Tulevaisuus on koittanut, ja ihmiset ovat vähitellen lähestyneet vihreää ja vähähiilistä yhteiskuntaa.Harvinaiset maametallitelementeillä on tärkeä rooli tuulivoiman tuotannossa, uusissa energianlähteissä, älykkäissä roboteissa, vedyn hyödyntämisessä, energiansäästövalaistuksessa ja pakokaasujen puhdistuksessa.
Harvinaiset maametalliton yhteisnimitys 17 metallille, mukaan lukienyttrium, skandiumja 15 lantanidielementtiä. Käyttömoottori on älykkäiden robottien ydinosa, ja sen niveltoiminta saavutetaan pääasiassa käyttömoottorilla. Pysyvät magneettiset synkroniservomoottorit ovat valtavirtaa, ja ne vaativat suurta teho-massasuhdetta ja vääntömomentin inertiasuhdetta, suurta käynnistysmomenttia, pientä inertiaa sekä laajaa ja tasaista nopeusaluetta. Korkean suorituskyvyn omaavat neodyymirauta-boorikestomagneetit voivat tehdä robotin liikkumisesta helpompaa, nopeampaa ja kestävämpää.
On myös monia vähähiilisiä sovelluksiaharvinaiset maametallitperinteisellä autoteollisuuden alalla, kuten lasin jäähdytyksessä, pakokaasujen puhdistuksessa ja kestomagneettimoottoreissa. Pitkääncerium(Ce):tä on käytetty lisäaineena autolasissa, joka paitsi estää ultraviolettisäteitä myös alentaa auton sisälämpötilaa, mikä säästää sähköä ilmastoinnissa. Tärkeintä on tietenkin pakokaasujen puhdistus. Tällä hetkellä suuri määräceriumHarvinaisten maametallien pakokaasujen puhdistusaineet estävät tehokkaasti suuren määrän ajoneuvojen pakokaasujen pääsyn ilmaan. Harvinaisilla maametalleilla on monia sovelluksia vähähiilisessä vihreässä teknologiassa.
Harvinaiset maametallitkäytetään laajalti, koska niillä on erinomaiset termoelektriset, magneettiset ja optiset ominaisuudet. Erityinen elektroninen rakenne antaa harvinaisille maametalleille rikkaita ja värikkäitä ominaisuuksia, erityisesti koskaharvinaisten maametallienAlkuaineilla on 4f-elektronialikerros, jota joskus kutsutaan myös "energiatasoksi". 4f-elektronialikerroksella on paitsi upeat 7 energiatasoa, myös kaksi "energiatasoa" suojaavaa 5d- ja 6s-kerrosta reunoilla. Nämä 7 energiatasoa ovat kuin timanttikurpitsanukkeja, monipuolisia ja jännittäviä. Seitsemän energiatason parittomat elektronit eivät ainoastaan pyöri itseään, vaan myös kiertävät ytimen ympäri, tuottaen erilaisia magneettisia momentteja ja synnyttäen magneetteja, joilla on eri akselit. Näitä mikromagneettikenttiä tukevat kaksi suojakerrosta, mikä tekee niistä erittäin magneettisia. Tutkijat käyttävät harvinaisten maametallien magnetismia luodakseen tehokkaita magneetteja, joita kutsutaan lyhenteeksi "harvinaisten maametallien kestomagneeteiksi". Harvinaisten maametallien salaperäiset ominaisuudetharvinaiset maametallittutkitaan ja löydetään edelleen aktiivisesti tiedemiesten toimesta tähän päivään asti.
Liimautuvat neodyymimagneetit ovat toiminnallisesti yksinkertaisia, edullisia, pieniä, tarkkoja ja niillä on vakaa magneettikenttä. Niitä käytetään pääasiassa esimerkiksi tietotekniikassa, toimistoautomaatiossa ja kulutuselektroniikassa. Kuumapuristettujen neodyymimagneettien etuna on korkea tiheys, korkea suuntautuneisuus, hyvä korroosionkestävyys ja korkea koersitiivisuus.
Tulevaisuudessa harvinaisilla maametalleilla on tärkeämpi rooli ihmiskunnan vähähiilisen älykkyyden rakentamisessa.
Lähde: Tieteen popularisointi Kiinassa
Julkaisun aika: 24.10.2023