ALa métaphore courante est que si le pétrole est le sang de l’industrie, alors les terres rares sont la vitamine de l’industrie.
Les terres rares sont l'abréviation d'un groupe de métaux. Les terres rares (REE) ont été découvertes les unes après les autres depuis la fin du XVIIIe siècle. Il existe 17 types de terres rares, dont 15 lanthanides dans le tableau périodique des éléments chimiques : le lanthane (La), le cérium (Ce), le praséodyme (Pr), le néodyme (Nd), le prométhium (Pm), etc. Aujourd'hui, elles sont largement utilisées dans de nombreux domaines tels que l'électronique, la pétrochimie et la métallurgie. Presque tous les 3 à 5 ans, les scientifiques découvrent de nouvelles utilisations des terres rares, et une invention sur six est indissociable des terres rares.
La Chine est riche en terres rares et occupe la première place mondiale dans trois domaines : les réserves de ressources, représentant environ 23 % ; la production, avec 80 à 90 % des terres rares mondiales ; et le volume des ventes, avec 60 à 70 % des terres rares exportées. Parallèlement, la Chine est le seul pays capable de fournir les 17 types de terres rares, en particulier les terres rares moyennes et lourdes, particulièrement utiles à l'armée. Sa part de marché est enviable.
RLa terre est une ressource stratégique précieuse, connue sous le nom de « glutamate monosodique industriel » et « mère de nouveaux matériaux », et largement utilisée dans les sciences et technologies de pointe et l'industrie militaire. Selon le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, les matériaux fonctionnels tels que les aimants permanents à base de terres rares, la luminescence, le stockage de l'hydrogène et la catalyse sont devenus des matières premières indispensables pour les industries de pointe telles que la fabrication d'équipements de pointe, les nouvelles énergies et les industries émergentes. Ils sont également largement utilisés dans l'électronique, la pétrochimie, la métallurgie, les machines, les nouvelles énergies, l'industrie légère, la protection de l'environnement, l'agriculture, etc.
Dès 1983, le Japon a introduit un système de réserves stratégiques pour les minéraux rares, et 83 % de ses terres rares nationales provenaient de Chine.
Prenons l'exemple des États-Unis : leurs réserves de terres rares sont surpassées par celles de la Chine, mais elles sont toutes composées de terres rares légères, divisées en terres rares lourdes et en terres rares légères. Les terres rares lourdes sont très chères, et l'extraction des terres rares légères est peu rentable, ce qui a conduit les industriels à les transformer en fausses terres rares. 80 % des importations américaines de terres rares proviennent de Chine.
Le camarade Deng Xiaoping a dit un jour : « Il y a du pétrole au Moyen-Orient et des terres rares en Chine. » Ses propos sont évidents. Les terres rares sont non seulement le « glutamate monosodique » nécessaire à la fabrication d'un cinquième des produits de haute technologie dans le monde, mais aussi un puissant atout pour la Chine aux futures négociations internationales. Protéger et exploiter scientifiquement les ressources en terres rares est devenu une stratégie nationale prônée ces dernières années par de nombreuses personnes animées d'idéaux ambitieux afin d'empêcher que ces précieuses ressources ne soient vendues et exportées à l'aveuglette vers les pays occidentaux. En 1992, Deng Xiaoping a clairement affirmé le statut de la Chine comme grand pays producteur de terres rares.
