ALevinud metafoor on, et kui nafta on tööstuse veri, siis haruldased muldmetallid on tööstuse vitamiin.
Haruldased muldmetallid on metallide rühma lühend. Haruldasi muldmetalle (REE) on üksteise järel avastatud alates 18. sajandi lõpust. Haruldasi muldmetalle on 17 liiki, sealhulgas 15 keemiliste elementide perioodilisustabeli lantanoidi - lantaan (La), tseerium (Ce), praseodüüm (Pr), neodüüm (Nd), promeetium (Pm) jne. Praegu on neid laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades, näiteks elektroonikas, naftakeemias ja metallurgias. Peaaegu iga 3-5 aasta tagant avastavad teadlased haruldaste muldmetallide uusi kasutusviise ja iga kuues leiutis on haruldastest muldmetallidest lahutamatu.
Hiina on rikas haruldaste muldmetallide poolest, olles kolmel maailma tasandil esikohal: esimene ressursivarude poolest, moodustades umbes 23%; esimene toodang, moodustades 80–90% maailma haruldaste muldmetallide toorainest; esimene müügimaht, kusjuures 60–70% haruldaste muldmetallide toodetest eksporditakse välismaale. Samal ajal on Hiina ainus riik, mis suudab tarnida kõiki 17 liiki haruldasi muldmetalle, eriti keskmise ja raske raskusega haruldasi muldmetalle, millel on suurepärane sõjaline kasutus. Hiina osakaal on kadestamisväärne.
RMaa on väärtuslik strateegiline ressurss, mida tuntakse kui „tööstuslikku naatriumglutamaati“ ja „uute materjalide ema“ ning mida kasutatakse laialdaselt tippteaduses ja -tehnoloogias ning sõjatööstuses. Tööstus- ja infotehnoloogiaministeeriumi andmetel on funktsionaalsed materjalid, nagu haruldaste muldmetallide püsimagnetid, luminestsents, vesiniku salvestamine ja katalüüs, muutunud asendamatuks tooraineks kõrgtehnoloogilistes tööstusharudes, nagu täiustatud seadmete tootmine, uus energia ja tärkavad tööstusharud. Seda kasutatakse laialdaselt ka elektroonikas, naftakeemiatööstuses, metallurgias, masinaehituses, uue energia tootmises, kergetööstuses, keskkonnakaitses, põllumajanduses jne.
Juba 1983. aastal kehtestas Jaapan haruldaste mineraalide strateegilise reservisüsteemi ning 83% tema kodumaistest haruldastest muldmetallidest pärines Hiinast.
Vaadake uuesti Ameerika Ühendriike – nende haruldaste muldmetallide varud on Hiina järel teisel kohal, kuid kõik nende haruldased muldmetallid on kerged haruldased muldmetallid, mis jagunevad rasketeks ja kergeteks haruldasteks muldmetallideks. Rasked haruldased muldmetallid on väga kallid ja kergete haruldaste muldmetallide kaevandamine on ebaökonoomne ning tööstuses tegutsevad inimesed on need võltsharuldaste muldmetallide pähe muutnud. 80% USA haruldaste muldmetallide impordist pärineb Hiinast.
Seltsimees Deng Xiaoping ütles kord: „Lähis-Idas on naftat ja Hiinas haruldasi muldmetalle.“ Tema sõnade tähendus on iseenesestmõistetav. Haruldased muldmetallid ei ole mitte ainult vajalik „naatriumglutamaat“ 1/5 maailma kõrgtehnoloogiliste toodete jaoks, vaid ka Hiina võimas läbirääkimiskiip tulevikus ülemaailmsetel läbirääkimistel. Haruldaste muldmetallide ressursside kaitsmine ja teaduslik kasutamine. Viimastel aastatel on paljude kõrgete ideaalidega inimeste poolt nõutud riiklikuks strateegiaks saanud, et takistada väärtuslike haruldaste muldmetallide ressursside pimesi müümist ja eksportimist lääneriikidesse. 1992. aastal teatas Deng Xiaoping selgelt Hiina staatusest suure haruldaste muldmetallide riigina.
17 haruldaste muldmetallide kasutusalade loetelu
1 lantaani kasutatakse sulammaterjalides ja põllumajanduskiledes
Tseeriumi kasutatakse laialdaselt autoklaasides
3 praseodüümi kasutatakse laialdaselt keraamilistes pigmentides
Neodüümi kasutatakse laialdaselt lennundusmaterjalides
5 taldrikut pakuvad satelliitidele lisaenergiat
6. samariumi kasutamine aatomienergia reaktoris
7 euroopiumit, mis toodab läätsesid ja vedelkristallekraane
Gadoliinium 8 meditsiiniliseks magnetresonantstomograafiaks
Lennuki tiiva regulaatoris kasutatakse terbiumi 9.
