稀土材料介绍
稀土材料在储能材料中的应用探索

稀土材料在储能材料中的应用探索介绍稀土材料是指具有特殊化学元素的稀有金属材料。
它们在储能材料领域具有广泛的应用前景。
本文将探索稀土材料在储能材料中的应用,并讨论其优势和挑战。
稀土材料的特性稀土材料具有许多特殊的化学和物理性质,使其在储能材料中应用具有独特优势。
以下是几种常见的稀土材料:1.钕铁硼磁体:钕铁硼磁体是一种常见的稀土材料,具有高磁矩和优异的磁性能。
它们在电动汽车和风力发电机等领域中被广泛应用。
2.锂离子电池材料:锂离子电池是目前最常见的可充电电池,其正极材料中的稀土材料可以提高电池的能量密度和循环寿命。
3.永磁体材料:永磁体是一种具有恒定磁性的材料,稀土材料可用于制造高性能的永磁体,广泛应用于电动汽车和工业机械中。
稀土材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是一种常见的储能装置,稀土材料在其中扮演着重要的角色。
以下是稀土材料在锂离子电池中的应用:1.正极材料:稀土材料可以作为锂离子电池的正极材料,提高电池的能量密度和循环寿命。
2.导电添加剂:稀土材料可以作为锂离子电池导电添加剂,改善电池的导电性能,提高电池的充放电效率。
3.电解质添加剂:稀土材料可以作为锂离子电池电解质添加剂,改善电池的稳定性和安全性。
稀土材料在永磁体中的应用永磁体是一种具有恒定磁性的材料,稀土材料可以提供高性能的永磁体。
以下是稀土材料在永磁体中的应用:1.高性能磁体:稀土材料可以提供高性能的磁体,用于制造电动汽车和工业机械中的电机和发电机。
2.超导磁体:稀土材料可以用于制造超导磁体,用于磁悬浮列车和磁共振成像等高科技领域。
稀土材料的优势和挑战稀土材料在储能材料中的应用具有以下优势:1.高性能:稀土材料具有优异的物理和化学性能,使其在储能材料中能够提供高性能和高效率。
2.资源丰富:稀土元素虽然称为稀有金属,但其实际资源量较大,可以满足储能材料的需求。
然而,稀土材料的应用也面临一些挑战:1.价格波动:由于供应链和市场需求的波动,稀土材料的价格较不稳定,这增加了材料的成本。
稀土材料的应用简介

稀土矿的应用简介一、稀土矿的简介1、稀土的发现史从1794年发现元素钇,到1945年在铀的裂变物质中获得钷,前后经过151年的时间,人们才将元素周期表中第三副族的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥17个性质相近的元素全部找到,把它们列为一个家族,取名稀土元素。
我国稀土品种全,17种元素除钷尚未发现天然矿物,其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。
2、资源储量分布我国稀土矿产主要集中在内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区,其稀土储量占全国稀土总储量的90%以上,是我国轻稀土主要生产基地。
即轻稀土主要分布在北方地区,重稀土则主要分布在南方地区,尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿,易采、易提取,已成为我国重要的中、重稀土生产基地。
此外,在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿,有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料);在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物,在钨矿选冶过程中可综合回收,综合利用。
二、稀土的用途稀土(RE)常被冠以“工业味精”的美誉。
稀土元素因其具有独特的电子结构而表现出特殊的光、电、磁学等物理化学性质。
无论是稀土金属还是其化合物都有良好的应用价值。
1、传统领域中的稀土材料(1)稀土在农轻工中的应用稀土元素作为微量元素用于农业有2个优点:一是作为植物的生长、生理调节剂;二是稀土属低毒、非致癌物质,合理使用对人畜无害、环境无污染。
如添加稀土元素的硝酸盐化合物作为微量元素化肥施用于农作物可起到生物化学酶或辅助酶的生物功效,具有增产效果。
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。
