组氧化物有较好的稳定性,因而铈组稀土是较好的脱氧剂[4].另外,由于稀土原子半径比铁大得多,所以在钢液冷却过程中,它能填补在钢的晶粒断相表面缺陷处,阻止晶粒长大,使得钢的晶粒细化,致密度提高,从而改善钢的性能。

1.2.2 稀土在铸铁及有色金属冶炼中的应用稀土在铸铁中的应用可分为3个阶段:一是从20世纪60年代开始,稀土元素(如Ce、La、Y)作为球化剂、精炼剂和脱硫剂加入到铁水中以制取球磨铸铁;二是从70年代开始,稀土作为蠕化剂加入铁水中以制取蠕虫状石墨铸铁;三是从80年代开始,用稀土合金孕育剂对灰铁铁水进行处理,以获得优质灰铸铁[5]。

在有色金属冶炼中,稀土可提高合金的高温抗氧化性、提高材料的强度,改善材料的工艺性能。

研究表明,稀土存在于Al-Zn-Mg合金的晶界处能改善合金的晶粒尺寸因素和晶粒取向因素,从而增强合金的超塑性效应,提高耐腐蚀性[6]。

1.3 稀土在炼油业中的应用目前,世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化剂[7],其中稀土分子筛型石油裂化催化剂的应用最广,它具有活性高、选择性好、能提高汽油收率、降低炼油成本等特点,使原油出油率提高10%-20%[3]。

如在石油裂化中,RE2O3的质量分数为0.02,其他成分是Na2O、A12O3等。

稀土Y型分子筛催化剂与传统的硅铝催化剂相比,在相同转化率的条件下,装置能力可以提高到1.3~1.5倍或在相同焦炭产率下,可多生产1.15~1.2倍的汽油[4]。

20世纪60年代初,稀土分子筛型石油催化剂开始应用于石油化工工业,被誉为炼油工业的一次重大革命。

1.4 稀土在玻璃工业中的应用玻璃工业是稀土应用的一个重要传统领域。

稀土在此工业中主要是用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂等。

如在玻璃中加入氧化镨(Pr2O3),可以得到绿色玻璃;加人氧化钕(Nd203)可得到紫罗蓝色的玻璃。

在玻璃原料中加入CeO2,它不仅能与Fe2O3等杂质形成高熔点盐类,浮到熔融玻璃表面除去杂质,起澄清剂的作用,还能使Fe2+变为Fe3+,起到脱色的作用[8]。

某些稀土化合物添加入玻璃中可制得特种玻璃,用于制造照相机、摄像机、望远镜等高级光学仪器的镜头以及防辐射玻璃,如含La2O3的特种玻璃,具有折射率高、化学稳定性好的特点,可用于制造照相机和潜望镜的镜头。

1.5 稀土在陶瓷业中的应用稀土氧化物可作为着色剂和添加剂用于陶瓷颜料和釉料。

稀土氧化物如Ce2O3、Pm2O3。

、Er2O3和Nd2O3等用于陶瓷着色颜料中具有色彩鲜艳、稳定、耐高温性能好、遮盖力强、呈色均匀等优点,可用于陶瓷制品的釉上彩、釉下彩、瓷器色和精陶色釉[8]。

利用稀土可制得色彩丰富的颜料,如镨黄、饵红、铈蓝、钕紫、钇红等。

此外,稀土氧化物如Y2O3、La2O3。

、Nd2O3等作为添加剂、稳定剂和烧结助剂作用于Al2O3、Si3N4、ZrO2等结构陶瓷和介电、压电、导电陶瓷等功能陶瓷能极大地优化其性能、改善陶瓷的烧结性、致密度及强度,降低生产成本[9]。

如以Y2O3、Dy2O3为主要原料制得的耐高温透明陶瓷比日用陶瓷和无线电陶瓷性能优良得多,可用于火箭的红外窗和高温炉窗,还可用于微波技术、点真空技术、激光技术等。

2 新材料领域中的稀土材料稀土在新材料领域中的应用主要是以稀土高纯化合物为纽带,利用各种稀土功能材料制作成相关器具件。

特点是稀土在其功能材料中既是主材料又是制成的器具件的核心部分,能使器具件性能更为优异又节能环保[10]。

稀土的特异性能来自于它们独特的电子构型:[Xe]4f n6s2。

和[Xe]4f n-15d16s2。

随着原子序数的增大,稀土元素在基态时在内层的4f轨道中逐一填充电子,4f电子不同的运动方式使稀土具有不同于周期表中其他元素的物理和化学特性。

如:4f电子在不同的能级之间跃迁(f—f跃迁和f—d跃迁),使得稀土元素具有独特的光学性质;由于4f轨道未填满,该轨道中的未成对电子可达到7个,故稀土元素大多具有良好的磁学性质;另外,在稀土与d过渡离子形成的层状结构的骨架中,稀土常可稳定形成有利于载流子输运的结构,所以稀土元素具有优异的电学性质。

