Liste der 17 Verwendungsmöglichkeiten seltener Erden (mit Fotos)

AEine gängige Metapher lautet: Wenn Öl das Blut der Industrie ist, dann sind Seltene Erden das Vitamin der Industrie.

Seltene Erden ist die Abkürzung für eine Gruppe von Metallen. Seltene Erden (SEE) wurden seit Ende des 18. Jahrhunderts nach und nach entdeckt. Es gibt 17 Arten von SEE, darunter 15 Lanthanoide im Periodensystem der chemischen Elemente – Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm) usw. Sie finden heute breite Anwendung in vielen Bereichen wie der Elektronik, Petrochemie und Metallurgie. Fast alle drei bis fünf Jahre entdecken Wissenschaftler neue Verwendungsmöglichkeiten für Seltene Erden, und jede sechste Erfindung ist untrennbar mit Seltenen Erden verbunden.

China ist reich an Seltenerdmineralien und nimmt in drei Bereichen weltweit den ersten Platz ein: China verfügt über die größten Ressourcenreserven (rund 23 %), die größte Produktion (80 bis 90 %) und das größte Verkaufsvolumen (60 bis 70 %) der Seltenerdprodukte. Gleichzeitig ist China das einzige Land, das alle 17 Arten von Seltenen Erden liefern kann, insbesondere mittelschwere und schwere Seltene Erden mit herausragender militärischer Bedeutung. Chinas Anteil ist beneidenswert.

RSeltene Erden sind eine wertvolle strategische Ressource, bekannt als „industrielles Mononatriumglutamat“ und „Mutter neuer Materialien“. Sie finden breite Anwendung in Spitzenforschung und -technologie sowie in der Rüstungsindustrie. Laut dem Ministerium für Industrie und Informationstechnologie sind Funktionsmaterialien wie Seltenerd-Permanentmagnete, Lumineszenz-, Wasserstoffspeicher- und Katalysematerialien zu unverzichtbaren Rohstoffen für Hightech-Branchen wie die Herstellung fortschrittlicher Geräte, neue Energien und aufstrebende Industrien geworden. Sie finden auch breite Anwendung in der Elektronik, der Petrochemie, der Metallurgie, dem Maschinenbau, der neuen Energien, der Leichtindustrie, dem Umweltschutz, der Landwirtschaft usw.

Bereits 1983 führte Japan ein strategisches Reservesystem für seltene Mineralien ein und 83 % der inländischen Seltenen Erden kamen aus China.

Betrachten wir die USA noch einmal. Ihre Seltenerdreserven sind nach China die zweitgrößten, doch ihre Seltenen Erden sind ausschließlich leichte Seltene Erden, die wiederum in schwere und leichte Seltene Erden unterteilt werden. Schwere Seltene Erden sind sehr teuer, und der Abbau leichter Seltener Erden ist unwirtschaftlich, weshalb die Industrie sie zu gefälschten Seltenen Erden verarbeitet. 80 % der US-Importe an Seltenen Erden stammen aus China.

Genosse Deng Xiaoping sagte einmal: „Im Nahen Osten gibt es Öl, in China aber Seltene Erden.“ Die Bedeutung seiner Worte liegt auf der Hand. Seltene Erden sind nicht nur das unverzichtbare „Nahrungsergänzungsmittel“ für ein Fünftel der weltweiten Hightech-Produkte, sondern auch ein mächtiges Verhandlungsinstrument für China in der Zukunft auf dem Weltmarkt. Der Schutz und die wissenschaftliche Nutzung der Seltenen Erden ist in den letzten Jahren zu einer nationalen Strategie geworden, die von vielen Menschen mit hohen Idealen gefordert wird, um den blinden Verkauf und Export wertvoller Seltener Erden in westliche Länder zu verhindern. Bereits 1992 betonte Deng Xiaoping Chinas Status als großes Seltenerdland.

Liste der Verwendungszwecke von 17 Seltenen Erden

1 Lanthan wird in Legierungsmaterialien und Agrarfolien verwendet

Cer wird häufig in Autoglas verwendet

3 Praseodym wird häufig in Keramikpigmenten verwendet

Neodym wird häufig in Luft- und Raumfahrtmaterialien verwendet

5 Becken liefern Hilfsenergie für Satelliten

Anwendung von 6 Samarium in Atomenergiereaktoren

7 Europium Herstellung von Linsen und Flüssigkristallanzeigen

Gadolinium 8 für die medizinische Magnetresonanztomographie

9 Terbium wird in Flugzeugflügelreglern verwendet

10 Erbium wird in Laser-Entfernungsmessern in militärischen Angelegenheiten verwendet

11 Dysprosium wird als Lichtquelle für Film und Druck verwendet

12 Holmium wird zur Herstellung optischer Kommunikationsgeräte verwendet

13 Thulium wird zur klinischen Diagnose und Behandlung von Tumoren verwendet

14 Ytterbium-Additiv für Computerspeicherelement

Anwendung von 15 Lutetium in der Energiebatterietechnologie

16 Yttrium macht Drähte und Flugzeugkraftkomponenten

Scandium wird häufig zur Herstellung von Legierungen verwendet

Die Einzelheiten sind wie folgt:

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Lanthan (LA)

Im Golfkrieg wurde das Nachtsichtgerät mit dem Seltenerdelement Lanthan zur überwältigenden Quelle der US-Panzer. Das obige Bild zeigt Lanthanchloridpulver(Datenkarte)

Lanthan wird häufig in piezoelektrischen Materialien, elektrothermischen Materialien, thermoelektrischen Materialien, magnetoresistiven Materialien, Leuchtmaterialien (blaues Pulver), Wasserstoffspeichermaterialien, optischem Glas, Lasermaterialien, verschiedenen Legierungsmaterialien usw. verwendet. Lanthan wird auch in Katalysatoren für die Herstellung vieler organischer chemischer Produkte verwendet. Wissenschaftler haben Lanthan aufgrund seiner Wirkung auf Nutzpflanzen „Supercalcium“ genannt.

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Cer (CE)

Cer kann als Katalysator, Lichtbogenelektrode und Spezialglas verwendet werden. Cerlegierungen sind hitzebeständig und können zur Herstellung von Strahlantriebsteilen verwendet werden.(Datenkarte)

(1) Cerium kann als Glaszusatz ultraviolette und infrarote Strahlen absorbieren und wird häufig in Autoglas verwendet. Es kann nicht nur ultraviolette Strahlen abhalten, sondern auch die Temperatur im Auto senken, wodurch Strom für die Klimaanlage gespart wird. Seit 1997 wird Ceroxid in Japan allen Autoglasarten zugesetzt. 1996 wurden mindestens 2000 Tonnen Ceroxid in Autoglas verwendet, in den USA sogar mehr als 1000 Tonnen.

(2) Cer wird derzeit in Abgasreinigungskatalysatoren für Autos eingesetzt, die wirksam verhindern können, dass große Mengen Autoabgase in die Luft gelangen. Der Cerverbrauch in den Vereinigten Staaten macht ein Drittel des Gesamtverbrauchs an Seltenen Erden aus.

(3) Cersulfid kann in Pigmenten anstelle von Blei, Cadmium und anderen umwelt- und menschenschädigenden Metallen verwendet werden. Es kann zum Färben von Kunststoffen, Beschichtungen, Tinten und in der Papierindustrie eingesetzt werden. Derzeit ist das französische Unternehmen Rhone Planck führend.

(4) CE: Das LiSAF-Lasersystem ist ein in den USA entwickelter Festkörperlaser. Es kann zur Erkennung biologischer Waffen und Medikamente durch Überwachung der Tryptophankonzentration eingesetzt werden. Cer wird in vielen Bereichen eingesetzt. Fast alle Seltenerdanwendungen enthalten Cer. Dazu gehören Polierpulver, Wasserstoffspeichermaterialien, thermoelektrische Materialien, Cer-Wolfram-Elektroden, Keramikkondensatoren, piezoelektrische Keramik, Cer-Siliziumkarbid-Schleifmittel, Brennstoffzellenrohstoffe, Benzinkatalysatoren, einige permanentmagnetische Materialien, verschiedene legierte Stähle und Nichteisenmetalle.

3

Praseodym (PR)

Praseodym-Neodym-Legierung

(1) Praseodym wird häufig in Baukeramik und Alltagskeramik verwendet. Es kann mit Keramikglasur gemischt werden, um Farbglasuren herzustellen, und kann auch als Unterglasurpigment verwendet werden. Das Pigment ist hellgelb mit reiner und eleganter Farbe.

(2) Es wird zur Herstellung von Permanentmagneten verwendet. Durch die Verwendung von billigem Praseodym und Neodymmetall anstelle von reinem Neodymmetall zur Herstellung von Permanentmagnetmaterial werden dessen Sauerstoffbeständigkeit und mechanische Eigenschaften deutlich verbessert und es kann zu Magneten unterschiedlicher Formen verarbeitet werden. Es wird häufig in verschiedenen elektronischen Geräten und Motoren verwendet.

(3) Wird beim katalytischen Cracken von Erdöl verwendet. Die Aktivität, Selektivität und Stabilität des Katalysators können verbessert werden, indem angereichertes Praseodym und Neodym in ein Y-Zeolith-Molekularsieb gegeben werden, um einen Katalysator zum Cracken von Erdöl herzustellen. In China wurde in den 1970er Jahren mit der industriellen Nutzung begonnen, und der Verbrauch steigt.

(4) Praseodym kann auch zum Schleifpolieren verwendet werden. Darüber hinaus wird Praseodym häufig im Bereich der optischen Fasern verwendet.