(2)稀土在冶炼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S和脱O的作用,其原理是加入钢中的稀土能结合钢中可能生成的MnS、Al2O3和硅铝酸夹杂物中的O和S形成化合物。
稀土材料的种类及其应用领域

稀土材料的种类及其应用领域引言稀土元素是一组特殊的化学元素,总共包含17种元素,分别是钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素(La~Lu)。
这些元素具有独特的电子结构和化学性质,因此在各种领域中有着广泛的应用。
本文将介绍一些常见的稀土材料种类以及它们在不同领域的应用。
稀土材料的分类稀土材料通常被分为两类:稀土金属和稀土化合物。
稀土金属稀土金属是指纯稀土元素或合金形式的稀土元素。
这些金属具有良好的导电性和热导性,在光学、磁性、电子等领域中有广泛的应用。
1.氧化物:稀土金属氧化物是一类常见的稀土金属材料。
其中,氧化锌(ZnO)是一种用于光学和电子器件中的半导体材料。
氧化钇(Y2O3)在涂料、陶瓷和玻璃中常用作增白剂和稀土添加剂。
2.合金:稀土金属也常用于合金中,以改善合金的力学性能和抗腐蚀性能。
例如,镍钇合金(Ni-Y)具有优异的高温抗蠕变性能,广泛应用于航空航天和石油化工行业。
稀土化合物稀土化合物是指稀土元素与其他元素形成的化合物。
由于稀土元素的特殊性质,这些化合物在光学、电子、磁性和荧光等领域中具有重要的应用价值。
1.磷酸盐:稀土磷酸盐是一类常见的稀土化合物,其具有良好的光学性质和荧光性能。
比如,镧系元素的磷酸盐常用于荧光粉和荧光显示器中,用于制造高亮度的显示屏。
2.钼酸盐:稀土钼酸盐也是一类重要的稀土化合物。
它们具有优异的光学和电子性能,广泛应用于高效能源器件和光电子器件中。
例如,钆钼酸盐(Gd2(MoO4)3)被研究用于太阳能电池和寿命延长材料。
稀土材料的应用领域稀土材料在许多领域中发挥着重要作用。
下面将介绍它们在一些领域中的应用。
光学领域稀土材料在光学领域中有着广泛的应用。
稀土磷酸盐和稀土玻璃常用于激光器、光纤放大器和显示器件中。
稀土材料的特殊能级结构使其能够在特定波长范围内发射特定颜色的光,因此在光学通信、生物医学和显示技术中具有重要作用。
电子领域稀土材料在电子领域中的应用主要体现在电子器件的制造和性能改善方面。
稀土功能材料

稀土功能材料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,其主要成分为稀土元素及其化合物。
稀土功能材料具有独特的磁、光、电、声、热等物理性能,被广泛应用于电子信息、光电通信、新能源、环境保护等领域。
本文将就稀土功能材料的分类、性能及应用进行详细介绍。
首先,稀土功能材料可以分为磁性、光学、电学、声学、热学等多个类别。
其中,磁性稀土功能材料主要包括永磁材料、铁磁材料和磁光材料,具有高磁导率、低磁损耗、良好的磁学稳定性等特点;光学稀土功能材料主要包括发光材料、荧光材料和光学玻璃,具有发光强度高、发光时间长、抗辐照性能好等特点;电学稀土功能材料主要包括铁电材料、压电材料和电光材料,具有高介电常数、低介电损耗、良好的电学稳定性等特点;声学稀土功能材料主要包括声表面波材料和声光材料,具有声波传输效率高、频率稳定等特点;热学稀土功能材料主要包括热电材料和热光材料,具有热电转换效率高、热光转换效率高等特点。
其次,稀土功能材料具有多种优异的性能。
例如,永磁材料具有高磁能积、高矫顽力、高抗腐蚀性等特点;铁电材料具有高介电常数、压电常数大、压电应变大等特点;发光材料具有发光效率高、发光波长可调、发光寿命长等特点;热电材料具有热电转换效率高、温度稳定性好等特点。
这些优异的性能使稀土功能材料在各个领域得到了广泛的应用。
最后,稀土功能材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在电子信息领域,稀土功能材料被广泛应用于电子元器件、磁存储材料、光学器件等方面;在新能源领域,稀土功能材料被应用于太阳能电池、燃料电池、热电材料等方面;在环境保护领域,稀土功能材料被应用于污水处理、固体废物处理、环境监测等方面。
可以看出,稀土功能材料在现代科技和工业生产中具有不可替代的重要作用。