Sõjaväes kasutatakse laserkaugusmõõtjas 10 erbiumit
11 düsproosiumi kasutatakse valgusallikana filmide ja trükiste tootmisel
12 holmiumi kasutatakse optiliste sideseadmete valmistamiseks.
13 tuuliumi kasutatakse kasvajate kliiniliseks diagnoosimiseks ja raviks
14 ütterbiumi lisaaine arvuti mäluelemendi jaoks
15-luteetiumi rakendamine energiaakude tehnoloogias
16 ütriumi kasutatakse juhtmete ja lennuki jõukomponentide valmistamiseks
Skandiumi kasutatakse sageli sulamite valmistamiseks
Üksikasjad on järgmised:
1
Lantaan (LA)
Lahesõjas sai haruldase muldmetalli lantaaniga öönägemisseade USA tankide peamiseks allikaks. Ülaltoodud pildil on kujutatud lantaankloriidi pulbrit.()Andmekaart)
Lantaani kasutatakse laialdaselt piesoelektrilistes materjalides, elektrotermilistes materjalides, termoelektrilistes materjalides, magnetoresistiivsetes materjalides, luminestsentsmaterjalides (sinine pulber), vesiniku säilitamise materjalides, optilises klaasis, lasermaterjalides, erinevates sulammaterjalides jne. Lantaani kasutatakse ka katalüsaatorites paljude orgaaniliste keemiatoodete valmistamiseks. Teadlased on nimetanud lantaani selle mõju tõttu põllukultuuridele "superkaltsiumiks".
2
Tseerium (CE)
Tseeriumi saab kasutada katalüsaatorina, kaarelektroodina ja spetsiaalse klaasina. Tseeriumisulam on vastupidav kõrgele kuumusele ja seda saab kasutada reaktiivmootori osade valmistamiseks.()Andmekaart)
(1) Tseerium kui klaasilisand suudab neelata ultraviolett- ja infrapunakiiri ning seda on laialdaselt kasutatud autoklaasides. See mitte ainult ei takista ultraviolettkiiri, vaid alandab ka auto sisetemperatuuri, et säästa elektrit kliimaseadmete jaoks. Alates 1997. aastast on tseerium lisatud kogu Jaapani autoklaasile. 1996. aastal kasutati autoklaasides vähemalt 2000 tonni tseeriumoksiidi ja Ameerika Ühendriikides üle 1000 tonni.
(2) Praegu kasutatakse tseeriumi autode heitgaaside puhastuskatalüsaatorites, mis aitavad tõhusalt vältida suure hulga autode heitgaaside õhku paiskamist. Tseeriumi tarbimine Ameerika Ühendriikides moodustab ühe kolmandiku haruldaste muldmetallide kogutarbimisest.
(3) Tseeriumsulfiidi saab pigmentides kasutada plii, kaadmiumi ja muude keskkonnale ja inimestele kahjulike metallide asemel. Seda saab kasutada plastide, katete, tindi ja paberitööstuse värvimiseks. Praegu on juhtiv ettevõte Prantsuse Rhône Planck.
(4) CE: LiSAF lasersüsteem on Ameerika Ühendriikides välja töötatud tahkislaser. Seda saab kasutada bioloogiliste relvade ja ravimite tuvastamiseks trüptofaani kontsentratsiooni jälgimise abil. Tseeriumi kasutatakse laialdaselt paljudes valdkondades. Peaaegu kõik haruldaste muldmetallide rakendused sisaldavad tseeriumi. Näiteks poleerimispulber, vesiniku säilitamise materjalid, termoelektrilised materjalid, tseeriumvolframelektroodid, keraamilised kondensaatorid, piesoelektriline keraamika, tseerium-ränikarbiidi abrasiivid, kütuseelementide toorained, bensiinikatalüsaatorid, mõned püsimagnetmaterjalid, mitmesugused legeerterased ja värvilised metallid.
3
Praseodüüm (PR)
Praseodüümi neodüümi sulam
(1) Praseodüümi kasutatakse laialdaselt ehituskeraamikas ja igapäevases keraamikas. Seda saab segada keraamilise glasuuriga värvilise glasuuri valmistamiseks ja seda saab kasutada ka glasuurialuse pigmendina. Pigment on helekollane, puhta ja elegantse värvusega.
(2) Seda kasutatakse püsimagnetite valmistamiseks. Puhta neodüümi asemel odava praseodüümi ja neodüümi kasutamisel püsimagnetimaterjali valmistamiseks paranevad selle hapnikukindlus ja mehaanilised omadused märkimisväärselt ning seda saab töödelda erineva kujuga magnetiteks. Seda kasutatakse laialdaselt erinevates elektroonikaseadmetes ja mootorites.
