稀土納米材料研究及應用

      稀土納米材料的開發(fā)研究是納米材料領(lǐng)域中的研究熱點之一，其原因在于該材科集稀土特性和納米特性于一體，具有非稀土納米材料和稀土非納米材料所不具有的綜合優(yōu)良特性，因而具有十分廣闊的應用前景。

      稀土特性：稀土元素原子結(jié)構(gòu)特殊，內(nèi)層4f軌道未成對電子多、原子磁矩高；電子能級極其豐富，比周期表中所有其它元素電子能級躍遷的數(shù)目多1-3個數(shù)量級；稀土金屬活潑，幾乎可與所有元素發(fā)生作用，容易失去電子形成多種價態(tài)、多配位數(shù)(從3到12)的化合物，因此稀土被認為是新光源、新磁源、新能源、新材料的寶庫。

      納米材料特性：納米材料是介于體相材料與單個原子、分子之間的一類新型材料，組成納米材料的納米(0.1～100nm)微粒具有下述效應，：(1)小尺寸效應。晶體周期性的邊界條件被破壞；非晶態(tài)納米微粒表面層附近原子密度減小，導致聲、光、電、磁、熱等特性發(fā)生變化，如磁有序態(tài)變?yōu)榇艧o序態(tài)、超導相向正常轉(zhuǎn)變等等。(2)表面效應。納米粒子的粒徑小，表面原子數(shù)增多，表面積和表面張力變大，原子配位不足，使納米粒子具有很高的化學活性，容易與其它原子結(jié)合。(3)量子尺寸效應。當粒子尺寸降到某一值時，費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級。能級間距發(fā)生分裂，必將導致納米粒子磁、光、聲、熱、電以及超導電性與宏觀特性有顯著不同。(4)量子隧道效應。微觀粒子具有貫穿勢壘的能力，稱為隧道效應。研究發(fā)現(xiàn)宏觀物理量如微顆粒磁化強度，量子相干器件中的磁通量也具有隧道效應。并且，納米材料又存在組合引起的協(xié)同效應和量子偶合效應，而且納米材料的許多奇異性能可以通過外場進行調(diào)控。

      稀土納米材料將稀土和納米的特性融為一體，制備出稀土納米粉體材料、流體材料、薄膜材料、介孔材料、塊狀納米晶體材料、有機－無機復合材料以及稀土納米改性材料等新材料，這些稀土納米材料具有優(yōu)良的光、電、磁性質(zhì)、超導性、高化學活性等，在光學材料、發(fā)光材料、晶體材料、磁性材料、電池材料、電子陶瓷、工程陶瓷、催化劑等高科技領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，形成新的經(jīng)濟增長點。