总之,稀土功能材料以其独特的性能和广泛的应用领域,成为当今材料科学领域的研究热点之一。
随着科技的不断发展,相信稀土功能材料将会在更多领域展现出其巨大的应用潜力,为人类社会的进步和发展作出更大的贡献。
稀土材料

稀土一词是历史遗留下来的名称。
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现,当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。
土一般是以氧化物状态分离出来的,又很稀少,因而得名为稀土。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土;把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性,除钪之外(有的将钪划归稀散元素),划分成三组,即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷;中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝;重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
(谐音记忆法:烂事普女破衫,有个特低货儿丢一路)概述日本是稀土的主要使用国,目前中国出口的稀土数量居全球之首稀土作为许多重大武器系统的关键材料,美国几乎都需从中国进口。
稀土是中国最丰富的战略资源,它是很多高精尖产业所必不可少原料,中国有不少战略资源如铁矿等贫乏,但稀土资源却非常丰富。
在当前,资源是一个国家的宝贵财富,也是发展中国家维护自身权益,对抗大国强权的重要武器。
中国改革开放的总设计师邓小平同志曾经意味深长地说:“中东有石油,我们有稀土。
”稀土用途在军事方面稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。
比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。
而且,稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。
稀土科技一旦用于军事,必然带来军事科技的跃升。
从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制,以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮,正缘于稀土科技领域的超人一等。
在冶金工业方面稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中,能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能。
稀土材料在航空航天领域的应用与发展

稀土材料在航空航天领域的应用与发展引言稀土材料是指包含17个稀土元素的金属元素,它们具有独特的物理和化学性质,因此在航空航天领域有着重要的应用。
本文将介绍稀土材料在航空航天领域的应用及其发展前景。
稀土材料的特性稀土材料具有以下几个重要的特性:1.磁性:某些稀土元素具有出色的磁性特性,可以用来制造高性能的磁性材料,如用于导航系统和传感器等。
2.光学性能:稀土材料可以通过控制其晶体结构和组成来调节其光学性能,从而用于制造激光器、光纤通信和光学传感器等光学设备。
3.机械强度:稀土材料具有优良的机械强度和耐磨性,可以用于制造高温高压的航空发动机和航天器件。
4.化学稳定性:稀土材料在极端的化学环境下仍然能保持其性能稳定,可以应用于各类化学传感器和防腐蚀涂层等。
稀土材料在航空领域的应用稀土材料在航空领域有着广泛的应用,以下是几个主要的应用领域:航空发动机稀土材料在航空发动机中起到关键作用。
由于其独特的热稳定性和机械强度,稀土材料可以用来制造高温部件,如涡轮叶片和燃烧环等。
此外,稀土材料还可以用于制造高性能的磁性材料,用于发动机中的磁性传感器和悬浮附件等。
航天器件稀土材料在航天器件中的应用也非常重要。
航天器件通常需要具备出色的耐高温和耐腐蚀性能,稀土材料可以提供这些特性。
例如,稀土材料可以用于制造航天器件的外壳和结构材料,以确保航天器件在极端的空间环境下长时间运行。
