Редкоземельные элементы в электронике и энергетике

Современные технологии требуют использования материалов с уникальными свойствами: физическими, химическими, эксплуатационными.

Группа из 17 редкоземельных элементов в этой связи играет ключевую роль в этих отраслях. Всем им свойственны схожие качества:

• высокая реакционная способность;
• пластичность при нагревании;
• сверхпроводимость при охлаждении;
• ферромагнетизм;
• проявление люминесцентных свойств под воздействием внешнего раздражителя.

Редкоземельные металлы активно применяются:

• в ядерной энергетике;
• при получении металлических сплавов, химических источников тока;
• изготовлении ламп с люминофорами, сильных магнитов, электролитических конденсаторов;
• производстве керамики, стекла;
• построении фотоэлектрических и электровакуумных приборов, высокоскоростных систем хранения данных;
• в качестве катализаторов, материалов для солнечных батарей и др.

Диоксид титана, например, динамично используется в электронике и оптике.

Не менее интересен оксид церия, обладающий высоким потенциалом при создании катализаторов, покрытий для линз и сенсоров. Это удивительный материал:

• со смешанной проводимостью – электронной и ионной;
• превосходными оптическими характеристиками;
• абразивной природой;
• способностью менять степени окисления, проявляя при этом и восстановительные и окислительные свойства.

Именно умение отдавать или принимать атомы кислорода делает его востребованным в качестве катализаторов химических реакций. В составе автомобильных нейтрализаторов они помогают снижению уровня загрязнения воздуха от вредных выбросов двигателей внутреннего сгорания. Превращают токсичную окись углерода в углекислый газ, а оксиды азота в газообразный азот.

Это ключевой элемент в производстве энергоэффективных компактных люминесцентных ламп и люминофорных порошков, используемых в светодиодных дисплеях и ЖК-экранах. В этой области ценится его способность излучать насыщенный свет желтовато-зеленого цвета под действием ультрафиолетового излучения. Благодаря люминофорам отображаемая картинка получается яркой и реалистичной. Они стабильны и долговечны, что немаловажно для работы электронных устройств.

Материалы на его основе присутствуют в твердооксидных топливных элементах, преобразующих химическую энергию в электрическую. Электромобили с аккумуляторными батареями на базе церия быстрее заряжаются и обеспечивают больший запас хода. Не менее востребовано соединение в производстве датчиков кислорода.

Гладкая и блестящая поверхность экрана смартфона и солнечных батарей – результат полировки стеклянной поверхности суспензией с частицами оксида церия. Она сохраняет устойчивость к царапинам даже с течением времени.

Сфера применения всех редкоземельных элементов действительно обширна: от электроники до актуальных возобновляемых источников энергии.