Liste des utilisations de 17 terres rares
1 Le lanthane est utilisé dans les matériaux d'alliage et les films agricoles
Le cérium est largement utilisé dans le verre automobile
Le praséodyme 3 est largement utilisé dans les pigments céramiques
Le néodyme est largement utilisé dans les matériaux aérospatiaux
5 cymbales fournissent de l'énergie auxiliaire aux satellites
Application du 6-Samarium dans les réacteurs à énergie atomique
7 lentilles de fabrication en europium et écrans à cristaux liquides
Gadolinium 8 pour l'imagerie par résonance magnétique médicale
Le 9 terbium est utilisé dans le régulateur d'aile d'avion
L'erbium 10 est utilisé dans les télémètres laser dans les affaires militaires
Le 11-dysprosium est utilisé comme source d'éclairage pour le cinéma et l'impression
L'holmium 12 est utilisé pour fabriquer des dispositifs de communication optique
Le 13 thulium est utilisé pour le diagnostic clinique et le traitement des tumeurs
Additif d'ytterbium 14 pour élément de mémoire d'ordinateur
Application du 15 lutétium dans la technologie des batteries énergétiques
L'yttrium 16 est utilisé pour fabriquer des fils et des composants de force aéronautique
Le scandium est souvent utilisé pour fabriquer des alliages
Les détails sont les suivants :
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Lanthane (LA)
Pendant la guerre du Golfe, le dispositif de vision nocturne à base de lanthane, un élément de terre rare, est devenu la principale source d'approvisionnement des chars américains. L'image ci-dessus montre de la poudre de chlorure de lanthane（(Carte de données)
Le lanthane est largement utilisé dans les matériaux piézoélectriques, les matériaux électrothermiques, les matériaux thermoélectriques, les matériaux magnétorésistifs, les matériaux luminescents (poudre bleue), les matériaux de stockage d'hydrogène, le verre optique, les matériaux laser, divers matériaux d'alliage, etc. Le lanthane est également utilisé dans les catalyseurs pour la préparation de nombreux produits chimiques organiques. Les scientifiques ont nommé le lanthane « super calcium » pour son effet sur les cultures.
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Cérium (CE)
Le cérium peut être utilisé comme catalyseur, électrode à arc et verre spécial. L'alliage de cérium résiste à la chaleur élevée et peut être utilisé pour fabriquer des pièces de propulsion à réaction.（(Carte de données)
(1) Le cérium, utilisé comme additif pour le verre, absorbe les rayons ultraviolets et infrarouges et est largement utilisé dans le verre automobile. Il permet non seulement de prévenir les rayons ultraviolets, mais aussi de réduire la température à l'intérieur du véhicule, permettant ainsi d'économiser l'électricité nécessaire à la climatisation. Depuis 1997, la cérine est ajoutée à tous les vitrages automobiles au Japon. En 1996, au moins 2 000 tonnes de cérine ont été utilisées dans le verre automobile, et plus de 1 000 tonnes aux États-Unis.
(2) Actuellement, le cérium est utilisé dans les catalyseurs de purification des gaz d'échappement automobiles, ce qui permet d'éviter efficacement le rejet d'une grande quantité de gaz d'échappement dans l'atmosphère. Aux États-Unis, la consommation de cérium représente un tiers de la consommation totale de terres rares.
(3) Le sulfure de cérium peut être utilisé dans les pigments à la place du plomb, du cadmium et d'autres métaux nocifs pour l'environnement et l'homme. Il peut être utilisé pour colorer les plastiques, les revêtements, les encres et le papier. Actuellement, l'entreprise leader est l'entreprise française Rhône Planck.
(4) CE : Le système laser LiSAF est un laser à solide développé aux États-Unis. Il permet de détecter des armes biologiques et des médicaments en surveillant la concentration en tryptophane. Le cérium est largement utilisé dans de nombreux domaines. Presque toutes les applications de terres rares contiennent du cérium, comme les poudres de polissage, les matériaux de stockage d'hydrogène, les matériaux thermoélectriques, les électrodes en tungstène-cérium, les condensateurs céramiques, les céramiques piézoélectriques, les abrasifs au carbure de silicium-cérium, les matières premières pour piles à combustible, les catalyseurs à essence, certains matériaux magnétiques permanents, divers aciers alliés et les métaux non ferreux.
3
Praséodyme (PR)
Alliage praséodyme-néodyme
(1) Le praséodyme est largement utilisé dans la céramique de construction et la céramique d'usage quotidien. Il peut être mélangé à l'émail céramique pour obtenir un émail coloré et peut également être utilisé comme pigment sous glaçure. Ce pigment est d'un jaune clair, d'une couleur pure et élégante.
(2) Il est utilisé pour fabriquer des aimants permanents. En utilisant du praséodyme et du néodyme métalliques bon marché au lieu du néodyme métallique pur pour fabriquer un matériau magnétique permanent, sa résistance à l'oxygène et ses propriétés mécaniques sont évidemment améliorées, et il peut être transformé en aimants de différentes formes. Il est largement utilisé dans divers appareils électroniques et moteurs.
(3) Utilisé dans le craquage catalytique du pétrole. L'activité, la sélectivité et la stabilité du catalyseur peuvent être améliorées en ajoutant du praséodyme et du néodyme enrichis dans le tamis moléculaire de zéolite Y pour préparer le catalyseur de craquage du pétrole. La Chine a commencé à le mettre en usage industriel dans les années 1970 et la consommation augmente.
