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工业“黄金”在光学材料中的应用

导读: 稀土具有其他材料难以比拟的光电磁性能,被广泛应用于电子、新能源、环境保护等新兴领域,常用的稀土材料有稀土发光材料、抛光材料、永磁材料、储氢材料等。

  稀土(rareearth)有“工业维生素”的美称。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用,随着科技的进步和应用技术的不断突破,稀土氧化物的价值将越来越大。

  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。稀土一般是以氧化物状态分离出来的,虽然在地球上储量非常巨大,但冶炼提纯难度较大,显得较为稀少,得名稀土。根据稀土拥有量(含矿及半成品,加工品),中国、俄罗斯、美国、澳大利亚是世界上四大稀土拥有国,中国名列第一位。

  稀土具有其他材料难以比拟的光电磁性能,被广泛应用于电子、新能源、环境保护等新兴领域,常用的稀土材料有稀土发光材料、抛光材料、永磁材料、储氢材料等,特别是第三代高性能钕铁硼永磁材料已成为风力发电、节能电梯、节能环保空调、新能源汽车、EPS等各节能环保细分产业链上游的重要一环。据预测,我国2012年~2014年高性能钕铁硼的需求年均增速在25%以上,到2014年总需求量将增长至3.2万吨左右,市场规模可达170亿元以上。

  由于具有特殊的光电磁性质,稀土是研制开发各种新型功能材料的“宝库”,有工业“黄金”之称,正不断派生新的高科技产业。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。

  玻璃陶瓷

  稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广泛用于光学玻璃、眼镜片、显像管、示波管、平板玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁有很强的氧化作用,降低玻璃中的铁含量,以达到脱除玻璃中绿色的目的;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃,其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐热的玻璃、防X-射线的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽,被广泛用于陶瓷工业。

  新材料

  稀土钴及钕铁硼永磁材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被广泛用于电子及航天工业;纯稀土氧化物和三氧化二铁化合而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶,可用于微波与电子工业;用高纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃,可作为固体激光材料;稀土六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料;镧镍金属是70年代新发展起来的贮氢材料;铬酸镧是高温热电材料;当前世界各国采用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料,可在液氮温区获得超导体,使超导材料的研制取得了突破性进展。此外,稀土还广泛用于照明光源,投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在农业方面,向田间作物施用微量的硝酸稀土,可使其产量增加5--10%;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。

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