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Neodym (nd)

Warum kann der M1-Panzer zuerst gefunden werden? Der Panzer ist mit einem Nd: YAG-Laser-Entfernungsmesser ausgestattet, der bei klarem Tageslicht eine Reichweite von fast 4000 Metern erreichen kann(Datenkarte)

Mit der Geburt von Praseodym entstand Neodym. Das Aufkommen von Neodym aktivierte den Bereich der Seltenen Erden, spielte dort eine wichtige Rolle und beeinflusste den Markt für Seltene Erden.

Neodym ist aufgrund seiner einzigartigen Stellung im Bereich der Seltenen Erden seit vielen Jahren ein gefragter Werkstoff. Der größte Abnehmer von Neodymmetall ist NdFeB-Permanentmagnetmaterial. Die Einführung von NdFeB-Permanentmagneten hat dem Hightech-Bereich der Seltenen Erden neue Dynamik verliehen. NdFeB-Magnete werden aufgrund ihrer hohen magnetischen Energie als „König der Permanentmagnete“ bezeichnet und finden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung breite Anwendung in der Elektronik, im Maschinenbau und anderen Industriezweigen. Die erfolgreiche Entwicklung des Alpha-Magnetspektrometers zeigt, dass die magnetischen Eigenschaften von NdFeB-Magneten in China Weltklasseniveau erreicht haben. Neodym wird auch in Nichteisenmetallen verwendet. Die Zugabe von 1,5–2,5 % Neodym zu Magnesium- oder Aluminiumlegierungen kann deren Hochtemperaturbeständigkeit, Luftdichtheit und Korrosionsbeständigkeit verbessern. Neodym wird häufig als Werkstoff in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Darüber hinaus erzeugt neodymdotiertes Yttrium-Aluminium-Granat kurzwellige Laserstrahlen, die in der Industrie häufig zum Schweißen und Schneiden dünner Materialien unter 10 mm Dicke eingesetzt werden. In der medizinischen Behandlung wird der Nd:YAG-Laser anstelle des Skalpells zur Entfernung von chirurgischen Eingriffen oder zur Wunddesinfektion eingesetzt. Neodym wird auch zum Färben von Glas- und Keramikmaterialien sowie als Zusatzstoff für Gummiprodukte verwendet.

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Trollium (Pm)

Thulium ist ein künstliches radioaktives Element, das in Kernreaktoren erzeugt wird (Datenkarte).

(1) Kann als Wärmequelle verwendet werden. Bietet zusätzliche Energie für die Vakuumerkennung und künstliche Satelliten.

(2)Pm147 emittiert niederenergetische β-Strahlen, die zur Herstellung von Beckenbatterien verwendet werden können. Als Energiequelle für Raketenleitgeräte und Uhren. Diese Art von Batterie ist klein und kann mehrere Jahre lang ununterbrochen verwendet werden. Darüber hinaus wird Promethium auch in tragbaren Röntgengeräten, zur Herstellung von Leuchtstoff, zur Dickenmessung und in Leuchtfeuerlampen verwendet.

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Samarium (Sm)

Metall Samarium (Datenkarte)

Sm ist hellgelb und der Rohstoff für Sm-Co-Permanentmagnete. Sm-Co-Magnete sind die ersten industriell verwendeten Seltenerdmagnete. Es gibt zwei Arten von Permanentmagneten: SmCo5-System und Sm2Co17-System. Das SmCo5-System wurde Anfang der 1970er Jahre erfunden, das Sm2Co17-System später. Heute wird Letzteres vorrangig nachgefragt. Das in Samarium-Kobalt-Magneten verwendete Samariumoxid muss nicht zu rein sein. In Anbetracht der Kosten wird es hauptsächlich zu 95 % der Produkte verwendet. Samariumoxid wird außerdem in Keramikkondensatoren und Katalysatoren verwendet. Außerdem besitzt Samarium nukleare Eigenschaften, sodass es als Strukturmaterial, Abschirmmaterial und Steuermaterial für Atomreaktoren verwendet werden kann, sodass die enorme Energie, die durch Kernspaltung erzeugt wird, sicher genutzt werden kann.

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Europium (Eu)

Europiumoxidpulver (Datenkarte)

Europiumoxid wird hauptsächlich für Leuchtstoffe verwendet (Datenkarte)

1901 entdeckte Eugène-Antôle Demarcay in Samarium ein neues Element namens Europium. Der Name leitet sich wahrscheinlich vom englischen Wort „Europa“ ab. Europiumoxid wird hauptsächlich für Leuchtstoffpulver verwendet. Eu3+ dient als Aktivator für roten und Eu2+ als blauer Leuchtstoff. Y2O2S:Eu3+ ist heute der Leuchtstoff mit der besten Lichtausbeute, Beschichtungsstabilität und den besten Recyclingkosten. Dank technologischer Verbesserungen, wie beispielsweise der Verbesserung von Lichtausbeute und Kontrast, findet Europiumoxid breite Anwendung. In den letzten Jahren wurde es auch als stimulierter Emissionsleuchtstoff für neue medizinische Röntgendiagnostiksysteme eingesetzt. Europiumoxid kann auch zur Herstellung von Farblinsen und optischen Filtern sowie für Magnetblasenspeicher verwendet werden. Es eignet sich auch als Steuer-, Abschirm- und Strukturmaterial für Atomreaktoren.