(4) Le praséodyme peut également être utilisé pour le polissage abrasif. De plus, le praséodyme est largement utilisé dans le domaine des fibres optiques.
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Néodyme (nd)
Pourquoi le char M1 peut-il être trouvé en premier ? Le char est équipé d'un télémètre laser Nd:YAG, qui peut atteindre une portée de près de 4000 mètres en plein jour（(Carte de données)
Avec la naissance du praséodyme, le néodyme a vu le jour. Son apparition a dynamisé le domaine des terres rares, y a joué un rôle important et a influencé le marché des terres rares.
Le néodyme est devenu un produit phare du marché depuis de nombreuses années grâce à sa position unique dans le domaine des terres rares. Le principal utilisateur de néodyme métallique est le matériau magnétique permanent NdFeB. L'avènement des aimants permanents NdFeB a insufflé un nouveau dynamisme au secteur des hautes technologies des terres rares. L'aimant NdFeB est surnommé « le roi des aimants permanents » en raison de sa haute énergie magnétique. Il est largement utilisé dans l'électronique, les machines et d'autres industries pour ses excellentes performances. Le développement réussi du spectromètre magnétique Alpha indique que les propriétés magnétiques des aimants NdFeB en Chine ont atteint un niveau de classe mondiale. Le néodyme est également utilisé dans les matériaux non ferreux. L'ajout de 1,5 à 2,5 % de néodyme à un alliage de magnésium ou d'aluminium peut améliorer les performances à haute température, l'étanchéité à l'air et la résistance à la corrosion de l'alliage. Il est largement utilisé comme matériau aérospatial. De plus, le grenat d'yttrium-aluminium dopé au néodyme produit un faisceau laser à ondes courtes, largement utilisé dans l'industrie pour le soudage et la découpe de matériaux fins de moins de 10 mm d'épaisseur. En médecine, le laser Nd:YAG remplace le scalpel pour les interventions chirurgicales ou la désinfection des plaies. Le néodyme est également utilisé pour colorer le verre et la céramique, ainsi que comme additif pour les produits en caoutchouc.
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Trollium (Pm)
Le thulium est un élément radioactif artificiel produit par les réacteurs nucléaires (carte de données)
(1) Peut être utilisé comme source de chaleur. Fournit une énergie auxiliaire pour la détection du vide et les satellites artificiels.
(2) Le Pm147 émet des rayons β de faible énergie, qui peuvent être utilisés pour la fabrication de batteries de cymbales, notamment pour l'alimentation des instruments de guidage de missiles et des horloges. Ce type de batterie est compact et peut être utilisé en continu pendant plusieurs années. De plus, le prométhium est également utilisé dans les instruments à rayons X portables, la préparation du phosphore, la mesure d'épaisseur et les lampes de balisage.
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Samarium (Sm)
Samarium métallique (carte de données)
Le Sm, de couleur jaune clair, est la matière première des aimants permanents Sm-Co. Ce dernier est le premier aimant à base de terres rares utilisé dans l'industrie. Il existe deux types d'aimants permanents : le SmCo5 et le Sm2Co17. Le SmCo5 a été inventé au début des années 1970, suivi du Sm2Co17. Aujourd'hui, la demande pour ce dernier est prioritaire. La pureté de l'oxyde de samarium utilisé dans les aimants en samarium-cobalt n'est pas forcément excessive. Compte tenu de son coût, il représente environ 95 % des produits. De plus, l'oxyde de samarium est également utilisé dans les condensateurs et catalyseurs céramiques. De plus, le samarium possède des propriétés nucléaires qui lui permettent d'être utilisé comme matériau de structure, de blindage et de contrôle pour les réacteurs nucléaires, permettant ainsi d'exploiter en toute sécurité l'énergie produite par fission nucléaire.
