Оксид иттрия: функциональный материал из редкоземельных элементов с исключительными свойствами и разнообразными областями применения
2026-01-09
Оксид иттрия (химическая формула Y₂O₃), как ключевой оксид среднетяжелых редкоземельных элементов, занимает незаменимое стратегическое положение во многих высокотехнологичных областях, таких как передовое производство, электроника, аэрокосмическая промышленность и биомедицина, благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. Будучи крупнейшим в мире производителем и поставщиком оксида иттрия, Китай оказывает непосредственное влияние на развитие своей промышленности, обеспечивая стабильное функционирование глобальной высокотехнологичной производственной цепочки.
I. Основные физико-химические свойства оксида иттрия
Свойства оксида иттрия включают как физические, так и химические характеристики, которые в совокупности определяют его разнообразную область применения. Основные параметры и характеристики следующие:
(I) Основные физические свойства
При комнатной температуре и давлении оксид иттрия представляет собой белый или слегка желтоватый кристаллический порошок с кубической кристаллической структурой. Его основные физические параметры превосходны: молекулярная масса 225,81 г/моль, теоретическая плотность приблизительно 5,01 г/см³, температура плавления 2410-2430℃ и температура кипения 4300℃, что свидетельствует об исключительно высокой термической стабильности. Эта высокая термическая стабильность позволяет ему сохранять структурную стабильность в условиях экстремально высоких температур, обеспечивая фундаментальную гарантию для применения при высоких температурах.
Оптические свойства являются одним из наиболее выдающихся свойств оксида иттрия. Он обладает широким диапазоном оптической прозрачности, с коэффициентом пропускания, превышающим 80% в видимом диапазоне света, и чрезвычайно низкими оптическими потерями, особенно в диапазоне длин волн 200-8000 нм. Одновременно его показатель преломления достигает 1,89 на длине волны 1050 нм. Кроме того, оксид иттрия имеет низкую энергию фононов, что эффективно подавляет нерадиационные переходы и значительно повышает эффективность люминесценции.
С точки зрения тепловых и механических свойств, оксид иттрия демонстрирует превосходные характеристики. Его теплопроводность достигает 27 Вт/(м·К) при 300 К, что облегчает теплопроводность и рассеивание; его коэффициент теплового расширения составляет 7,5 × 10⁻⁶/℃ (25-1000℃), что демонстрирует высокую стабильность фазовых переходов. При температуре ниже 2200℃ он остается в кубической фазе без двулучепреломления, переходя в гексагональную фазу только при температуре выше 2200℃. Его твердость по шкале Мооса составляет 6-7, что обеспечивает достаточную механическую прочность для удовлетворения различных требований к формованию и обработке.
(II) Ключевые химические свойства
Оксид иттрия обладает чрезвычайно высокой химической стабильностью и превосходной коррозионной стойкостью. Он нерастворим в воде и щелочных растворах, но может медленно растворяться в сильных неорганических кислотах, таких как соляная кислота, азотная кислота и серная кислота, образуя соответствующие соли иттрия. Важно отметить, что он легко поглощает углекислый газ и влагу из воздуха, что приводит к его деградации; поэтому для обеспечения стабильности характеристик требуется герметичное хранение. С точки зрения химической активности, оксид иттрия может выступать в качестве легирующей добавки для образования стабильных композитных оксидов с различными оксидами, а также может координироваться с ионами редкоземельных элементов и ионами переходных металлов для регулирования функциональных свойств материалов. Кроме того, оксид иттрия обладает определенной способностью к хранению кислорода, что дает ему уникальное преимущество в области катализа.
(III) Классификация спецификаций и связанные с этим различия в свойствах
В зависимости от чистоты и морфологии оксид иттрия демонстрирует незначительные различия в свойствах, подходящие для различных сценариев применения. Основные уровни чистоты, поставляемые в производстве, составляют 99,9%, 99,99% и 99,999%. Более высокая чистота указывает на меньшее содержание примесей, лучшую оптическую чистоту и электрическую стабильность. Оксид иттрия сверхвысокой чистоты обладает превосходным показателем преломления и пропусканием, что делает его пригодным для высокотехнологичных применений, таких как полупроводники и лазерные кристаллы. Наноразмерные порошки также могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с морфологией. Наноразмерный оксид иттрия имеет большую удельную площадь поверхности и высокую поверхностную активность, что значительно повышает каталитическую активность и эффективность реакции.