(3) Kasutatakse nafta katalüütilises krakkimises. Katalüsaatori aktiivsust, selektiivsust ja stabiilsust saab parandada rikastatud praseodüümi ja neodüümi lisamisega Y-tseoliidi molekulaarsõelale, et valmistada nafta krakkimise katalüsaatorit. Hiina hakkas seda tööstuslikult kasutama 1970. aastatel ja tarbimine kasvab.
(4) Praseodüümi saab kasutada ka abrasiivpoleerimiseks. Lisaks kasutatakse praseodüümi laialdaselt optilise kiu valdkonnas.
4
Neodüüm (nd)
Miks leitakse esimesena M1 tank? Tank on varustatud Nd:YAG laserkaugusmõõtjaga, mis selge päevavalguse käes ulatub ligi 4000 meetri kaugusele.()Andmekaart)
Praseodüümi sünniga tekkis neodüüm. Neodüümi saabumine aktiveeris haruldaste muldmetallide valdkonna, mängis olulist rolli haruldaste muldmetallide valdkonnas ja mõjutas haruldaste muldmetallide turgu.
Neodüüm on oma ainulaadse positsiooni tõttu haruldaste muldmetallide valdkonnas juba aastaid turul kuum koht. Neodüümi metalli suurim kasutaja on NdFeB püsimagnet. NdFeB püsimagnetite tulek on andnud haruldaste muldmetallide kõrgtehnoloogia valdkonda uut elujõudu. NdFeB magnetit nimetatakse oma suure magnetilise energia tõttu "püsimagnetite kuningaks". Seda kasutatakse laialdaselt elektroonikas, masinaehituses ja muudes tööstusharudes tänu suurepärasele jõudlusele. Alfa-magnetspektromeetri edukas väljatöötamine näitab, et NdFeB magnetite magnetilised omadused Hiinas on jõudnud maailmatasemele. Neodüümi kasutatakse ka värvilistes materjalides. 1,5–2,5% neodüümi lisamine magneesiumi- või alumiiniumisulamisse võib parandada sulami kõrge temperatuuritaluvust, õhutihedust ja korrosioonikindlust. Seda kasutatakse laialdaselt kosmosematerjalides. Lisaks tekitab neodüümiga legeeritud ütriumalumiiniumgranaat lühilainelise laserkiire, mida kasutatakse laialdaselt alla 10 mm paksuste õhukeste materjalide keevitamisel ja lõikamisel tööstuses. Meditsiinis kasutatakse Nd:YAG laserit kirurgiliste haavade eemaldamiseks või desinfitseerimiseks skalpelli asemel. Neodüümi kasutatakse ka klaasi ja keraamiliste materjalide värvimiseks ning kummitoodete lisandina.
5
Trollium (Pm)
Tuulium on kunstlikult toodetud radioaktiivne element, mida toodavad tuumareaktorid (andmekaart)
(1) saab kasutada soojusallikana. Varustab vaakumdetektorit ja tehissatelliidi abienergiat.
(2) Pm147 kiirgab madala energiaga β-kiiri, mida saab kasutada tsümbaalpatareide tootmiseks. Seda kasutatakse raketijuhtimisseadmete ja kellade toiteallikana. Seda tüüpi patarei on väikese suurusega ja seda saab pidevalt kasutada mitu aastat. Lisaks kasutatakse promeetiumi ka kaasaskantavates röntgeniseadmetes, fosfori valmistamisel, paksuse mõõtmisel ja majakalampides.
6
Samaarium (Sm)
Metallsamaarium (andmekaart)
Sm on helekollane värvus ja see on Sm-Co püsimagneti tooraine ning Sm-Co magnet on esimene tööstuses kasutatav haruldaste muldmetallide magnet. Püsimagneteid on kahte tüüpi: SmCo5 süsteem ja Sm2Co17 süsteem. 1970. aastate alguses leiutati SmCo5 süsteem ja hiljem Sm2Co17 süsteem. Nüüd on viimase nõudlus prioriteet. Samaariumkoobaltmagnetis kasutatava samaariumoksiidi puhtus ei pea olema liiga kõrge. Arvestades kulusid, kasutatakse seda peamiselt umbes 95% toodetest. Lisaks kasutatakse samaariumoksiidi ka keraamilistes kondensaatorites ja katalüsaatorites. Lisaks on samaariumil tuumaomadused, mida saab kasutada aatomienergia reaktorite konstruktsioonimaterjalina, varjestusmaterjalina ja juhtmaterjalina, et tuumalõhustumisel tekkivat tohutut energiat saaks ohutult kasutada.