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Gadolinium (Gd)

Gadolinium und seine Isotope sind die wirksamsten Neutronenabsorber und können als Inhibitoren in Kernreaktoren eingesetzt werden. (Datenkarte)

(1) Sein wasserlöslicher paramagnetischer Komplex kann das NMR-Bildsignal des menschlichen Körpers bei der medizinischen Behandlung verbessern.

(2) Sein Schwefeloxid kann als Matrixgitter einer Oszilloskopröhre und eines Röntgenschirms mit besonderer Helligkeit verwendet werden.

(3) Gadolinium in Gadolinium-Gallium-Granat ist ein ideales Einzelsubstrat für Blasenspeicher.

(4) Es kann als festes magnetisches Kühlmedium ohne Einschränkung des Camot-Zyklus verwendet werden.

(5) Es wird als Inhibitor zur Kontrolle des Kettenreaktionsniveaus in Kernkraftwerken verwendet, um die Sicherheit von Kernreaktionen zu gewährleisten.

(6) Es wird als Zusatzstoff für Samarium-Kobalt-Magnete verwendet, um sicherzustellen, dass sich die Leistung nicht mit der Temperatur ändert.

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Terbium (Tb)

Terbiumoxidpulver (Datenkarte)

Die Anwendung von Terbium betrifft vor allem den Hochtechnologiebereich. Es handelt sich um ein hochmodernes, technologie- und wissensintensives Projekt, das aber auch einen bemerkenswerten wirtschaftlichen Nutzen und attraktive Entwicklungsaussichten mit sich bringt.

(1) Als Aktivatoren für grünes Pulver in dreifarbigen Leuchtstoffen werden Leuchtstoffe verwendet, wie etwa eine terbiumaktivierte Phosphatmatrix, eine terbiumaktivierte Silikatmatrix und eine terbiumaktivierte Cer-Magnesium-Aluminatmatrix, die alle im angeregten Zustand grünes Licht emittieren.

(2) Magnetooptische Speichermaterialien. In den letzten Jahren haben magnetooptische Terbiummaterialien die Massenproduktion erreicht. Magnetooptische Platten aus amorphen Tb-Fe-Schichten werden als Computerspeicherelemente eingesetzt und erhöhen die Speicherkapazität um das 10- bis 15-fache.

(3) Magnetooptisches Glas, terbiumhaltiges Faraday-Rotationsglas, ist das wichtigste Material zur Herstellung von Rotatoren, Isolatoren und Annulatoren, die in der Lasertechnologie weit verbreitet sind. Insbesondere die Entwicklung von Terfenol hat eine neue Anwendung für Terfenol eröffnet, ein neues Material, das in den 1970er Jahren entdeckt wurde. Diese Legierung besteht zur Hälfte aus Terbium und Dysprosium, manchmal mit Holmium, und der Rest ist Eisen. Die Legierung wurde erstmals vom Ames Laboratory in Iowa, USA, entwickelt. Wird Terfenol in ein Magnetfeld gebracht, ändert sich seine Größe stärker als bei gewöhnlichen magnetischen Materialien, wodurch einige präzise mechanische Bewegungen ermöglicht werden. Terbium-Dysprosium-Eisen wurde zunächst hauptsächlich in Sonaren eingesetzt und findet heute breite Anwendung in vielen Bereichen, von Kraftstoffeinspritzsystemen, Flüssigkeitsventilsteuerung und Mikropositionierung bis hin zu mechanischen Aktuatoren, Mechanismen und Flügelreglern für Flugzeug-Weltraumteleskope.

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Dy (Dy)

Metall Dysprosium (Datenkarte)

(1) Als Zusatz zu NdFeB-Dauermagneten kann die Zugabe von etwa 2–3 % Dysprosium dessen Koerzitivkraft verbessern. Früher war die Nachfrage nach Dysprosium gering, doch mit der steigenden Nachfrage nach NdFeB-Magneten wurde es zu einem notwendigen Zusatzelement. Der Gehalt muss bei etwa 95–99,9 % liegen, und auch die Nachfrage stieg rapide an.