II. Основные области применения оксида иттрия
Области применения оксида иттрия в значительной степени зависят от его основных свойств, таких как высокая термическая стабильность для высокотемпературных конструкционных материалов, превосходные оптические свойства, поддерживающие флуоресцентные и лазерные материалы, а также хорошая совместимость с легирующими добавками, способствующая развитию функциональных электронных материалов. В настоящее время его применение охватывает множество стратегических областей, таких как электронная информация, аэрокосмическая промышленность, биомедицина и новые источники энергии, при этом на электронную керамику и люминофоры для светодиодов приходится более 65%.
(I) Электронная информация и области отображения
В технологиях отображения оксид иттрия, благодаря своим превосходным оптическим свойствам и характеристикам легирования, стал основным сырьевым материалом для флуоресцентных материалов. Он широко используется в кинескопах цветных телевизоров, люминесцентных лампах, светодиодных и мини/микросветодиодных устройствах подсветки, эффективно улучшая цветопередачу и яркость отображаемого изображения. Благодаря широкой области оптической прозрачности и низким оптическим потерям, оксид иттрия может также использоваться для производства высококачественного оптического стекла и материалов для инфракрасных окон, применяемых в таких областях, как волоконно-оптическая связь и лазерные оптические компоненты, повышая эффективность и стабильность светопропускания.
В области электронной керамики оксид иттрия является важным легирующим материалом для многослойных керамических конденсаторов (MLCC) и тонкопленочных конденсаторов. Он может модулировать диэлектрические свойства керамики, улучшая диэлектрическую постоянную и напряженность пробивного поля, что отвечает требованиям миниатюризации и высокочастотной работы электронных компонентов. Одновременно оксид иттрия, как диэлектрический материал с высокой диэлектрической проницаемостью, может использоваться в затворном диэлектрическом слое современных интегральных схем, способствуя улучшению характеристик полупроводниковых устройств.
(II) Высокотемпературные структуры и аэрокосмические материалы
Высокая термическая стабильность и стабильность легирования оксида иттрия делают его ключевым компонентом высокотемпературных конструкционных материалов. В циркониевой керамике оксид иттрия выступает в качестве основного стабилизатора, подавляя фазовое превращение из тетрагональной в моноклинную фазу и сопутствующее объемное расширение, обеспечивая упрочнение за счет фазового превращения. Это приводит к получению материалов, обладающих как высокой прочностью, так и высокой ударной вязкостью, широко используемых в компонентах авиационных двигателей, стоматологических реставрационных материалах и высокотемпературных режущих инструментах. Добавление оксида иттрия к керамике на основе нитрида кремния значительно повышает термостойкость и высокотемпературную прочность материала, что делает его пригодным для производства высокотемпературных керамических компонентов двигателей и режущих инструментов. В процессах сварки в аэрокосмической отрасли электроды из иттрий-вольфрама, легированные оксидом иттрия, позволяют создавать дуги с большой глубиной проплавления и длинными тонкими пучками, удовлетворяя требованиям сварки специальных материалов. Добавление оксида иттрия к иттрий-магниевым сплавам позволяет очистить расплав, улучшить микроструктуру, повысить прочность и термостойкость сплава, а также снизить вес, что делает его пригодным для изготовления оснований лопаток турбин авиационных двигателей и несущих конструктивных элементов космических аппаратов. Кроме того, стабилизированный оксидом иттрия оксид циркония является идеальным компонентом для термобарьерных покрытий, применяемых к высокотемпературным компонентам авиационных двигателей для повышения их термостойкости и срока службы.
(III) Лазерные и сверхпроводящие материалы
Высокая теплопроводность и низкая энергия фононов оксида иттрия делают его превосходным материалом для лазерных кристаллов. Кристаллы на основе оксида иттрия, легированные ионами редкоземельных элементов, такими как Nd³⁺ и Yb³⁺ (например, иттрий-алюминиевый гранат, YAG), могут быть использованы для изготовления мощных твердотельных лазеров, применяемых в промышленной резке, медицинской хирургии и военном оружии направленной энергии. Высокая теплопроводность эффективно решает проблему рассеивания тепла в лазерной среде, повышая выходную мощность и стабильность лазера. В области сверхпроводящих материалов оксид иттрия, как буферный слой, может быть эпитаксиально выращен на металлических подложках для увеличения критической плотности тока сверхпроводящих материалов.