导航系统由于稀土材料具有独特的磁性特性,它们可以用于制造高性能的导航系统。
稀土材料制成的磁体可以用于传感器和测量设备中,以提供准确的导航信息。
此外,稀土材料还可用于制造磁导航系统,如卫星导航和飞行仪表等。
稀土材料在航空领域的发展前景随着航空航天技术的不断发展,对稀土材料的需求也在增加。
稀土材料具有独特的特性,可以满足航空航天领域对高性能材料的需求。
未来,随着稀土材料制备工艺和性能的改进,其在航空航天领域的应用前景将进一步拓展。
未来的发展方向包括:1.材料改性与优化:通过调节稀土材料的组分和制备工艺,提高其机械性能和热稳定性,以满足更高要求的航空航天应用。
稀土功能材料简介
稀土功能材料简介稀土元素具有独特的原子结构和化学性质,可以制备出多种具有特殊性能的功能材料。
本文将介绍一些主要的稀土功能材料。
1.稀土永磁材料稀土永磁材料是指利用稀土元素制成的永久磁性材料,具有高磁能积、高矫顽力和高最大磁能积等特点。
常见的稀土永磁材料包括钐钴永磁体和钕铁硼永磁体等。
2.稀土发光材料稀土发光材料是指利用稀土元素具有的独特电子结构,在激发条件下能够发出不同颜色和波长的光。
常见的稀土发光材料包括荧光粉、激光晶体和电致发光材料等。
3.稀土催化材料稀土催化材料是指利用稀土元素的化学活性,在催化剂或助剂中发挥作用,提高反应效率和产率。
常见的稀土催化材料包括汽车尾气处理催化剂、石油裂化催化剂等。
4.稀土超导材料稀土超导材料是指利用稀土元素的超导性能,在低温下具有零电阻和完全抗磁性。
常见的稀土超导材料包括镧钡铜氧化物等。
5.稀土储氢材料稀土储氢材料是指利用稀土元素的储氢性能,在吸氢状态下能够将氢气储存起来,并且可以在需要时释放出来。
常见的稀土储氢材料包括镧镍合金等。
6.稀土磁致伸缩材料稀土磁致伸缩材料是指利用稀土元素的磁致伸缩性能,在磁场作用下能够产生伸缩变化。
常见的稀土磁致伸缩材料包括铽铁氮合金等。
7.稀土抛光材料稀土抛光材料是指利用稀土元素的化学稳定性和微粒大小,在抛光液中发挥作用,使表面更加光滑亮丽。
常见的稀土抛光材料包括氧化铈颗粒等。
8.稀土玻璃添加剂稀土玻璃添加剂是指利用稀土元素的玻璃形成能力,在玻璃制造过程中改善玻璃的性能和光学性质。
常见的稀土玻璃添加剂包括镧玻璃、铈玻璃等。
稀土材料的物理和化学特性
稀土材料的物理和化学特性引言稀土材料是一类重要的功能材料,具有独特的物理和化学特性。
本文将介绍稀土材料的物理和化学特性,并探讨其在各个领域的应用。
一、稀土元素的特性稀土材料是由稀土元素组成的,稀土元素是指周期表中镧系元素和钪、钇、镱这三个元素。
稀土元素具有一系列独特的特性,包括:1.电子结构:稀土元素的电子结构使其具有特殊的磁性和光学性质。
例如,镧系元素的4f电子能级离化势很高,容易发生f电子间的能级跃迁,从而表现出特殊的发光行为。
2.禁带宽度:稀土元素的禁带宽度较窄,使其在磁性和光学应用中具有独特的性能。
3.化学活性:稀土元素的化学活性较高,容易与其他元素形成化合物,包括氧化物、硫化物、氟化物等。
二、稀土材料的物理特性稀土材料具有多种物理特性,包括:1.磁性:稀土材料中的某些元素具有磁性,包括铕、钐、铽等。
这些材料在室温下表现出强磁性,并且具有反铁磁、铜磁和顺磁等不同类型的磁性行为。
2.光学性质:稀土材料的光学性质具有独特的特点。
例如,稀土材料可以发生电子能级跃迁,产生特殊的发光现象。
这些材料广泛应用于荧光材料、激光材料等领域。
3.电学性质:稀土材料在电学性质方面也具有一定特点。
例如,稀土材料中的钇铁石英、镱铁石英等可以表现出压电和光电效应。
三、稀土材料的化学特性稀土材料在化学特性方面也具有一定的特点,包括:1.氧化性:稀土材料中的氧化物具有较高的氧化性,可以与其他元素形成稀土化合物。
稀土氧化物用作催化剂、陶瓷材料等具有广泛的应用。
2.氟化性:稀土元素和氟元素有着特殊的化学亲和性,可以形成稀土氟化物。
这些化合物在光学、聚合物材料等领域具有重要应用。
3.反应性:由于稀土元素的特殊电子结构,稀土材料具有一定的反应活性。
例如,稀土元素可以与有机化合物发生反应,形成稀土有机化合物。
四、稀土材料的应用稀土材料在许多领域具有重要的应用价值,包括:1.磁性材料:稀土磁体是目前最强的永磁体材料,广泛应用于电机、声学装置、磁存储等领域。
稀土材料技术的发展与应用