(2) Dysprosium wird als Aktivator für Leuchtstoffe verwendet. Dreiwertiges Dysprosium ist ein vielversprechendes Aktivierungs-Ion für dreifarbige Leuchtstoffe mit einem einzigen Leuchtzentrum. Es weist hauptsächlich zwei Emissionsbänder auf: eines für gelbes und eines für blaues Licht. Mit Dysprosium dotierte Leuchtstoffe eignen sich als dreifarbige Leuchtstoffe.

(3) Dysprosium ist ein notwendiger metallischer Rohstoff zur Herstellung einer magnetostriktiven Terfenollegierung, die einige präzise mechanische Bewegungsvorgänge ermöglichen kann. (4) Dysprosiummetall kann als magnetooptisches Speichermaterial mit hoher Aufzeichnungsgeschwindigkeit und Leseempfindlichkeit verwendet werden.

(5) Bei der Herstellung von Dysprosiumlampen wird als Arbeitsstoff Dysprosiumiodid verwendet. Dieses weist die Vorteile hoher Helligkeit, guter Farbe, hoher Farbtemperatur, geringer Größe und eines stabilen Lichtbogens auf und wird als Lichtquelle für Filme und Drucke verwendet.

(6) Dysprosium wird aufgrund seines großen Neutroneneinfangquerschnitts zur Messung des Neutronenenergiespektrums oder als Neutronenabsorber in der Atomindustrie verwendet.

(7)Dy3Al5O12 kann auch als magnetisches Arbeitsmittel für die magnetische Kühlung verwendet werden. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie werden die Anwendungsgebiete von Dysprosium kontinuierlich erweitert und erweitert.

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Holmium (Ho)

Ho-Fe-Legierung (Datenkarte)

Derzeit muss der Anwendungsbereich von Eisen noch weiterentwickelt werden, und der Verbrauch ist nicht sehr groß. Kürzlich hat das Rare Earth Research Institute von Baotou Steel eine Hochtemperatur- und Hochvakuum-Destillationsreinigungstechnologie eingeführt und hochreines Metall (Qin Ho/>RE > 99,9 %) mit geringem Gehalt an Nicht-Seltenerd-Verunreinigungen entwickelt.

Derzeit werden Schlösser hauptsächlich für folgende Zwecke verwendet:

(1) Als Zusatz zu Metallhalogenlampen ist die Metallhalogenlampe eine Art Gasentladungslampe, die auf Basis einer Quecksilberdampflampe entwickelt wurde. Ihr Merkmal ist, dass der Kolben mit verschiedenen Seltenerdhalogeniden gefüllt ist. Derzeit werden hauptsächlich Seltenerdiodide verwendet, die bei Gasentladungen unterschiedliche Spektrallinien emittieren. Der in der Eisenlampe verwendete Arbeitsstoff ist Chiniodid. Im Lichtbogenbereich kann eine höhere Konzentration an Metallatomen erreicht werden, wodurch die Strahlungseffizienz deutlich verbessert wird.

(2) Eisen kann als Zusatzstoff für die Aufnahme von Eisen oder Milliarden Aluminiumgranat verwendet werden

(3) Khin-dotiertes Aluminiumgranat (Ho:YAG) kann 2-µm-Laser emittieren. Die Absorptionsrate von 2-µm-Lasern im menschlichen Gewebe ist hoch und fast drei Größenordnungen höher als die von Hd:YAG. Daher kann die Verwendung von Ho:YAG-Lasern in medizinischen Operationen nicht nur die Effizienz und Genauigkeit der Operation verbessern, sondern auch den thermisch geschädigten Bereich verkleinern. Der vom Lock-Kristall erzeugte freie Strahl kann Fett entfernen, ohne übermäßige Hitze zu erzeugen. Um die thermischen Schäden an gesundem Gewebe zu reduzieren, wird berichtet, dass die Behandlung von Glaukom mit einem W-Laser in den USA die Operationsschmerzen lindern kann. Das Niveau der 2-µm-Laserkristalle in China hat internationales Niveau erreicht, daher ist die Entwicklung und Herstellung solcher Laserkristalle notwendig.

(4) Der magnetostriktiven Legierung Terfenol-D kann auch eine kleine Menge Cr zugesetzt werden, um das für die Sättigungsmagnetisierung erforderliche äußere Feld zu verringern.

(5) Darüber hinaus können mit Eisen dotierte Fasern zur Herstellung von Faserlasern, Faserverstärkern, Fasersensoren und anderen optischen Kommunikationsgeräten verwendet werden, die in der heutigen schnellen Glasfaserkommunikation eine immer wichtigere Rolle spielen werden

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Erbium (ER)

Erbiumoxidpulver (Informationstabelle)