(IV) Биомедицинская и ядерная энергетика
Оксид иттрия является идеальным радионуклидом для клинического лечения. Микросферы, несущие иттрий-90, могут быть точно доставлены в печеночную артерию посредством сосудистого вмешательства для точного лечения опухолевых очагов, достигая «имплозии» опухоли. Кроме того, иттрий-90 может использоваться в таких ситуациях, как перерезание нервов, вызывающих боль в спинном мозге, и синовэктомия при лечении ревматоидного артрита. Одновременно с этим, биосовместимость и оптические свойства оксида иттрия также обеспечивают ему потенциальную ценность в таких областях, как биовизуализация и маркировка для защиты от подделок.
В ядерной энергетике оксид иттрия может использоваться в качестве подложки для затвердевания актинидов при витрификации высокоактивных радиоактивных отходов. Его высокая химическая стабильность позволяет эффективно фиксировать радионуклиды, снижая риск ядерной утечки. Более того, ожидается, что экспериментальное применение стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония в оболочках ядерного топлива и высокотемпературных датчиках станет новым направлением промышленного роста. (V) Катализ и новые энергетические области
* Способность оксида иттрия накапливать кислород делает его ключевым компонентом трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов для очистки автомобильных выхлопных газов, способствуя преобразованию оксида углерода (CO), углеводородов (HC) и оксидов азота (NOx) и повышая эффективность очистки выхлопных газов. Одновременно с этим, его высокая удельная площадь поверхности и поверхностная активность делают его подходящим в качестве носителя катализатора в химических реакциях, таких как синтез этана из оксида углерода и водорода, повышая селективность реакции и скорость превращения.
* В области новых энергетических областей стабилизированная оксидом иттрия циркониевая керамика является ключевым электролитным материалом для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), обеспечивая эффективную и стабильную работу топливных элементов. Кроме того, оксид иттрия также используется в люминесцентных материалах для солнечных элементов, позволяя преобразовывать ближний инфракрасный свет в видимый свет и повышая эффективность использования солнечной энергии.
III. Система гарантий сотрудничества
(I) Стабильное качество
Используя преимущества редкоземельных ресурсов города Баотоу, Внутренняя Монголия, Китай, мы обеспечиваем безопасность ваших исследований и разработок, а также производства. Будучи крупным центром мировой редкоземельной промышленности, город Баотоу обладает беспрецедентными запасами редкоземельных ресурсов, на долю которых приходится почти 90% доказанных запасов страны, что гарантирует чистоту и стабильность поставок ресурсов из источника.
Весь производственный процесс проводится в чистой среде и контролируется на всех этапах с использованием такого оборудования, как лазерные анализаторы размера частиц, анализаторы площади поверхности BET, рентгенодифракционный анализ (XRD) и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), для обеспечения однородности и стабильности партий продукции.
(II) Профессиональные индивидуальные технические услуги
Наша техническая команда может предоставить персонализированные решения, основанные на потребностях клиента (например, конкретный размер частиц, кристаллическая структура и сценарии применения), предлагая рекомендации по тестированию и поддержку в подготовке отчетов, чтобы помочь клиентам быстро проверить ценность продукта.
Мы создали круглосуточный механизм оперативного реагирования для эффективного удовлетворения потребностей клиентов. Мы уделяем приоритетное внимание своевременности обслуживания и качеству обслуживания клиентов, гарантируя, что каждая обратная связь получает своевременное и профессиональное внимание и обработку. После отправки запроса любым способом, например, через онлайн-сообщение или электронную почту, с вами свяжется персональный менеджер в течение 24 часов.
IV. Контактная информация
Название компании: Inner Mongolia Lanthanum-Cerium Rare Materials Technology Co., Ltd.
Адрес компании: Здание B1, высокотехнологичная промышленная база, улица Алатанхан, зона высокотехнологичных редкоземельных материалов, город Баотоу, Автономный район Внутренняя Монголия
Тел.: 13734725059 / 15548127418
Эл. почта: lacenrare@lacenrare.com Запросы о сотрудничестве: Для тестирования образцов, технического обмена или оптовых закупок, пожалуйста, свяжитесь с нами указанными выше способами. Мы ответим в течение 24 часов и предоставим индивидуальное обслуживание.
