Το μέλλον έχει έρθει και οι άνθρωποι έχουν σταδιακά προσεγγίσει μια πράσινη κοινωνία χαμηλών εκπομπών άνθρακα.Σπάνιες γαίεςΤα στοιχεία παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή αιολικής ενέργειας, στα νέα ενεργειακά οχήματα, στα έξυπνα ρομπότ, στην αξιοποίηση του υδρογόνου, στον ενεργειακά αποδοτικό φωτισμό και στον καθαρισμό των καυσαερίων.
Σπάνιες γαίεςείναι ένας συλλογικός όρος για 17 μέταλλα, συμπεριλαμβανομένωνύττριο, σκάνδιοκαι 15 στοιχεία λανθανιδίων. Ο κινητήρας κίνησης είναι το βασικό εξάρτημα των έξυπνων ρομπότ και η κοινή του δραστηριότητα επιτυγχάνεται κυρίως από τον κινητήρα κίνησης. Οι σύγχρονοι σερβοκινητήρες μόνιμου μαγνήτη είναι η κύρια τάση, απαιτώντας υψηλή αναλογία ισχύος προς μάζα και αναλογία αδράνειας ροπής, υψηλή ροπή εκκίνησης, χαμηλή αδράνεια και ένα ευρύ και ομαλό εύρος στροφών. Οι μόνιμοι μαγνήτες νεοδυμίου σιδήρου-βορίου υψηλής απόδοσης μπορούν να κάνουν την κίνηση του ρομπότ ευκολότερη, ταχύτερη και πιο στιβαρή.
Υπάρχουν επίσης πολλές εφαρμογές χαμηλών εκπομπών άνθρακασπάνιες γαίεςστον παραδοσιακό αυτοκινητιστικό τομέα, όπως το ψυκτικό γυαλί, ο καθαρισμός καυσαερίων και οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη. Για μεγάλο χρονικό διάστημα,δημήτριοΤο (Ce) έχει χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο σε κρύσταλλα αυτοκινήτων, το οποίο όχι μόνο αποτρέπει τις υπεριώδεις ακτίνες αλλά μειώνει και τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του αυτοκινήτου, εξοικονομώντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια για τον κλιματισμό. Φυσικά, το πιο σημαντικό είναι ο καθαρισμός των καυσαερίων. Επί του παρόντος, ένας μεγάλος αριθμόςδημήτριοΤα μέσα καθαρισμού καυσαερίων σπάνιων γαιών αποτρέπουν αποτελεσματικά την έκλυση μεγάλης ποσότητας καυσαερίων οχημάτων στον αέρα. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές των σπάνιων γαιών σε πράσινες τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Σπάνιες γαίεςχρησιμοποιούνται ευρέως επειδή έχουν εξαιρετικές θερμοηλεκτρικές, μαγνητικές και οπτικές ιδιότητες. Η ειδική ηλεκτρονική δομή προσδίδει στις σπάνιες γαίες πλούσιες και πολύχρωμες ιδιότητες, ειδικά επειδήσπάνιες γαίεςΤα στοιχεία έχουν μια υποστιβάδα ηλεκτρονίων 4f, μερικές φορές γνωστή και ως «ενεργειακό επίπεδο». Η υποστιβάδα ηλεκτρονίων 4f όχι μόνο έχει υπέροχα 7 ενεργειακά επίπεδα, αλλά έχει και δύο προστατευτικά καλύμματα «ενεργειακών επιπέδων» 5d και 6s στην περιφέρεια. Αυτά τα 7 ενεργειακά επίπεδα είναι σαν κούκλες από διαμάντι, ποικίλα και συναρπαστικά. Τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια στα επτά ενεργειακά επίπεδα όχι μόνο περιστρέφονται, αλλά και περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, δημιουργώντας διαφορετικές μαγνητικές ροπές και μαγνήτες με διαφορετικούς άξονες. Αυτά τα μικρομαγνητικά πεδία υποστηρίζονται από δύο στρώματα προστατευτικών καλυμμάτων, καθιστώντας τα πολύ μαγνητικά. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τον μαγνητισμό των σπάνιων γαιών για να δημιουργήσουν μαγνήτες υψηλής απόδοσης, που συντομογραφούνται ως «μόνιμοι μαγνήτες σπάνιων γαιών». Οι μυστηριώδεις ιδιότητες τουσπάνιες γαίεςεξακολουθούν να εξερευνώνται και να ανακαλύπτονται ενεργά από τους επιστήμονες μέχρι σήμερα.
Οι αυτοκόλλητοι μαγνήτες νεοδυμίου έχουν απλή απόδοση, χαμηλό κόστος, μικρό μέγεθος, υψηλή ακρίβεια και σταθερό μαγνητικό πεδίο. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε τομείς όπως η τεχνολογία πληροφοριών, ο αυτοματισμός γραφείου και τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Οι μαγνήτες νεοδυμίου θερμής συμπίεσης έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής πυκνότητας, του υψηλού προσανατολισμού, της καλής αντοχής στη διάβρωση και της υψηλής συνεκτικότητας.
Στο μέλλον, οι σπάνιες γαίες θα διαδραματίσουν σημαντικότερο ρόλο στη διαδικασία οικοδόμησης νοημοσύνης χαμηλών εκπομπών άνθρακα για την ανθρωπότητα.
Πηγή: Science Popularization China
Ώρα δημοσίευσης: 24 Οκτωβρίου 2023