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Europium (Eu)
Poudre d'oxyde d'europium (carte de données)
L'oxyde d'europium est principalement utilisé pour les phosphores (carte de données)
En 1901, Eugène-Antole Demarcay découvrit un nouvel élément issu du samarium : l'europium. Son nom vient probablement du mot « Europe ». L'oxyde d'europium est principalement utilisé pour la fabrication de poudres fluorescentes. Eu3+ est utilisé comme activateur du phosphore rouge, et Eu2+ comme phosphore bleu. Aujourd'hui, Y2O2S:Eu3+ est le phosphore le plus performant en termes d'efficacité lumineuse, de stabilité du revêtement et de coût de recyclage. De plus, son utilisation est largement répandue grâce aux progrès technologiques, notamment en matière d'amélioration de l'efficacité lumineuse et du contraste. L'oxyde d'europium a également été utilisé ces dernières années comme phosphore à émission stimulée pour de nouveaux systèmes de diagnostic médical par rayons X. Il peut également être utilisé pour la fabrication de lentilles colorées et de filtres optiques, ainsi que pour les dispositifs de stockage à bulles magnétiques. Il peut également s'avérer utile dans les matériaux de contrôle, de blindage et de structure des réacteurs atomiques.
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Gadolinium (Gd)
Le gadolinium et ses isotopes sont les absorbeurs de neutrons les plus efficaces et peuvent être utilisés comme inhibiteurs des réacteurs nucléaires. (carte de données)
(1) Son complexe paramagnétique hydrosoluble peut améliorer le signal d'imagerie RMN du corps humain dans le traitement médical.
(2) Son oxyde de soufre peut être utilisé comme grille matricielle de tube d'oscilloscope et d'écran à rayons X avec une luminosité particulière.
(3) Le gadolinium dans le grenat de gadolinium-gallium est un substrat unique idéal pour la mémoire à bulles.
(4) Il peut être utilisé comme milieu de réfrigération magnétique solide sans restriction du cycle de Camot.
(5) Il est utilisé comme inhibiteur pour contrôler le niveau de réaction en chaîne des centrales nucléaires afin de garantir la sécurité des réactions nucléaires.
(6) Il est utilisé comme additif de l'aimant samarium cobalt pour garantir que les performances ne changent pas avec la température.
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Terbium (Tb)
Poudre d'oxyde de terbium (carte de données)
L'application du terbium concerne principalement le domaine de la haute technologie, qui est un projet de pointe à forte intensité technologique et de connaissances, ainsi qu'un projet aux avantages économiques remarquables, avec des perspectives de développement attrayantes.
(1) Les phosphores sont utilisés comme activateurs de poudre verte dans les phosphores tricolores, tels que la matrice de phosphate activé au terbium, la matrice de silicate activé au terbium et la matrice d'aluminate de cérium-magnésium activé au terbium, qui émettent tous de la lumière verte à l'état excité.
(2) Matériaux de stockage magnéto-optiques. Ces dernières années, les matériaux magnéto-optiques à base de terbium ont atteint une échelle de production de masse. Les disques magnéto-optiques constitués de films amorphes Tb-Fe sont utilisés comme éléments de stockage informatique, augmentant leur capacité de stockage de 10 à 15 fois.
(3) Le verre magnéto-optique, le verre rotatoire de Faraday contenant du terbium, est le matériau clé pour la fabrication de rotateurs, d'isolateurs et d'annulateurs, largement utilisés dans la technologie laser. Le développement du TerFénol, un nouveau matériau découvert dans les années 1970, a notamment ouvert de nouvelles applications. Cet alliage est composé pour moitié de terbium et de dysprosium, parfois avec de l'holmium, et pour moitié de fer. Cet alliage a été initialement développé par le laboratoire Ames dans l'Iowa, aux États-Unis. Lorsque le TerFénol est placé dans un champ magnétique, sa taille change davantage que celle des matériaux magnétiques ordinaires, ce qui permet des mouvements mécaniques précis. Le fer terbium-dysprosium a d'abord été principalement utilisé dans les sonars, et est aujourd'hui largement utilisé dans de nombreux domaines, des systèmes d'injection de carburant au contrôle des vannes de liquide, en passant par le micropositionnement, jusqu'aux actionneurs mécaniques, mécanismes et régulateurs d'aile pour les télescopes spatiaux d'aéronefs.
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Dy (Dy)
Dysprosium métallique (carte de données)
(1) En tant qu'additif aux aimants permanents NdFeB, l'ajout d'environ 2 à 3 % de dysprosium peut améliorer la force coercitive de cet aimant. Auparavant, la demande en dysprosium était faible, mais avec l'augmentation de la demande d'aimants NdFeB, il est devenu un additif indispensable, dont la teneur doit être d'environ 95 à 99,9 %, et la demande a également augmenté rapidement.