7
Euroopium (Eu)
Euroopiumoksiidi pulber (andmekaart)
Euroopiumoksiidi kasutatakse enamasti fosforitena (andmekaart)
1901. aastal avastas Eugene-Antole Demarcay uue elemendi „samariumist” – euroopiumi. See on tõenäoliselt nime saanud sõna „Euroopa” järgi. Euroopiumoksiidi kasutatakse peamiselt fluorestsentspulbris. Eu3+ iooni kasutatakse punase fosfori aktivaatorina ja Eu2+ iooni sinise fosforina. Nüüd on Y2O2S:Eu3+ parim fosfor valgusviljakuse, katte stabiilsuse ja ringlussevõtukulude poolest. Lisaks on seda laialdaselt kasutatud tänu tehnoloogiate täiustumisele, näiteks valgusviljakuse ja kontrasti parandamisele. Viimastel aastatel on euroopiumoksiidi kasutatud ka stimuleeritud emissioonfosforina uutes röntgendiagnostika süsteemides. Euroopiumoksiidi saab kasutada ka värviliste läätsede ja optiliste filtrite tootmiseks, magnetmullide salvestusseadmetes. See saab oma andeid näidata ka aatomreaktorite juhtimismaterjalides, varjestusmaterjalides ja konstruktsioonimaterjalides.
8
Gadoliinium (Gd)
Gadoliinium ja selle isotoobid on kõige efektiivsemad neutronite neelajad ja neid saab kasutada tuumareaktorite inhibiitoritena. (andmekaart)
(1) Selle vees lahustuv paramagnetiline kompleks võib parandada inimkeha NMR-kuvamise signaali meditsiinilises ravis.
(2) Selle vääveloksiidi saab kasutada ostsilloskoobi torude ja röntgenekraanide maatriksvõrguna, millel on eriline heledus.
(3) Gadoliinium gadoliiniumis. Galliumgranaat on ideaalne üksik substraat mullimälu tekkeks.
(4) Seda saab kasutada tahke magnetilise jahutuskeskkonnana ilma Camot' tsükli piiranguteta.
(5) Seda kasutatakse inhibiitorina tuumaelektrijaamade ahelreaktsiooni taseme kontrollimiseks, et tagada tuumareaktsioonide ohutus.
(6) Seda kasutatakse samariumkoobaltmagneti lisandina, et tagada jõudluse püsimine temperatuuriga.
9
Terbium (Tb)
Terbiumoksiidi pulber (andmekaart)
Terbiumi rakendamine hõlmab peamiselt kõrgtehnoloogia valdkonda, mis on tipptasemel tehnoloogia- ja teadmistemahukas projekt, aga ka projekt, millel on märkimisväärne majanduslik kasu ja atraktiivsed arenguväljavaated.
(1) Fosforeid kasutatakse rohelise pulbri aktivaatoritena kolmevärvilistes fosforites, näiteks terbiumiga aktiveeritud fosfaatmaatriksis, terbiumiga aktiveeritud silikaatmaatriksis ja terbiumiga aktiveeritud tseerium-magneesiumaluminaatmaatriksis, mis kõik kiirgavad ergastatud olekus rohelist valgust.
(2) Magnetooptilised salvestusmaterjalid. Viimastel aastatel on terbiumi magnetooptilised materjalid jõudnud masstootmise ulatusse. Arvutite salvestuselementidena kasutatakse Tb-Fe amorfsetest kiledest valmistatud magnetooptilisi kettaid ja salvestusmaht suureneb 10–15 korda.
(3) Magnetoptiline klaas, terbiumi sisaldav Faraday pöördklaas, on peamine materjal lasertehnoloogias laialdaselt kasutatavate rotaatorite, isolaatorite ja annulaatorite valmistamiseks. Eriti terFenooli väljatöötamine on avanud terfenooli uue rakenduse, mis on 1970. aastatel avastatud uus materjal. Pool sellest sulamist koosneb terbiumist ja düsproosiumist, mõnikord holmiumist, ja ülejäänu on raud. Sulami töötas esmakordselt välja Amesi labor Iowas, USAs. Kui terfenool asetatakse magnetvälja, muutub selle suurus rohkem kui tavalistel magnetilistel materjalidel, mis võimaldab mõningaid täpseid mehaanilisi liigutusi. Terbiumdüsproosiumirauda kasutatakse algselt peamiselt sonarites ja on nüüdseks laialdaselt kasutusel paljudes valdkondades. Alates kütuse sissepritsesüsteemidest, vedeliku ventiilide juhtimisest, mikropositsioneerimisest kuni mehaaniliste ajamite, mehhanismide ja tiivaregulaatoriteni õhusõidukite kosmoseteleskoopidele.