(1) Die Lichtemission von Er3+ bei 1550 nm ist von besonderer Bedeutung, da bei dieser Wellenlänge die geringsten Verluste in der Glasfaserkommunikation auftreten. Nach Anregung durch 980 nm und 1480 nm Licht geht das Köderion (Er3+) vom Grundzustand 4115/2 in den Hochenergiezustand 4I13/2 über. Wenn Er3+ vom Hochenergiezustand zurück in den Grundzustand übergeht, emittiert es 1550 nm Licht. Quarzfasern können Licht unterschiedlicher Wellenlängen übertragen. Allerdings ist die optische Dämpfung im 1550-nm-Band am niedrigsten (0,15 dB/km) und liegt damit fast an der unteren Grenze. Daher ist der optische Verlust bei der Glasfaserkommunikation minimal, wenn Signallicht bei 1550 nm verwendet wird. Wird die entsprechende Konzentration an Köder in die entsprechende Matrix eingemischt, kann der Verstärker die Verluste im Kommunikationssystem nach dem Laserprinzip kompensieren. Daher ist der mit Köder dotierte Faserverstärker ein unverzichtbares optisches Gerät in Telekommunikationsnetzen, die optische Signale bei 1550 nm verstärken müssen. Derzeit werden mit Köder dotierte Quarzfaserverstärker bereits kommerzialisiert. Berichten zufolge beträgt die Dotierungsmenge in Glasfasern einige zehn bis hundert ppm, um unnötige Absorption zu vermeiden. Die rasante Entwicklung der Glasfaserkommunikation wird neue Anwendungsfelder eröffnen.

(2) (2) Darüber hinaus sind der mit Köder dotierte Laserkristall und seine 1730-nm- und 1550-nm-Laser für das menschliche Auge ungefährlich, weisen eine gute atmosphärische Transmission auf, durchdringen Gefechtsrauch gut, bieten hohe Sicherheit, sind für den Feind schwer zu erkennen und weisen einen hohen Strahlungskontrast für militärische Ziele auf. Er wurde zu einem tragbaren Laser-Entfernungsmesser verarbeitet, der für den militärischen Einsatz ungefährlich für das menschliche Auge ist.

(3) (3) Er3 + kann Glas zugesetzt werden, um Seltenerdglas-Lasermaterial herzustellen, das das feste Lasermaterial mit der größten Ausgangsimpulsenergie und der höchsten Ausgangsleistung ist.

(4) Er3 + kann auch als aktives Ion in Seltenerd-Upconversion-Lasermaterialien verwendet werden.

(5) (5) Darüber hinaus kann der Köder auch zum Entfärben und Färben von Glas und Kristallglas verwendet werden.

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Thulium (TM)

Nach der Bestrahlung in einem Kernreaktor erzeugt Thulium ein Isotop, das Röntgenstrahlen emittieren kann und als tragbare Röntgenquelle verwendet werden kann.(Datenkarte)

(1)TM wird als Strahlenquelle eines tragbaren Röntgengeräts verwendet. Nach der Bestrahlung im KernreaktorTMerzeugt ein Isotop, das Röntgenstrahlen emittieren kann, die zur Herstellung tragbarer Blutbestrahlungsgeräte verwendet werden können. Diese Art von Radiometer kann Yu-169 inTM-170 Unter Einwirkung von Fern- und Mittelstrahl wird Röntgenstrahlung in das Blut abgegeben, wodurch die Anzahl der weißen Blutkörperchen verringert wird. Diese weißen Blutkörperchen sind für die Abstoßung transplantierter Organe verantwortlich, wodurch die frühzeitige Abstoßung von Organen verringert wird.

(2) (2)TMkann auch aufgrund seiner hohen Affinität zu Tumorgewebe in der klinischen Diagnose und Behandlung von Tumoren verwendet werden. Schwere Seltene Erden sind verträglicher als leichte Seltene Erden, insbesondere die Affinität von Yu ist am größten.

(3) (3) Der Röntgensensibilisator Laobr:br (blau) wird als Aktivator im Leuchtstoff des Röntgensensibilisierungsschirms verwendet, um die optische Empfindlichkeit zu erhöhen und so die Belastung und Schädigung des Menschen durch Röntgenstrahlen zu verringern. Die Strahlendosis beträgt 50 %, was in der medizinischen Anwendung von großer praktischer Bedeutung ist.

(4) (4) Die Metallhalogenidlampe kann als Zusatz in einer neuen Lichtquelle verwendet werden.

(5) (5) Tm3 + kann Glas hinzugefügt werden, um Seltenerdglas-Lasermaterial herzustellen, das das Festkörperlasermaterial mit dem größten Ausgangsimpuls und der höchsten Ausgangsleistung ist. Tm3 + kann auch als Aktivierungsion von Seltenerd-Upconversion-Lasermaterialien verwendet werden.

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Ytterbium (Yb)

Ytterbiummetall (Datenkarte)

(1) Als Wärmeschutzbeschichtungsmaterial. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Spiegel die Korrosionsbeständigkeit einer galvanisch abgeschiedenen Zinkbeschichtung deutlich verbessern kann und dass die Korngröße einer Beschichtung mit Spiegel kleiner ist als die einer Beschichtung ohne Spiegel.