(2) Le dysprosium est utilisé comme activateur du phosphore. Le dysprosium trivalent est un ion activateur prometteur pour les matériaux luminescents tricolores à centre luminescent unique. Il se compose principalement de deux bandes d'émission : l'une jaune et l'autre bleue. Les matériaux luminescents dopés au dysprosium peuvent être utilisés comme phosphores tricolores.
(3) Le dysprosium est une matière première métallique nécessaire à la préparation de l'alliage Terfenol dans un alliage magnétostrictif, qui peut réaliser certaines activités précises de mouvement mécanique. (4) Le dysprosium métallique peut être utilisé comme matériau de stockage magnéto-optique avec une vitesse d'enregistrement et une sensibilité de lecture élevées.
(5) Utilisé dans la préparation des lampes au dysprosium, la substance de travail utilisée dans les lampes au dysprosium est l'iodure de dysprosium, qui présente les avantages d'une luminosité élevée, d'une bonne couleur, d'une température de couleur élevée, d'une petite taille, d'un arc stable, etc., et a été utilisé comme source d'éclairage pour le film et l'impression.
(6) Le dysprosium est utilisé pour mesurer le spectre d'énergie des neutrons ou comme absorbeur de neutrons dans l'industrie de l'énergie atomique en raison de sa grande section efficace de capture des neutrons.
(7) Le Dy3Al5O12 peut également être utilisé comme substance active magnétique pour la réfrigération magnétique. Avec le développement scientifique et technologique, les domaines d'application du dysprosium ne cessent de s'élargir.
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Holmium (Ho)
Alliage Ho-Fe (carte de données)
Actuellement, le domaine d'application du fer doit être développé davantage, et sa consommation est faible. Récemment, l'Institut de recherche sur les terres rares de Baotou Steel a adopté une technologie de purification par distillation à haute température et sous vide poussé, et a développé un métal de haute pureté, le Qin Ho/>RE>99,9 %, à faible teneur en impuretés non rares.
À l’heure actuelle, les principales utilisations des serrures sont :
(1) En tant qu'additif pour lampe halogène métallique, cette lampe à décharge est développée à partir d'une lampe à mercure haute pression. Elle se caractérise par un remplissage de divers halogénures de terres rares. Actuellement, on utilise principalement des iodures de terres rares, qui émettent différentes raies spectrales lors de la décharge gazeuse. La substance active utilisée dans la lampe au fer est le ionodure de fer. Une concentration plus élevée d'atomes métalliques peut être obtenue dans la zone d'arc, améliorant ainsi considérablement l'efficacité du rayonnement.
(2) Le fer peut être utilisé comme additif pour l'enregistrement du grenat de fer ou de milliard d'aluminium
(3) Le grenat d'aluminium dopé au khin (Ho:YAG) peut émettre un laser de 2 µm. Son taux d'absorption par les tissus humains est élevé, près de trois fois supérieur à celui du Hd:YAG. Par conséquent, l'utilisation du laser Ho:YAG en chirurgie permet non seulement d'améliorer l'efficacité et la précision de l'opération, mais aussi de réduire la zone de dommage thermique. Le faisceau libre généré par le cristal de verrouillage permet d'éliminer la graisse sans générer de chaleur excessive. Afin de réduire les dommages thermiques aux tissus sains, il a été rapporté que le traitement du glaucome par laser W aux États-Unis pouvait réduire la douleur de l'intervention chirurgicale. Le niveau de qualité du cristal laser de 2 µm en Chine a atteint un niveau international ; il est donc nécessaire de développer et de produire ce type de cristal laser.
(4) Une petite quantité de Cr peut également être ajoutée à l'alliage magnétostrictif Terfenol-D pour réduire le champ externe requis pour la magnétisation à saturation.
(5) De plus, la fibre dopée au fer peut être utilisée pour fabriquer des lasers à fibre, des amplificateurs à fibre, des capteurs à fibre et d'autres dispositifs de communication optique, qui joueront un rôle plus important dans la communication rapide par fibre optique d'aujourd'hui.