10
Dy (Dy)
Metalldüsproosium (andmekaart)
(1) NdFeB püsimagnetite lisandina võib umbes 2–3% düsproosiumi lisamine magnetile parandada selle sunnimisjõudu. Varem polnud düsproosiumi nõudlus suur, kuid NdFeB magnetite nõudluse kasvades muutus see vajalikuks lisandiks ja selle puhtusaste peab olema umbes 95–99,9% ning nõudlus on samuti kiiresti kasvanud.
(2) Düsproosiumi kasutatakse fosfori aktivaatorina. Kolmevalentne düsproosium on paljulubav aktiveeriv ioon kolmevärvilistes luminestsentsmaterjalides, millel on üks luminestsentskeskus. See koosneb peamiselt kahest emissioonitsoonist, millest üks on kollase ja teine sinise valguse emissioon. Düsproosiumiga legeeritud luminestsentsmaterjale saab kasutada kolmevärviliste fosforitena.
(3) Düsproosium on vajalik metalli tooraine terfenoolisulami valmistamiseks magnetostriktiivses sulamis, mis võimaldab teostada täpseid mehaanilisi liikumisi. (4) Düsproosiummetalli saab kasutada magnetooptilise salvestusmaterjalina, millel on suur salvestuskiirus ja lugemistundlikkus.
(5) Düsproosiumlampide valmistamisel kasutatav töötav aine on düsproosiumjodiid, millel on eelised kõrge heledus, hea värvus, kõrge värvustemperatuur, väiksus, stabiilne kaar jne ning mida on kasutatud valgusallikana kilede ja trükkimise jaoks.
(6) Düsproosiumi kasutatakse neutronite energiaspektri mõõtmiseks või neutronite neelajana aatomienergiatööstuses oma suure neutronite püüdmise ristlõikepindala tõttu.
(7) Dy3Al5O12 saab kasutada ka magnetilise tööainena magnetjahutuses. Teaduse ja tehnoloogia arenguga laienevad düsproosiumi rakendusvaldkonnad pidevalt.
11
Holmium (Ho)
Ho-Fe sulam (andmekaart)
Praegu tuleb raua rakendusvaldkonda edasi arendada ja tarbimine pole eriti suur. Hiljuti võttis Baotou Steeli haruldaste muldmetallide uurimisinstituut kasutusele kõrgtemperatuuri ja kõrgvaakumdestillatsiooni puhastustehnoloogia ning töötas välja kõrge puhtusastmega metalli Qin Ho/>RE>99,9%, milles on vähe haruldaste muldmetallide lisandeid.
Praegu on lukkude peamised kasutusalad järgmised:
(1) Metallhalogeenlambi lisandina on metallhalogeenlamp gaaslahenduslamp, mis on välja töötatud kõrgsurve-elavhõbedalambi baasil ja mille iseloomulikuks tunnuseks on see, et pirn on täidetud mitmesuguste haruldaste muldmetallide halogeniididega. Praegu kasutatakse peamiselt haruldaste muldmetallide jodiide, mis gaaslahendusel kiirgavad erinevaid spektraaljooni. Raudlambis kasutatav tööaine on kinjodiid. Kaare tsoonis on võimalik saavutada suurem metalli aatomite kontsentratsioon, mis parandab oluliselt kiirguse efektiivsust.
(2) Rauda saab kasutada lisandina raua või miljardi alumiiniumgranaadi registreerimiseks
(3) Khin-legeeritud alumiiniumgranaat (Ho: YAG) suudab kiirata 2-um laserit ja 2-um laseri neeldumiskiirus inimkudedes on kõrge, peaaegu kolm suurusjärku kõrgem kui Hd: YAG-l. Seega, kui Ho: YAG laserit kasutatakse meditsiinilistes operatsioonides, saab mitte ainult parandada operatsiooni efektiivsust ja täpsust, vaid ka vähendada termilise kahjustuse pinda. Lukustuskristalli tekitatud vaba kiir võib eemaldada rasva ilma liigse kuumuse tekitamata. Tervislike kudede termilise kahjustuse vähendamiseks on teatatud, et glaukoomi w-laserravi Ameerika Ühendriikides võib vähendada operatsioonivalu. 2-um laserkristallide tase Hiinas on saavutanud rahvusvahelise taseme, seega on vaja seda tüüpi laserkristalle arendada ja toota.
(4) Küllastuseks vajaliku välise välja vähendamiseks võib magnetostriktiivsele sulamile Terfenol-D lisada ka väikese koguse Cr-i.
(5) Lisaks saab rauaga legeeritud kiudu kasutada kiudlaserite, kiudvõimendite, kiudandurite ja muude optiliste sidevahendite valmistamiseks, millel on tänapäeva kiires kiudoptilises kommunikatsioonis olulisem roll.
