que usos mágicos os elementos de terras raras têm? (ⅱ) - - sobre a aplicação de escândio e yttrium

1. aplicação de escândio

o símbolo do elemento de escândio é sc, pronunciado como kàng em chinês, e seu peso atômico é 44.9559.

escândio é um metal de transição no topo da tabela periódica. possui alta atividade química e reage apenas com oxigênio a altas temperaturas, que podem reagir com elementos não metálicos, como nitrogênio e enxofre, e formar sais com ácidos e bases.

a primeira aplicação importante de escândio é a 'lâmpada de sódio de escândio', que é uma fonte de luz elétrica de halogeneidade metálica. alguns argônio são preenchidos na lâmpada, e o iodeto de sódio e o pó de iodeto de escândio também estão contidos na lâmpada. quando descarregada em alta tensão, os íons de escândio e os íons de sódio emitem um espectro especial, mas o todo é branco. as lâmpadas de sódio de escândio têm alta eficiência luminosa, boa cor clara, economia de energia, vida longa e forte capacidade de desfigurar. eles são amplamente utilizados em filmagens e quadrados, estádios e iluminação de estrada, conhecidos como a terceira geração de fontes de luz. a eficiência luminosa das lâmpadas de sódio de escândio é cerca de 4 vezes a das lâmpadas de tungstênio de halogênio e 2 vezes a das lâmpadas de mercúrio de alta pressão. e o desempenho da renderização de cores também é bom.

a segunda aplicação importante de escândio são as células solares. a eficiência das células solares depende em grande parte da absorção de luz e das propriedades de transporte de transportadoras do material. devido ao seu grande e alto coeficiente de absorção de luz, os materiais de escândio podem efetivamente absorver a luz visível e a luz infravermelha no espectro solar, melhorando assim a eficiência de conversão fotoelétrica das células solares. além disso, o escândio também pode ser agravado com outros materiais, como o silício, para formar uma heteroestrutura, melhorando ainda mais o desempenho das células solares. portanto, espera -se que a aplicação inovadora de materiais de escândio em células solares contribua para a popularização da energia renovável.

a terceira aplicação importante de escândio é a foto-catálise. os materiais de escândio têm uma 'alta taxa de absorção de luz' e 'excelente desempenho de conversão fotoelétrica', que podem efetivamente converter energia solar em energia química e conduzir reações fotocatalíticas. por exemplo, materiais de escândio podem ser usados ​​para 'decomposição da água para produzir hidrogênio', convertendo energia solar em energia de hidrogênio armazenável e utilizável. por exemplo, materiais de escândio podem ser usados ​​para preparar sensores fotoelétricos eficientes para obter detecção e transmissão altamente sensíveis de sinais ópticos. por exemplo, materiais de escândio também podem ser usados ​​na preparação de novos dispositivos optoeletrônicos, como cristais fotoelétricos baseados em escândio e diodos emissores de luz baseados em escândio, etc., consequentemente injetando nova vitalidade no desenvolvimento da indústria optoeletrônica. por exemplo, o óxido de escândio pode 'enfraquecer as forças de ligação de hidrogênio' e pode ser usado como um catalisador para 'desidrogenação' e 'rachadura de hidrogênio'.

a quarta aplicação importante do escândio é melhorar o desempenho das ligas. por exemplo, o escândio tem um efeito de liga muito mágico com ligas de alumínio. enquanto uma pequena quantidade de escândio for adicionada ao alumínio, o al3sc será gerado, o que mudará significativamente a estrutura e as propriedades da liga. essa 'nova geração de material de liga de alumínio' tem uma gravidade específica próxima à do alumínio, que também possui uma estabilidade super cristalina, desempenho de super soldagem, resistência à super corrosão e boa força a uma alta temperatura de 900 ° c e também pode suportar a radiação de nêutrons; possui perspectivas de desenvolvimento muito atraentes em aeroespacial, aviação, navios, reatores nucleares, veículos leves, trens de alta velocidade etc. por exemplo, liga de titânio de escândio e liga de magnésio de escândio são materiais ideais com altos pontos de fusão, baixa gravidade específica e alta resistência. por exemplo, o escândio também pode ser usado como um aditivo a ligas de tungstênio e cromo de alta temperatura para aumentar a vida útil desses materiais. por exemplo, o escândio também é um excelente modificador para ferro. uma pequena quantidade de escândio pode melhorar significativamente a força e a dureza do ferro fundido.

a quinta aplicação importante de escândio é estabilizar a treliça de cristal em 'cerâmica especial'. por exemplo, os materiais cerâmicos de óxido de zircônio têm uma propriedade muito especial. a condutividade desse eletrólito aumenta com a temperatura e a concentração de oxigênio no ambiente e pode ser usada como um 'medidor de teor de oxigênio sensível'. a estrutura cristalina instável desse material cerâmico é uma desvantagem, mas a treliça de materiais cerâmicos de óxido de zircônio com óxido de escândio é estável e pode ser colocada em uso prático. o óxido de escândio na cerâmica desempenha um papel na estabilização da treliça de cristal e em tornar a estrutura densa como o concreto. por exemplo, o nitreto de silício, o material cerâmico de engenharia resistente à alta temperatura, possui as características da super dureza, resistência à alta temperatura, resistência à corrosão, deformação por impacto de alta e baixa temperatura, coeficiente de atrito pequeno e resistência ao desgaste. ao usar óxido de escândio como agente de densificação, ele pode melhorar ainda mais suas propriedades mecânicas de alta temperatura.