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Erbium (ER)
Poudre d'oxyde d'erbium (tableau d'information)
(1) L'émission lumineuse d'Er3+ à 1550 nm revêt une importance particulière, car cette longueur d'onde est celle où la perte de la fibre optique est la plus faible dans les communications par fibre optique. Après avoir été excité par une lumière à 980 nm et 1480 nm, l'ion appât (Er3+) passe de l'état fondamental 4115/2 à l'état de haute énergie 4I13/2. Lorsque l'Er3+, à l'état de haute énergie, revient à l'état fondamental, il émet une lumière à 1550 nm. La fibre de quartz peut transmettre la lumière de différentes longueurs d'onde. Cependant, le taux d'atténuation optique dans la bande de 1 550 nm est le plus faible (0,15 dB/km), ce qui est presque la limite inférieure. Par conséquent, la perte optique des communications par fibre optique est minimale lorsqu'elle est utilisée comme signal lumineux à 1 550 nm. Ainsi, si la concentration appropriée d'appât est mélangée à la matrice appropriée, l'amplificateur peut compenser la perte dans le système de communication selon le principe du laser. Par conséquent, dans les réseaux de télécommunication nécessitant l'amplification du signal optique à 1 550 nm, l'amplificateur à fibre dopée à l'appât est un dispositif optique essentiel. Actuellement, l'amplificateur à fibre de silice dopée à l'appât est commercialisé. Il est rapporté que pour éviter une absorption inutile, la quantité dopée dans la fibre optique est de quelques dizaines à quelques centaines de ppm. Le développement rapide des communications par fibre optique ouvrira de nouveaux domaines d'application.
(2) (2) De plus, le cristal laser dopé à l'appât et ses lasers de sortie de 1730 nm et 1550 nm sont inoffensifs pour l'œil humain, offrent une bonne transmission atmosphérique, une forte capacité de pénétration de la fumée du champ de bataille, une sécurité élevée, une faible détection par l'ennemi et un contraste de rayonnement élevé pour les cibles militaires. Il a été transformé en un télémètre laser portable, inoffensif pour l'œil humain en usage militaire.
(3) (3) Er3 + peut être ajouté au verre pour fabriquer un matériau laser en verre de terre rare, qui est le matériau laser solide avec la plus grande énergie d'impulsion de sortie et la puissance de sortie la plus élevée.
(4) Er3 + peut également être utilisé comme ion actif dans les matériaux laser à conversion ascendante de terres rares.
(5) (5) De plus, l'appât peut également être utilisé pour la décoloration et la coloration des verres en verre et en cristal.
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Thulium (MC)
Après avoir été irradié dans un réacteur nucléaire, le thulium produit un isotope capable d'émettre des rayons X, qui peuvent être utilisés comme source de rayons X portable（(Carte de données)
(1)TM est utilisé comme source de rayons X pour les appareils portatifs. Après irradiation dans un réacteur nucléaire,TMProduit un isotope capable d'émettre des rayons X, permettant de fabriquer un irradiateur sanguin portable. Ce type de radiomètre peut transformer le yu-169 enTM-170 sous l'action des faisceaux haut et moyen, et émet des rayons X pour irradier le sang et diminuer le nombre de globules blancs. Ce sont ces globules blancs qui provoquent le rejet des greffes d'organes, réduisant ainsi le rejet précoce des organes.
(2) (2)TMpeut également être utilisé dans le diagnostic clinique et le traitement des tumeurs en raison de sa forte affinité pour le tissu tumoral, les terres rares lourdes sont plus compatibles que les terres rares légères, en particulier l'affinité de Yu est la plus grande.
(3) (3) Le sensibilisateur aux rayons X Laobr: br (bleu) est utilisé comme activateur dans le phosphore de l'écran de sensibilisation aux rayons X pour améliorer la sensibilité optique, réduisant ainsi l'exposition et les dommages aux rayons X pour les êtres humains. La dose de rayonnement est de 50 %, ce qui a une signification pratique importante dans les applications médicales.
(4) (4) La lampe aux halogénures métalliques peut être utilisée comme additif dans une nouvelle source d'éclairage.
(5) (5) Tm3 + peut être ajouté au verre pour fabriquer un matériau laser en verre de terres rares, qui est le matériau laser à l'état solide avec la plus grande impulsion de sortie et la puissance de sortie la plus élevée. Tm3 + peut également être utilisé comme ion d'activation des matériaux laser à conversion ascendante de terres rares.
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Ytterbium (Yb)
Ytterbium métallique (carte de données)
(1) En tant que matériau de revêtement de protection thermique. Les résultats montrent que le miroir peut améliorer la résistance à la corrosion du revêtement de zinc électrodéposé de manière évidente, et la granulométrie du revêtement avec miroir est plus petite que celle du revêtement sans miroir.