12
Erbium (ER)
Erbiumoksiidi pulber (infotabel)
(1) Er3+ valguskiirgus lainepikkusel 1550 nm on eriti oluline, kuna see lainepikkus paikneb optilise kiu madalaima kao juures optilise kiu side puhul. Pärast ergastamist 980 nm ja 1480 nm valgusega läheb sööt-ioon (Er3+) põhiolekust 4115/2 kõrge energiaga olekusse 4I13/2. Kui kõrge energiaga olekus olev Er3+ läheb tagasi põhiolekusse, kiirgab see 1550 nm valgust. Kvartskiud suudab edastada erineva lainepikkusega valgust. Siiski on 1550 nm laineala optilise sumbumise kiirus kõige madalam (0,15 dB/km), mis on peaaegu sumbumise kiiruse alumine piir. Seetõttu on kiudoptilise side optiline kadu minimaalne, kui seda kasutatakse 1550 nm lainepikkusega signaalvalgusena. Sel viisil, kui sobiva kontsentratsiooniga sööta segatakse sobivasse maatriksisse, saab võimendi laserprintsiibi kohaselt kompenseerida sidesüsteemi kadu. Seetõttu on telekommunikatsioonivõrgus, mis peab võimendama 1550 nm optilist signaali, söödaga legeeritud kiudvõimendi oluline optiline seade. Praegu on söödaga legeeritud ränidioksiidkiudvõimendi turule tulnud. On teatatud, et kasutu neeldumise vältimiseks on optilises kius legeeritud kogus kümneid kuni sadu ppm. Kiudoptilise side kiire areng avab uusi rakendusvaldkondi.
(2) (2) Lisaks on söödaga legeeritud laserkristall ja selle väljundlainepikkused 1730 nm ja 1550 nm laser inimsilmale ohutud, neil on hea atmosfääri läbilaskvus, tugev läbitungimisvõime lahinguvälja suitsu, hea turvalisus, vaenlase poolt raskesti avastatav ning sõjaliste sihtmärkide kiirguse kontrastsus on suur. Sellest on valmistatud kaasaskantav laserkaugusmõõtja, mis on sõjaliseks kasutamiseks inimsilmale ohutu.
(3) (3) Er3+ saab klaasile lisada, et valmistada haruldaste muldmetallide klaasist lasermaterjali, millel on suurim väljundimpulsi energia ja suurim väljundvõimsus.
(4) Er3+ saab kasutada ka aktiivse ioonina haruldaste muldmetallide üleskonversiooni lasermaterjalides.
(5) (5) Lisaks saab sööta kasutada ka klaaside ja kristallklaasi värvimiseks ja pleegitamiseks.
13
tuulium (™)
Pärast tuumareaktoris kiiritamist toodab tuulium isotoopi, mis suudab kiirata röntgenikiirgust ja mida saab kasutada kaasaskantava röntgenikiirgusallikana.()Andmekaart)
(1)TM kasutatakse kaasaskantava röntgeniaparaadi kiirgusallikana. Pärast tuumareaktoris kiiritamistTMtoodab teatud tüüpi isotoopi, mis kiirgab röntgenikiirgust, mida saab kasutada kaasaskantava vere kiiritusseadme valmistamiseks. Selline radiomeeter suudab muuta Yu-169 radioaktiivseks aineks.TM-170 kaug- ja keskkiire toimel ning kiirgab röntgenikiirgust vere kiiritamiseks ja valgete vereliblede vähendamiseks. Just need valged verelibled põhjustavad siirdatud elundite äratõukereaktsiooni, et vähendada elundite varajast äratõukereaktsiooni.
(2) (2)TMSeda saab kasutada ka kasvaja kliinilises diagnoosimises ja ravis, kuna sellel on kõrge afiinsus kasvajakoe suhtes. Rasked haruldased muldmetallid on ühilduvamad kui kerged haruldased muldmetallid, eriti Yu afiinsus on suurim.
(3) (3) Röntgenikiirguse sensibilisaatorit Laobr: br (sinine) kasutatakse röntgenikiirguse sensibiliseerimisekraani fosforis aktivaatorina optilise tundlikkuse suurendamiseks, vähendades seeläbi röntgenikiirguse kokkupuudet ja kahjustusi inimestele. Kiirgusdoos on 50%, millel on oluline praktiline tähtsus meditsiinilises rakenduses.
(4) (4) Metallhalogeniidlampi saab kasutada lisandina uutes valgusallikates.
(5) (5) Tm3+ saab klaasi lisada, et valmistada haruldaste muldmetallide klaaslasermaterjali, millel on suurim väljundimpulss ja suurim väljundvõimsus. Tm3+ saab kasutada ka haruldaste muldmetallide üleskonversioonilasermaterjalide aktivatsioonioonina.