(2) Als magnetostriktives Material. Dieses Material weist die Eigenschaften einer riesigen Magnetostriktion auf, d. h. einer Ausdehnung im Magnetfeld. Die Legierung besteht hauptsächlich aus einer Spiegel-/Ferritlegierung und einer Dysprosium-/Ferritlegierung, und zur Erzeugung einer riesigen Magnetostriktion wird ein bestimmter Anteil Mangan hinzugefügt.

(3) Spiegelelement zur Druckmessung. Experimente zeigen, dass die Empfindlichkeit des Spiegelelements im kalibrierten Druckbereich hoch ist, was neue Anwendungsmöglichkeiten für den Spiegel in der Druckmessung eröffnet.

(4) Füllungen auf Harzbasis für Backenzahnkavitäten als Ersatz für früher häufig verwendetes Silberamalgam.

(5) Japanische Wissenschaftler haben die Herstellung eines spiegeldotierten Vanadium-Baht-Granat-Wellenleiterlasers mit eingebetteter Linie erfolgreich abgeschlossen. Dieser Laser ist für die Weiterentwicklung der Lasertechnologie von großer Bedeutung. Darüber hinaus wird der Spiegel auch als fluoreszierender Pulveraktivator, in Radiokeramiken, als Zusatzstoff für elektronische Computerspeicherelemente (Magnetblasen), als Glasfaserflussmittel und als Zusatzstoff für optisches Glas usw. verwendet.

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Lutetium (Lu)

Lutetiumoxidpulver (Datenkarte)

Yttrium-Lutetium-Silikatkristall (Datenkarte)

(1) Stellen Sie einige spezielle Legierungen her. Beispielsweise kann eine Lutetium-Aluminium-Legierung für die Neutronenaktivierungsanalyse verwendet werden.

(2) Stabile Lutetiumnuklide spielen eine katalytische Rolle beim Cracken, der Alkylierung, der Hydrierung und der Polymerisation von Erdöl.

(3) Durch die Zugabe von Yttrium-Eisen oder Yttrium-Aluminium-Granat können einige Eigenschaften verbessert werden.

(4) Rohstoffe für magnetische Blasenreservoirs.

(5) Ein zusammengesetzter Funktionskristall, Lutetium-dotiertes Aluminium-Yttrium-Neodym-Tetraborat, gehört zum technischen Gebiet der Kristallzüchtung durch Salzlösungskühlung. Experimente zeigen, dass Lutetium-dotierter NYAB-Kristall dem NYAB-Kristall hinsichtlich optischer Gleichmäßigkeit und Laserleistung überlegen ist.

(6) Es wurde festgestellt, dass Lutetium potenzielle Anwendungen in elektrochromen Displays und niedrigdimensionalen molekularen Halbleitern bietet. Darüber hinaus wird Lutetium auch in der Energiebatterietechnologie und als Phosphoraktivator eingesetzt.

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Yttrium (y)

Yttrium wird häufig verwendet. Yttrium-Aluminium-Granat kann als Lasermaterial verwendet werden, Yttrium-Eisen-Granat wird in der Mikrowellentechnologie und bei der Übertragung akustischer Energie eingesetzt und europiumdotiertes Yttriumvanadat und europiumdotiertes Yttriumoxid werden als Leuchtstoffe für Farbfernsehgeräte verwendet. (Datenkarte)

(1) Additive für Stahl und Nichteisenlegierungen. FeCr-Legierungen enthalten üblicherweise 0,5–4 % Yttrium, was die Oxidationsbeständigkeit und Duktilität dieser rostfreien Stähle verbessern kann. Die Gesamteigenschaften der MB26-Legierung werden durch die Zugabe einer angemessenen Menge yttriumreicher Seltenerdmetalle deutlich verbessert. Diese können einige mittelfeste Aluminiumlegierungen ersetzen und in beanspruchten Flugzeugkomponenten eingesetzt werden. Durch die Zugabe einer kleinen Menge yttriumreicher Seltenerdmetalle zu Al-Zr-Legierungen kann deren Leitfähigkeit verbessert werden. Die Legierung wird von den meisten Drahtfabriken in China eingesetzt. Die Zugabe von Yttrium zu Kupferlegierungen verbessert die Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit.

(2) Siliziumnitrid-Keramikmaterial mit 6 % Yttrium und 2 % Aluminium kann zur Entwicklung von Motorteilen verwendet werden.

(3) Der Nd:Y:Al:Granat-Laserstrahl mit einer Leistung von 400 Watt wird zum Bohren, Schneiden und Schweißen großer Bauteile verwendet.

(4) Der aus Y-Al-Granat-Einkristall bestehende Elektronenmikroskop-Bildschirm weist eine hohe Fluoreszenzhelligkeit, eine geringe Absorption von Streulicht sowie eine gute Hochtemperaturbeständigkeit und mechanische Verschleißfestigkeit auf.