稀土材料技术的发展与应用随着现代工业和科技的不断发展,稀土材料技术逐渐成为科技领域中的重要一环。
稀土元素是一组十七种化学元素的总称,它们是一些非常重要且独特的元素,被广泛应用于各种现代科技和工业领域。
随着人们对于稀土材料的发现和应用的深入研究,其在生产和生活中的价值和作用也越来越受到重视。
1. 稀土材料的定义和概述稀土是指化学元素表中罕见分布的17种元素。
这些元素在自然界中存在于稀有矿物中,比如石墨,方铅矿,磷灰石等。
稀土元素又可以分为轻稀土和重稀土两类,轻稀土主要包括镧系元素,重稀土主要包括钆、铽、镝、钬、铒、铒、钪等。
稀土材料有很多独特的性质,包括高熔点、高化学活性、低热膨胀系数、磁性和电光性等。
这些特性使得稀土材料在许多领域中都能发挥非常重要的作用。
2. 稀土材料在现代科技中的应用稀土材料在现代科技和工业生产中被广泛应用。
其中最为常见的应用包括:(1)磁性材料。
稀土材料中的钐铁氧体,可以制成高性能磁铁,用于医疗设备、风力发电机等领域。
另外,稀土材料还可以用于制造磁存储器。
(2)光学材料。
在镁和铝合金中添加稀土元素,可以提高合金的抗蚀性、硬度和强度。
稀土元素还可以用于制造高光透性的玻璃,以及照明器材和仪器的制造。
(3)电子材料。
稀土材料可以制造高效、节能的LED照明器材。
并且,稀土材料还用于生产电动汽车中的电池材料。
除了上述应用外,稀土元素还可以用于生物药物、冶金、高强度材料等领域。
稀土元素是半导体和太阳能电池的重要元素,用于太阳能电池的生产。
稀土永磁体在风力发电机、计算机、磁存储器等领域有广泛应用,稀土氧化物在陶瓷、玻璃和色料等工业中也有重要作用。
3. 国内稀土材料技术的发展与应用我国是世界上最大的稀土生产国之一。
自20世纪80年代开始,我国在稀土材料技术研发方面已经取得了一系列的重要成就。
随着相关研究和开发的不断深入,我国已经成为了全球最大的稀土产品出口国。
我国在稀土材料研发方面的科研力量非常雄厚。
稀土材料应用简介
稀土材料应用简介1 稀土材料的定义稀土元素是指具有特殊性质的17种元素,它们仅在某些特定地区和条件下微量存在,因此也被叫做稀有地球元素。
它们分别为镧系(lanthanide)和钪系(actinide),其中镧系稀土元素有:铌(Nd)、钇(Y)、钆(Gd)、釹(Dy)、钽(Tb)、铽(Tm)、镝(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)等,钪系稀土元素有:钚(Cm)、镭(Lr)等。
2 稀土材料的特性稀土材料是由稀土元素构成的材料,具有以下特性:(1)稀土材料具有良好的物理性质,具有较高的韧性和抗拉强度,大部分稀土元素具有永久磁性和自旋磁性;(2)稀土材料具有良好的耐腐蚀性,可以长期在各种气体、液体和固体环境中安全地运行;(3)稀土材料具有良好的化学稳定性,可以耐受高温和高原辐射;(4)稀土材料具有高强度、轻量、小体积的优势,特别适用于结构强度要求重的领域。
3 稀土材料的应用稀土材料在众多工程中有广泛的应用,如:(1)工业领域:由于稀土材料具有良好的隔热性能,它们经常被用于高温隔热保护和热附件,如管道、蒸汽设备、化工反应塔和(-165°C到1700°C)高温炉的反应管的隔热保护;(2)航空航天领域:稀土材料在航空航天、防卫武器领域有广泛应用,可用作高密度弹药和导弹、推进剂、电磁屏蔽等;(3)医疗领域:由于稀土材料具有辐射防护性能和耐腐蚀性,因此它们可以作为X射线源头和核医学物质。
稀土材料也可以用作收缩椎体椎间垫,用于修复折断的骨头。
4 总结稀土材料由稀土元素组成,具有较高的韧性和抗拉强度、良好的化学稳定性和隔热性能等特点。
因此稀土材料已经在工业、航空航天、医疗等领域得到广泛应用,取得了较好的应用效果。
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稀土材料介绍
稀土材料介绍
根据稀土交易网的相关资讯与介绍,小编今天分享稀土的两种材料介绍:稀土永磁材料和稀土激光材料,希望对大家有所帮助。
一、稀土永磁材料
稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,永粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。