(2) En tant que matériau magnétostrictif. Ce matériau présente les caractéristiques d'une magnétostriction géante, c'est-à-dire d'une expansion dans le champ magnétique. L'alliage est principalement composé d'un alliage miroir/ferrite et d'un alliage dysprosium/ferrite, et une certaine proportion de manganèse est ajoutée pour produire une magnétostriction géante.
(3) Élément miroir utilisé pour la mesure de pression. Les expériences montrent que la sensibilité de l'élément miroir est élevée dans la plage de pression calibrée, ce qui ouvre de nouvelles perspectives d'application du miroir à la mesure de pression.
(4) Obturations à base de résine pour les cavités des molaires pour remplacer l'amalgame d'argent couramment utilisé dans le passé.
(5) Des chercheurs japonais ont achevé avec succès la préparation d'un laser à guide d'ondes linéaire intégré au grenat de vanadium dopé miroir, ce qui revêt une importance capitale pour le développement futur de la technologie laser. De plus, ce miroir est également utilisé pour la fabrication d'activateurs de poudre fluorescente, de céramiques radio, d'additifs pour mémoires électroniques (bulles magnétiques), de flux pour fibres de verre et de verres optiques, etc.
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Lutécium (Lu)
Poudre d'oxyde de lutécium (carte de données)
Cristal de silicate d'yttrium lutétium (carte de données)
(1) Fabriquer des alliages spéciaux. Par exemple, l'alliage lutécium-aluminium peut être utilisé pour l'analyse par activation neutronique.
(2) Les nucléides de lutécium stables jouent un rôle catalytique dans le craquage, l’alkylation, l’hydrogénation et la polymérisation du pétrole.
(3) L'ajout de grenat d'yttrium-fer ou d'yttrium-aluminium peut améliorer certaines propriétés.
(4) Matières premières du réservoir à bulles magnétiques.
(5) Un cristal fonctionnel composite, le tétraborate d'aluminium, d'yttrium et de néodyme dopé au lutécium, appartient au domaine technique de la croissance cristalline par refroidissement en solution saline. Les expériences montrent que le cristal NYAB dopé au lutécium est supérieur au cristal NYAB en termes d'uniformité optique et de performances laser.
(6) Il a été découvert que le lutécium présente des applications potentielles dans les écrans électrochromes et les semi-conducteurs moléculaires de faible dimension. De plus, le lutécium est également utilisé dans la technologie des batteries d'énergie et comme activateur du phosphore.
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Yttrium (y)
L'yttrium est largement utilisé, le grenat d'yttrium-aluminium peut être utilisé comme matériau laser, le grenat d'yttrium-fer est utilisé pour la technologie des micro-ondes et le transfert d'énergie acoustique, et le vanadate d'yttrium dopé à l'europium et l'oxyde d'yttrium dopé à l'europium sont utilisés comme phosphores pour les téléviseurs couleur. (carte de données)
(1) Additifs pour acier et alliages non ferreux. L'alliage FeCr contient généralement 0,5 à 4 % d'yttrium, ce qui améliore la résistance à l'oxydation et la ductilité de ces aciers inoxydables. Les propriétés globales de l'alliage MB26 sont nettement améliorées par l'ajout d'une quantité appropriée de terres rares mixtes riches en yttrium, qui peuvent remplacer certains alliages d'aluminium moyennement résistants et être utilisés dans les composants aéronautiques soumis à des contraintes. L'ajout d'une petite quantité de terres rares riches en yttrium à l'alliage Al-Zr permet d'améliorer la conductivité de cet alliage. Cet alliage est adopté par la plupart des usines de fils en Chine. L'ajout d'yttrium à l'alliage de cuivre améliore la conductivité et la résistance mécanique.
(2) Le matériau céramique en nitrure de silicium contenant 6 % d'yttrium et 2 % d'aluminium peut être utilisé pour développer des pièces de moteur.
(3) Le faisceau laser Nd:Y:Al:Grenat d'une puissance de 400 watts est utilisé pour percer, couper et souder des composants de grande taille.
(4) L'écran du microscope électronique composé de monocristal de grenat Y-Al présente une luminosité de fluorescence élevée, une faible absorption de la lumière diffusée et une bonne résistance aux températures élevées et à l'usure mécanique.