14
Ütterbium (Yb)
Ütterbiumi metall (andmekaart)
(1) Soojuskaitsekatte materjalina. Tulemused näitavad, et peegel võib elektrolüüsi teel sadestatud tsinkkatte korrosioonikindlust märkimisväärselt parandada ning peegliga katte terasuurus on väiksem kui peeglita katte terasuurus.
(2) Magnetostriktiivse materjalina. Sellel materjalil on hiiglasliku magnetostriktsiooni omadused, st magnetvälja paisumine. Sulam koosneb peamiselt peegli-/ferriidisulamist ja düsproosiumi-/ferriidisulamist ning hiiglasliku magnetostriktsiooni tekitamiseks on lisatud teatud osa mangaani.
(3) Rõhu mõõtmiseks kasutatav peeglielement. Katsed näitavad, et peeglielemendi tundlikkus on kalibreeritud rõhuvahemikus kõrge, mis avab uue viisi peegli rakendamiseks rõhu mõõtmisel.
(4) Vaigupõhised täidised molaaride õõnsustele, mis asendavad varem tavaliselt kasutatud hõbeamalgaami.
(5) Jaapani teadlased on edukalt lõpetanud peegliga legeeritud vanaadiumi-bahtgranaadiga manustatud lainejuhtlaseri valmistamise, millel on lasertehnoloogia edasise arengu seisukohalt suur tähtsus. Lisaks kasutatakse peeglit ka fluorestsentspulbri aktivaatorina, raadiokeraamikas, elektroonilise arvuti mäluelemendi (magnetmull) lisandina, klaaskiudvoo ja optilise klaasi lisandina jne.
15
Luteetsium (Lu)
Luteetsiumoksiidi pulber (andmekaart)
Ütriumluteetsiumsilikaadi kristall (andmekaart)
(1) valmistada mõningaid spetsiaalseid sulameid. Näiteks luteetsium-alumiiniumsulamit saab kasutada neutronaktivatsiooni analüüsiks.
(2) Stabiilsetel luteetsiumi nukliididel on katalüütiline roll nafta krakkimisel, alküülimisel, hüdrogeenimisel ja polümerisatsioonil.
(3) Ütriumraua või ütriumalumiiniumgranaadi lisamine võib mõningaid omadusi parandada.
(4) Magnetilise mulli reservuaari toorained.
(5) Komposiitfunktsionaalne kristall, luteetsiumiga legeeritud alumiiniumütrium-neodüümtetraboraat, kuulub soolalahuses jahutavate kristallide kasvu tehnikavaldkonda. Katsed näitavad, et luteetsiumiga legeeritud NYAB-kristall on optilise ühtluse ja laseri jõudluse poolest NYAB-kristallidest parem.
(6) On leitud, et luteetsiumil on potentsiaalseid rakendusi elektrokroomsetes kuvarites ja madalmõõtmelistes molekulaarsetes pooljuhtides. Lisaks kasutatakse luteetsiumi ka energiaakude tehnoloogias ja fosfori aktivaatorina.
16
Ütrium (y)
Ütriumi kasutatakse laialdaselt, ütriumalumiiniumgranaati saab kasutada lasermaterjalina, ütriumraudgranaati kasutatakse mikrolainetehnoloogias ja akustilise energia ülekandeks ning euroopiumiga legeeritud ütriumvanadaati ja euroopiumiga legeeritud ütriumoksiidi kasutatakse värvitelerite fosforitena. (andmekaart)
(1) Terase ja mitteraudmetallide sulamite lisandid. FeCr-sulam sisaldab tavaliselt 0,5–4% ütriumi, mis võib parandada nende roostevabade teraste oksüdatsioonikindlust ja elastsust; MB26 sulami üldised omadused paranevad märkimisväärselt, lisades õige koguse ütriumirikkaid haruldasi muldmetalle, mis võivad asendada mõningaid keskmise tugevusega alumiiniumisulameid ja mida saab kasutada lennukite pingestatud osades. Väikese koguse ütriumirikka haruldaste muldmetallide lisamine Al-Zr sulamile parandab selle sulami juhtivust; enamik Hiina traaditehasi on selle sulami omaks võtnud. Ütriumi lisamine vasesulamis parandab juhtivust ja mehaanilist tugevust.
(2) Mootoriosade arendamiseks saab kasutada räninitriidkeraamilist materjali, mis sisaldab 6% ütriumi ja 2% alumiiniumi.
(3) 400-vatise võimsusega Nd:Y:Al:granaatlaserkiirt kasutatakse suurte komponentide puurimiseks, lõikamiseks ja keevitamiseks.