目前,人们已经利用稀土元素的这些特殊性质研制出了一系列优良的材料,如光学材料、磁性材料、储氢材料、催化材料等。

2.1 稀土激光及发光材料稀土在激光材料中的应用发展迅速,稀土元素如Pr、Nd、Sm、Eu、Tb等能作为激光材料的基体或激活物质,现已成为激光材料中的重要元素,约9O%的激光材料都与稀土有关。

常见的稀土激光材料有掺Nd的钇铝石榴石晶体(Y2A13O12:Nd3+)和钕玻璃。

这种材料在激光照射时具有亮度高、相干性好等优点,广泛用于激光雷达、全息摄影、医疗、检测及防伪等方面。

稀土发光材料据其发光原理的不同,可分为阴极射线发光材料、光致发光材料和X射线发光材料。

彩色电视显像管中使用的红色荧光粉是阴极射线发光材料,主要原料为Y2O2S:Eu3+,当它受阴极射线作用时能被激发而发出红光。

含稀土元素离子的物质受外来光线激发而发光称为光致发光。

电视台和宾馆照明用的高级三基色灯中的三基色荧光粉就是此类发光材料,具有光色优异的自己特点,采用的原料是纯度大于99.99 %的稀土氧化物,如红粉为Y2O3:Eu3+,绿粉为:Ceo0.67Mg0.33Al11O19:Tb3+,蓝粉为BaMg2A116O27:Eu3+。

含稀土金属离子的物质受X射线激发而发光称为X射线发光,La2O3。

、Ce2O3。

、Gd2O3等是主要原料,并广泛应用于医疗(如CT探测器)和工业探伤中[3]。

2.2 稀土磁性材料2.2.1 稀土永磁材料永磁材料是指在一特定空间里可产生恒定磁场的材料。

稀土永磁材料到如今已发展到第三代:第一代为1:5型稀土-钴磁体:SmCo5;第二代为2:17型稀土-钴磁体Sm2Co17及延伸产品;第三代为稀土铁系永磁体:Nd2Fe14B、稀土铁氮(RE-Fe-N系)永磁体[11],第四代正在研发之中。

稀土永磁材料的磁性能远远高于传统磁体,被誉为是“超级磁体”和“当代永磁之王”。

其中,钕铁硼(Nd2Fe14B)被称为“永磁王”,是目前磁性最高的永磁材料。

稀土永磁材料的使用不仅使电子设备的性能得到提升,还使设备向轻、薄、小型化发展。

如今,稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料,广泛应用于人造卫星、雷达的行波管,以及微型电机、航空仪器、电子手表等电子仪器上,并在磁悬浮列车、医疗器械、家用电器、移动电话等方面有着广泛的应用。

用稀土永磁材料制成的电动机由于省电及体积小的特点已被中美日等确定为电动汽车马达的首选材料[12]。

2.2.2 稀土超磁致伸缩材料(GMM材料)稀土超磁致伸缩材料(简称GMM 材料)是一种高技术功能材料,也有人将其称为“智能材料”。

20世纪7O年代以来,人们研发出的GMM材料主要有2类:一是不同稀土元素和铁不同比例的化合物,如Sm0.85Dy0.15Fe2、Tb0.3Dy0.7Fe2、Pr0.15Ce0.85Fe2等。

二是尝试用Ce、Pr、Nd等轻稀土元素替代铽镝铁磁致伸缩合金(Tb-Dy-Fe合金)中的部分Tb或Dy,或者用Co、Ni、Mn等替换Fe。

GMM 材料具有在室温下磁致伸缩大(是压电陶瓷的5~20倍、镍钴合金的50倍);能量密度大;能量转换效率高;响应速度快,响应频率低,磁滞后小等优点,目前多用于军事工业,如火箭燃料调节与控制、空间站与卫星控制等,它还能有效提高国防、航天航空等领域的技术装备水平,故被美国等西方国家列为对中国禁运的功能材料[13]。

2.2.3 稀土磁制冷材料我国在2010年禁止生产和使用氟利昂等氟氯碳和氢氟氯碳类化合物制冷剂,因此,研究开发新型无害的制冷剂是亟待解决的问题。

稀土磁制冷使用的是无害、无污染的稀土材料作为制冷工质(大部分为Gd或者Gd基合金),具有制冷效率高、能量消耗低、无污染等优点。

目前有代表性的研究成果有美国Ames实验室研制的Gd-Si-Ge系列合金[14],中国科学院物理所报道的La-Fe-Si系列合金[15]。

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