(5) L'alliage structurel à haute teneur en yttrium contenant 90 % d'yttrium peut être utilisé dans l'aviation et d'autres endroits nécessitant une faible densité et un point de fusion élevé.
(6) Le matériau conducteur protonique haute température SrZrO3 dopé à l'yttrium, qui suscite actuellement beaucoup d'intérêt, revêt une importance capitale pour la production de piles à combustible, de cellules électrolytiques et de capteurs de gaz nécessitant une solubilité élevée dans l'hydrogène. De plus, l'yttrium est également utilisé comme matériau de pulvérisation haute température, diluant pour le combustible des réacteurs nucléaires, additif pour les matériaux magnétiques permanents et getter dans l'industrie électronique.
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Scandium (Sc)
Métal scandium (carte de données)
Comparé à l'yttrium et aux lanthanides, le scandium présente un rayon ionique particulièrement petit et une alcalinité d'hydroxyde particulièrement faible. Par conséquent, lorsque le scandium et les terres rares sont mélangés, le scandium précipite en premier lorsqu'il est traité à l'ammoniac (ou à une base extrêmement diluée), ce qui permet de le séparer facilement des terres rares par la méthode de « précipitation fractionnée ». Une autre méthode consiste à utiliser la décomposition polarisée du nitrate pour la séparation. Le nitrate de scandium est le plus facile à décomposer, ce qui permet d'atteindre l'objectif de séparation.
Le sc peut être obtenu par électrolyse. Le scCl₃, le kCl et le LiCl sont cofondus lors du raffinage du scandium, et le zinc fondu est utilisé comme cathode pour l'électrolyse. Le scandium est alors précipité sur l'électrode de zinc, puis évaporé pour obtenir du scandium. De plus, le scandium est facilement récupéré lors du traitement du minerai pour produire de l'uranium, du thorium et des lanthanides. La récupération complète du scandium associé à partir des minerais de tungstène et d'étain est également une source importante de scandium. Le scandium estprincipalement à l'état trivalent dans le composé, qui s'oxyde facilement en Sc2O3 dans l'air et perd son éclat métallique et devient gris foncé.
Les principales utilisations du scandium sont :
(1) Le scandium peut réagir avec l'eau chaude pour libérer de l'hydrogène et est également soluble dans l'acide, c'est donc un agent réducteur puissant.
(2) L'oxyde et l'hydroxyde de scandium sont uniquement alcalins, mais leurs cendres salées sont difficilement hydrolysables. Le chlorure de scandium est un cristal blanc, soluble dans l'eau et déliquescent à l'air. (3) Dans l'industrie métallurgique, le scandium est souvent utilisé pour fabriquer des alliages (additifs d'alliages) afin d'améliorer la résistance, la dureté, la résistance à la chaleur et les performances des alliages. Par exemple, l'ajout d'une petite quantité de scandium à la fonte en fusion peut améliorer considérablement les propriétés de la fonte, tandis que l'ajout d'une petite quantité de scandium à l'aluminium peut améliorer sa résistance mécanique et sa résistance à la chaleur.
(4) Dans l'industrie électronique, le scandium peut être utilisé dans divers dispositifs semi-conducteurs. Par exemple, l'application du sulfite de scandium dans les semi-conducteurs a suscité un intérêt national et international, et la ferrite contenant du scandium est également prometteuse.noyaux magnétiques d'ordinateur.
(5) Dans l'industrie chimique, le composé de scandium est utilisé comme agent de déshydrogénation et de déshydratation de l'alcool, qui est un catalyseur efficace pour la production d'éthylène et de chlore à partir d'acide chlorhydrique résiduaire.
(6) Dans l'industrie du verre, des verres spéciaux contenant du scandium peuvent être fabriqués.
(7) Dans l'industrie des sources lumineuses électriques, les lampes au scandium et au sodium fabriquées à partir de scandium et de sodium présentent les avantages d'une efficacité élevée et d'une couleur de lumière positive.
(8) Le scandium existe dans la nature sous forme de 45Sc. Il existe également neuf isotopes radioactifs du scandium, à savoir 40~44Sc et 46~49Sc. Parmi eux, le 46Sc, utilisé comme traceur, est utilisé dans l'industrie chimique, la métallurgie et l'océanographie. En médecine, des chercheurs étrangers étudient l'utilisation du 46Sc pour traiter le cancer.
Date de publication : 04/07/2022