a sexta aplicação importante de escândio é como um catalisador para hidrocracking no processo de refino de petróleo na indústria química. essa propriedade de escândio pode ajudar a fazer óxido de escândio, óxido de zircônio e óxido de yttrium juntos como um oxidante para células de combustível de hidrogênio e como material de eletrodo para ter um efeito melhor. além disso, o eletrólito de bateria de estado sólido, feito de cloreto de índio de escândio de lítio, tem boa condutividade de íons de lítio e operação estável, que contribuiu para o progresso inovador das baterias de estado sólido.

a sétima aplicação importante de escândio está na produção de 'cristais a laser de alta potência'. agora, 'garnet de escândio de gálio do yttrium' é amplamente utilizado para fazer lasers de alta potência. este laser sólido tem aplicações importantes em outros campos industriais.

a oitava aplicação importante do escândio são seus isótopos. o escândio pode absorver nêutrons em reatores nucleares para produzir isótopos radioativos, que podem ser usados ​​como uma fonte de raios gama para tratamento de tumor local e como traçador radioativo.

2. aplicação de yttrium

o símbolo do elemento de yttrium é y, pronunciado yǐ, e seu peso atômico é 88.90585

as propriedades químicas do yttrium estão mais próximas de 'elementos pesados ​​de terras raras', e os minerais de yttrium são frequentemente misturados com minerais de elementos de terras raras pesadas.

a primeira aplicação importante do yttrium é melhorar o desempenho do aço inoxidável. é precisamente devido à presença de uma pequena quantidade de yttrium na liga fecr que sua resistência e ductilidade de oxidação são bastante aprimoradas. é também por causa da presença de uma pequena quantidade de yttrium que as ligas de magnésio de terras raras têm as características de alta resistência, alta tenacidade, resistência à corrosão e resistência de alta temperatura, que também podem substituir algumas ligas de alumínio de média resistência e ser usadas em componentes de carga da aeronave. esse tipo de liga também possui boa condutividade térmica e condutividade elétrica, e sua faixa de aplicação é muito ampla. da mesma forma, adicionar uma pequena quantidade de terras raras ricas em yttrium a ligas de cobre e ligas al-zr pode melhorar suas muitas propriedades. os materiais de cerâmica de nitreto de silício contendo alumínio-escandio-escandio pode ser usado para fabricar componentes do motor.

a segunda aplicação importante do yttrium é fazer cristais ópticos de alto desempenho. ao usar granada de alumínio yttrium （y3al5o13 crystal único na produção, as lentes ópticas de ponta serão de baixa absorção, alto brilho e sem astigmatismo. a granada de alumínio do neodímio yttrio também é usada para fabricar cristais a laser, amplamente utilizados em lasers sólidos; entre eles, vale a pena mencionar "cristais de laser de alta potência", que podem ser usados ​​para processamento a laser, bisturis a laser, armas a laser, etc. além disso, os cristais de vanadato de ytrio puro (yv o4) são usados ​​para fazer fibras ópticas e seu desempenho de propanha é mais alto que o de fibras de silício.

a terceira aplicação importante do yttrium é fazer 'bom pó fluorescente de cores primárias'. por exemplo, sob excitação eletrônica, o óxido de europium emite luz azul; com o europium como ativador, óxido de yttria, oxisulfeto de yttria, o vanadato de yttrium pode emitir luz vermelha pura; com o terbio como ativador, a granada de gálio do alumínio yttrium emite luz verde pura; esses três materiais são transformados em 'fósforos' funcionando como 'unidades de cores' de exibições. cada unidade de cor pode emitir várias cores esperadas com a impactação de elétrons de diferentes intensidades. essa tecnologia de exibição de cores substituiu gradualmente as tecnologias 'liquid crystal display' e 'plasma display'.

a quarta grande aplicação de yttrium é um catalisador de rachaduras no refino de petróleo. como o yttrium e o escândio têm o efeito de enfraquecer as 'ligações de hidrogênio', os pequenos produtos de luz molecular são facilmente obtidos durante o refino de petróleo; da mesma forma, o yttrium é sensível às ligações de hidrogênio e o srzro3 dopado com yttrium é muito sensível à concentração de hidrogênio. o grau de absorção de hidrogênio pode ser refletido na condutividade, portanto, o srzro3 dopado com yttrium pode ser usado como um sensor de gás para o 'teor de hidrogênio'.

a quinta aplicação importante do yttrium é melhorar, consertar e densificar as propriedades da treliça de cristal. por exemplo, o óxido de yttria é usado para fixar a treliça de óxido de zircônio para fazer o eletrodo da célula de combustível de hidrogênio sem pulverização ou degradação. por exemplo, a adição de óxido de ytrio ao 'nitreto de silício' de cerâmica estrutural pode densificar a estrutura do cristal e melhorar bastante a resistência, resistência, resistência ao desgaste, resistência ao impacto e resistência de alta temperatura do material. pode ser usado em motores a gás, outras ferramentas de corte e peças resistentes ao desgaste. por exemplo, a zircônia estabilizada com yttrium, comumente conhecida como diamante de zircônio, possui excelente dureza e propriedades ópticas, que são muito próximas dos diamantes naturais e podem até ser confundidos com diamantes reais.

o exposto acima é uma introdução a várias aplicações importantes dos elementos de terras raras escândio e yttrium. devido ao seu extenso envolvimento em vários campos, como eletrônicos, petroquímicos, metalurgia, máquinas, energia, indústria leve, proteção ambiental e agricultura, continuamos a aumentar nossos esforços de pesquisa para garantir o uso racional de elementos da terra rara e o desenvolvimento sustentável de indústrias relacionadas.