(4) Y-Al granaadist monokristallist koosneval elektronmikroskoobi ekraanil on kõrge fluorestsentsi heledus, madal hajutatud valguse neeldumine ning hea kõrge temperatuuritaluvus ja mehaaniline kulumiskindlus.
(5) Kõrge ütriumisisaldusega struktuursulamit, mis sisaldab 90% ütriumi, saab kasutada lennunduses ja muudes kohtades, kus on vaja madalat tihedust ja kõrget sulamistemperatuuri.
(6) Ütriumiga legeeritud SrZrO3 kõrge temperatuuriga prootonjuhtiv materjal, mis praegu palju tähelepanu pälvib, on väga oluline kütuseelementide, elektrolüütiliste elementide ja gaasisensorite tootmisel, mis nõuavad suurt vesiniku lahustuvust. Lisaks kasutatakse ütriumi ka kõrge temperatuuriga pihustatava materjalina, aatomreaktori kütuse lahjendina, püsimagnetmaterjalide lisandina ja elektroonikatööstuses getterina.
17
Skandium (Sc)
Metallskandium (andmekaart)
Võrreldes ütriumi ja lantaniididega on skandiumil eriti väike ioonraadius ja hüdroksiidi leeliselisus eriti nõrk. Seetõttu sadestub skandium ja haruldaste muldmetallide segamisel ammoniaagi (või äärmiselt lahjendatud leelisega) töötlemisel esimesena skandium, mistõttu saab seda haruldastest muldmetallidest hõlpsalt eraldada "fraktsioneeriva sadestamise" meetodil. Teine meetod on nitraadi eraldamine polarisatsioonilagundamise teel. Skandiumnitraat laguneb kõige kergemini, saavutades seega eraldamise eesmärgi.
Sc-d saab elektrolüüsi teel. ScCl3, KCl ja LiCl sulatatakse skandiumi rafineerimisel koos ning sula tsinki kasutatakse elektrolüüsi katoodina, nii et skandium sadestub tsinkelektroodile ja seejärel tsink aurustatakse, et saada skandium. Lisaks on skandiumi maagi töötlemisel uraani, tooriumi ja lantanoidide tootmiseks hõlpsasti eraldatav. Seotud skandiumi ulatuslik eraldamine volframi- ja tinamaagist on samuti üks olulisi skandiumi allikaid. Skandium on mühendis peamiselt kolmevalentses olekus, mis oksüdeerub õhus kergesti Sc2O3-ks ning kaotab oma metallilise läike ja muutub tumehalliks.
Skandiumi peamised kasutusalad on:
(1) Skandium võib kuuma veega reageerides vesinikku eraldada ja lahustub ka happes, seega on see tugev redutseerija.
(2) Skandiumoksiid ja -hüdroksiid on ainult aluselised, kuid selle soolatuhka on raske hüdrolüüsida. Skandiumkloriid on valge kristall, mis lahustub vees ja õhus lahjeneb. (3) Metallurgiatööstuses kasutatakse skandiumi sageli sulamite (sulamite lisandite) valmistamiseks, et parandada sulamite tugevust, kõvadust, kuumakindlust ja jõudlust. Näiteks väikese koguse skandiumi lisamine sulale rauale võib oluliselt parandada malmi omadusi, samas kui väikese koguse skandiumi lisamine alumiiniumile võib parandada selle tugevust ja kuumakindlust.
(4) Elektroonikatööstuses saab skandiumi kasutada mitmesuguste pooljuhtseadiste kujul. Näiteks skandiumsulfiidi kasutamine pooljuhtides on pälvinud tähelepanu nii kodu- kui ka välismaal ning ferriiti sisaldav skandium on samuti paljulubav.arvuti magnetilised südamikud.
(5) Keemiatööstuses kasutatakse skandiumiühendit alkoholi dehüdrogeenimise ja dehüdreerimise ainena, mis on tõhus katalüsaator etüleeni ja kloori tootmiseks vesinikkloriidhappe jääkidest.
(6) Klaasitööstuses saab toota spetsiaalseid skandiumi sisaldavaid klaase.
(7) Elektriliste valgusallikate tööstuses on skandiumi ja naatriumi baasil valmistatud skandiumi- ja naatriumlampidel eelised suure efektiivsuse ja positiivse valguse värvuse poolest.
(8) Looduses esineb skandium 45Sc kujul. Lisaks on olemas üheksa skandiumi radioaktiivset isotoopi, nimelt 40~44Sc ja 46~49Sc. Nende hulgas on 46Sc-d märgistusainena kasutatud keemiatööstuses, metallurgias ja okeanograafias. Meditsiinis on välismaal inimesi, kes uurivad 46Sc kasutamist vähi raviks.
Postituse aeg: 04.07.2022