稀土永磁分钐钴(SmCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)永磁体。
其中SmCo磁体的磁能积在15--30MGOe之间,NdFeB系磁体的磁能积在
27--50MGOe之间,被称为“永磁王”,是目前磁性最高的永磁材料。
钐钴永磁体,尽管其磁性能优异,但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴,因此,它的发展受到了很大的限制。
我国稀土永磁行业的发展始于60年代末,当时的主导产品是钐-钴永磁,目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨,我国为90.5吨(包括SmCo磁粉),主要用于军工技术。
随着计算机、通讯等产业的发展,稀土永磁特别是Nd-FeB永磁产业得到了飞速发展。
稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料,它比九十世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍,比铁氧体、铝镍钴性能优越得多,比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。
由于稀土永磁材料的使用,不仅促进了永磁器件向小型化发展,提高了产品的性能,而且促使某些特殊器件的产生,所以稀土永磁材料一出现,立即引起全国
的极大重视,发展极为迅速。
我国研制生产的各种稀土永磁材材料的性能已接近或达到国际先进水平。
现在稀土永磁材料一成为电子技术通讯中的重要材料,用在人造卫星,雷达的方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。
目前稀土永磁应用一渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。
在医疗方面,运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”,使得疗效大为提高,从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。
在应用稀土的各个领域中,稀土永磁材料是发展速度最快的一个。
它不仅给稀土产业的发展带来了巨大的推动力,也对许多相关产业产生相当深远的影响。
二、稀土激光材料
激光是一种新型光源,它具有很好的单色性、方向性和相干性,并且可以达到很高的亮度。
与激光技术相应发展起来的各种晶体,如非线性晶体,能对激光束进行调频、调幅、调偏及调相作用;能修正传输过程中激光图像的畸变;热电探测晶体能灵敏地探测到红外光等。
这些特性使激光很快就应用到工、农、医和国防部门。
激光与稀土激光材料是同时诞生的。
到目前为止,大约90%的激光材料都涉及到稀土。
自从1960年在红宝石中出现激光以来,同年就发现用掺钐的氟化钙(CaF2:Sm2+)可输出脉冲激光。
1961年首先使用掺钕的硅酸盐玻璃获得脉冲激光,从此开辟了具有广泛用途的稀土
玻璃激光器的研究。
1962年首先使用CaWO4:Nd3+晶体输出连续激光,1963年首先研制稀土螯合物液体激光材料,使用掺铕的苯酰丙酮的醇溶液获得脉冲激光,1964年找出了室温下可输出连续激光的掺钕的钇铝石榴石晶体(Y3Al5O12:Nd3+),它已成为目前获得了广泛应用的固体激光材料,1973年首次实现铕-氦的稀土金属蒸气的激光振荡。
由此可见,在短短的十多年里,稀土的固态、液态和气态都实现了受激发射。
在激光工作物质中,稀土已成为一族很重要的元素。
这都与它具有特殊的电子组态、众多可利用的能级和光谱特性有关。
稀土激光材料可分为:固体、液体和气体三大类。
但后两大类由于其性能、种类和用途等远不如固体材料。
所以一般说稀土激光材料通常是指固体激光材料。
固体材料分为晶体、玻璃和光纤激光材料,而激光晶体又占主导地位。
二、稀土固态激光材料
1.稀土晶体激光材料
目前已知约有320种激光晶体,主要是含氧的化合物或含氟的化合物,其中约290种是掺入稀土作为激活离子的,即稀土激光晶体约占90.6%,稀土中已实现激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等,尽管激光晶体很多,但重要的只有数十种,而实用的更少。