(5) Eine Strukturlegierung mit hohem Yttriumgehalt, die 90 % Yttrium enthält, kann in der Luftfahrt und an anderen Orten verwendet werden, wo eine niedrige Dichte und ein hoher Schmelzpunkt erforderlich sind.

(6) Das mit Yttrium dotierte, protonenleitende Hochtemperaturmaterial SrZrO3, das derzeit große Aufmerksamkeit erregt, ist von großer Bedeutung für die Herstellung von Brennstoffzellen, Elektrolysezellen und Gassensoren, die eine hohe Wasserstofflöslichkeit erfordern. Darüber hinaus wird Yttrium auch als Hochtemperatur-Sprühmaterial, als Verdünnungsmittel für Kernreaktorbrennstoffe, als Zusatzstoff für permanentmagnetische Materialien und als Getter in der Elektronikindustrie eingesetzt.

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Scandium (Sc)

Metall Scandium (Datenkarte)

Im Vergleich zu Yttrium und Lanthanoiden weist Scandium einen besonders kleinen Ionenradius und eine besonders schwache Hydroxidalkalität auf. Daher fällt Scandium bei der Mischung von Scandium und Seltenen Erden unter Ammoniak (oder stark verdünnter Lauge) zuerst aus und lässt sich daher durch fraktionierte Fällung leicht von den Seltenen Erden trennen. Eine weitere Methode ist die Polarisationszersetzung von Nitrat zur Trennung. Scandiumnitrat ist am leichtesten zu zersetzen und erfüllt somit den Trennzweck.

Sc kann durch Elektrolyse gewonnen werden. ScCl3, KCl und LiCl werden bei der Scandiumraffination mitgeschmolzen, und das geschmolzene Zink dient als Kathode für die Elektrolyse, wodurch Scandium an der Zinkelektrode abgeschieden und anschließend verdampft wird, um Scandium zu gewinnen. Darüber hinaus lässt sich Scandium bei der Erzverarbeitung zu Uran, Thorium und Lanthanoiden leicht zurückgewinnen. Die umfassende Rückgewinnung von assoziiertem Scandium aus Wolfram- und Zinnerz ist ebenfalls eine der wichtigsten Scandiumquellen. Scandium ist mIn der Verbindung hauptsächlich im dreiwertigen Zustand, wird es an der Luft leicht zu Sc2O3 oxidiert, verliert seinen metallischen Glanz und wird dunkelgrau.　

Die wichtigsten Verwendungszwecke von Scandium sind:

(1) Scandium kann mit heißem Wasser unter Freisetzung von Wasserstoff reagieren und ist außerdem säurelöslich, sodass es ein starkes Reduktionsmittel ist.

(2) Scandiumoxid und -hydroxid sind nur alkalisch, ihre Salzasche kann jedoch kaum hydrolysiert werden. Scandiumchlorid ist ein weißer Kristall, der in Wasser löslich und in der Luft zerfließlich ist.　(3) In der metallurgischen Industrie wird Scandium häufig zur Herstellung von Legierungen (Legierungszusätzen) verwendet, um deren Festigkeit, Härte, Hitzebeständigkeit und Leistung zu verbessern. Beispielsweise kann die Zugabe einer kleinen Menge Scandium zu geschmolzenem Eisen die Eigenschaften von Gusseisen deutlich verbessern, während die Zugabe einer kleinen Menge Scandium zu Aluminium dessen Festigkeit und Hitzebeständigkeit verbessern kann.

(4) In der Elektronikindustrie kann Scandium als Halbleiter verwendet werden. Beispielsweise hat die Anwendung von Scandiumsulfit in Halbleitern im In- und Ausland große Aufmerksamkeit erregt, und auch der Scandium enthaltende Ferrit ist vielversprechend inComputer-Magnetkerne.　

(5) In der chemischen Industrie wird die Scandiumverbindung als Mittel zur Dehydrierung und Dehydratation von Alkoholen verwendet und ist ein wirksamer Katalysator für die Herstellung von Ethylen und Chlor aus Salzsäureabfällen.　

(6) In der Glasindustrie können spezielle Gläser hergestellt werden, die Scandium enthalten.　

(7) In der elektrischen Lichtquellenindustrie haben Scandium- und Natriumlampen aus Scandium und Natrium die Vorteile einer hohen Effizienz und einer positiven Lichtfarbe.　

(8) Scandium kommt in der Natur in Form von 45Sc vor. Darüber hinaus gibt es neun radioaktive Isotope von Scandium, nämlich 40–44Sc und 46–49Sc. 46Sc wird als Tracer in der chemischen Industrie, der Metallurgie und der Ozeanographie eingesetzt. Im Ausland wird die Verwendung von 46Sc zur Krebsbehandlung in der Medizin erforscht.