典型的、优良的激光晶体有如下几种:(1)稀土石榴石体系(YAG)
YAG是目前国内外研究、开发和应用最活跃的体系,其中掺钕钇铝石榴石晶体(YAG∶Nd)性能最好,用途最广,产量最大。
它用
作重复频率高的脉冲激光器。
近年来开发了效率更高的掺钕和铬的钆钪镓石榴石。
(2)掺Nd的铝酸钇体系 YAlO3∶Nd(YAP∶Nd)
YAP属正交晶系,具有各向异性,故可利用晶体的不同取向而得到不同的激光特性。
另外YAP晶体的长生速度比YAG快。
输出功率不易饱和。
其缺点是在高温下存在相不稳定性,热膨胀系数各向异性,致使晶体在生长过程中易出现开裂、色心和散射颗粒等缺点。
(3)氟化锂钇(YLF)激光材料
YLF是一种优良的激光基质,其中很多稀土激光离子都实现了激光输出。
它的优点是受光辐照后,不产生色心而变色,基质吸收的截止波长移向短波。
YLF:Nd晶体荧光寿命长,发射截面积大,适合二极管的泵浦的激光晶体。
2.稀土玻璃激光材料
在玻璃中可产生激光的稀土激活离子比在晶体中少,目前已知有Nd、Er、Ho、Tm等三价离子。
稀土玻璃激光材料的优点是:易于制备,利用热成型和冷加工工艺可制得不同大小尺寸和形状的玻璃,灵活性比晶体大,既可拉成直径小至微米的纤维,又可制成几厘米直径和几米长的棒或圆盘。
稀土玻璃是目前输出脉冲能量最大、输出功率最高的固体激光材料,用这种激光材料制成的大型激光器用于热核聚变的研究中。
3.化学计量激光材料
在这类激光材料中,稀土激活离子不是以掺杂的形式加入的,而
是作为晶体的组分之一。
其潜在的应用是用于集成光学、光通讯、测距,将来光计算机与半导体激光器将有一番竞争。
4.稀土上转换激光材料
目前实现的激光波长主要是红和红外波段,极缺蓝和绿激光波段,使激光的发展和应用受到影响。
除倍频技术使长波长的激光转变为短波长激光外,近年来,人们利用发光学中的反斯托克斯效应,大力发展上转换激光材料,并使之达到实用化、商品化。
5.稀土光纤激光材料
随着集成光学和光纤维通迅的发展,需要有微型的激光器和放大器。
90年代起,信息高速公路对信息的传输提出了更高的要求,多媒体技术要求能同时传送图、文、声、像,而且是高度清晰的声、像。
信息高速公路要达到象样的高速,一般的光纤通信技术传送信息的速度差之甚远,希望能以超高速、超长距离方式传送信息需要跨越许多技术上的障碍,其中之一就是如何补充在长距离传送过程中光衰减的能量。
所以光信号直接放大就成为尚待解决的课题。
其中掺铒的光纤放大器能直接放大光信息,进行大容量、长距离通信,使光纤通信取得长足发展。
近年来对掺铒的光纤放大器的研制取得了很大的进展。
将铒掺入普通石英光纤,再配以980纳米、1480纳米的两种波长的半导体激光器,就基本构成了直接扩大1550纳米光信号的光放大器。
铒从高能态跃迁至基态时发射的光补充了衰减的信号光,起到光放大的作用。
为避免无用的吸收,光纤中铒的掺杂量为几十至几百ppm,而且,
在光密度高的芯的中心部分掺杂可获得高增益。
三、稀土激光材料的应用器件稀土材料是激光系统的心脏,是激光技术的基础,由激光而发展起来的光电子技术,不仅广泛用于军事,而且在国民经济许多领域,如光通讯、医疗、材料加工(切割、焊接、打孔、热处理等)、信息储存、科研、检测和防伪等方面获得广泛应用,形成新产业。
在军事上,稀土激光材料广泛应用于激光测距、制导、跟踪、雷达、激光武器和光电子对抗、遥测、精密定位及光通讯等方面。
提高和改变各军种和兵种的作战能力和方式,在战术进攻和防御中起重大作用。
高功率激光材料可装备激光致盲武器,以及光电对抗等武器。
光发射二极管(LED)泵浦的激光晶体制成的激光器输出光束质量好,非线性移频效率高,可把毫瓦级的激光移频到蓝光、绿光和红光区,用于光存贮、显示、遥感、雷达和科研等。
1985~1986年全世界的激光器的销售额从4.6亿美元增加到1996年的15亿美元。
平均年增长率为11%。
激光产品销售额的分布:美国占45%、欧洲占30%、太平洋地区占25%。
销售额占前六位应用领域是材料加工、医疗、光通讯、科学研究、光存储和测量设备。
到下世纪初,光通讯、光存储和信息高速公路等光电子技术将得到飞速发展。
我国激光产业的销售额从1985年的0.6亿元上升到1994 年的5.82亿元。
平均每年以32%的速度递增。