稀土材料在纳米材料中的应用与研究现状

纳米材料在包装中的研究现状

纳米是一种长度计量单位，翻译成英文是“nanometer”，是微观世界的单位长度。纳米技术是诞生于20世纪80年代末的新兴技术，是研究结构尺寸为1～100nm的物质的工程技术。作为一种新兴技术，纳米科技受到广泛的关注。纳米技术已经在物理、医药、化工、电子科技、材料制造、能源与环境、生物科技、农业开发等领域展开。

如今，随着纳米技术在科技领域越来越活跃，也广泛地应用到了包装领域中。纳米技术作为包装领域的新兴技术，研究其在包装中的应用，能够推动包装工业快速发展。纳米材料相比于普通材料，大大增强了食品的保鲜期限，满足了消费者对食品新鲜程度的需求，纳米包装材料还减小了物品在运输当中的安全隐患，有些纳米材料也应用在包装机械的部件中。因此，研究纳米材料在包装领域的应用，能改善包装领域的局限，完善包装领域的不足，满足人们的需求，方便人们的生活。

纳米包装材料

纳米包装材料是指通过纳米技术将分散相尺寸为1～100nm的纳米颗粒或晶体，与其他包装材料通过纳米合成、纳米添加、纳米改性等方式加工成为具备纳米结构、纳米尺度及特异功能的新材料。纳米包装则是指应用纳米技术，采用纳米复合包装材料，使包装具有超级功能或奇异特性的一类包装总汇。纳米包装改变了传统包装技术，通过有效地利用原子、分子赋予材料的新特性，改变包装材料的功能从而满足特种包装的需求。与传统包装材料相比，纳米包装材料具有良好的机械性、优异的物理化学性能、优良的加工性能以及环保性能。

纳米材料具有稳定性、可塑性、阻隔性，能够杀菌消毒、去除异味、降低食物中营养物质受自身酶的分解和空气氧化的程度，有效地保持了包装食品的新鲜度，延长了包装食品的保质期，同时可以降低食品中营养成分的流失。

1.纳米抗菌包装材料

纳米抗菌薄膜是在聚烯烃薄膜中加入无机纳米抗菌剂和增效剂，利用金属离子作用和光催化作用，使菌体变性或沉淀，遇水还可对细菌发挥更大的杀伤力，其吸附力和渗透力很强，此包装材料广泛应用于液体奶、饮料等无菌包装中。在尼龙66中掺入一种特殊的纳米黏土复合材料，改性后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的杀伤效果，同时降低了生产成本，目前应用于食品等高档包装薄膜的生产。

龙源期刊网

纳米材料的国内外研究现状及应用

作者：段利利

来源：《山东工业技术》2015年第23期

摘 要：纳米材料是当今非常热门的新型材料。本文系统阐述了纳米材料的研究现状、未来发展趋势及其应用。

关键词：纳米材料；研究现状；发展现状；应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.23.198

0 引言

自从人类能够认识世界，从尺寸角度讲，人类文明史的发展过程可分为模糊（产业革命之前）时期，毫米时期（20世纪初的产业革命）、微观和纳米时代（20世纪40年代以来）[1]。20世纪80年代初以来，德国的科学家格雷特[2]提出的纳米结晶材料的概念，是人工制造纳米结晶史上，首次研究其系统的不同物理性质。纳米材料，在世界各国的受人瞩目。纳米材料，其特征是尺寸大小通常在1 ～ 100nm的固体材料的微粒子。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次，是交叉学科跨世纪的战略科技领域。

1 国内外研究现状

1980年代以后，纳米材料的研究迅速发展。这个过程分类方法有很多，按内容特点有3个阶段：第一阶段，1990年之前为止，只是探索制造各种材料纳米粒粉，探索纳米材料不同于传统材料的特殊的性能。纳米粒子和纳米块结构的研究，是80年代末开始的。研究对象一般只停留在单一材料和单相材料。纳米晶一般都指的是这类材料。第2阶段是1990年到1999年，人们已经把焦点转移到纳米材料的物理、化学、机械性能，从而开发纳米复合材料。纳米复合材料是将不同纳米粒子之间或者和传统材料复合，并发展到复合纳米膜层。探究纳米复合材料合成的方法已经成为这个阶段的主导。第三阶段，自1994年以来人工组装的纳米结构材料的合成系统越来越受到关心、新焦点。国际上称这种材料为纳米组装材料。

纳米研究的第1阶段到第3阶段，从颗粒到纳米管，纳米材料的研究，再到组装纳米材料。与此同时，在基础研究和应用研究并行发展的新的情况下，纳米材料的应用成为了科学家们关注的焦点。迄今为止，研究系统设计、组装纳米粒子和高性能纳米结构材料的合成与性改，改进了传统材料和涂层材料，对纳米颗粒性改与表面涂层的研究取得了惊人的进步，应用前景更加扩大。 龙源期刊网

稀土资源应用与研究综述

稀土在地壳中的的含量并不稀少，只是较为分散，包括17中元素：镧、铈、镨、钕、钐、鉅、铕、钆、镝、锬、铥、镱、镥、钇、铒、铽、钪。目前，开发利用的稀土资源主要有五种：氟碳铈矿、离子吸附型稀土矿、独居石稀土矿、磷钇矿和磷灰石矿，前四种矿占世界稀土产量的 95％以上，主要集中于中国、澳大利亚、俄罗斯、美国、巴西、印度、加拿大等国。

1、稀土资源的应用领域

1889年，奥地利人用硝酸钍加入少量稀土制造汽车灯纱罩的技术在德国获得制造发明专利，从此开始了稀土在工业上的应用，现在稀土资源的应用，总的来说有传统和新材料两个领域。

在传统领域，稀土主要用于冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷。稀土制成稀土镁硅铁合金作为改性剂用来生产球墨铸铁、铸件，钢稀土铸铁已被广泛用于火车、钢轨、汽车部件、各种仪器设备、油气管道和兵器等的制造。利用稀土原子具有可变的配位数的性质制成的广型分子筛作为石油裂化催化剂，提高轻质油的产率，提高裂解炼油装置的能力。另外，稀土还用于制作汽车尾气净化催化剂、合成橡胶催化剂、化工催化剂、塑料热稳定剂和稀土油漆催干剂等化工领域。稀土用于玻璃抛光澄清，脱色，染色以及陶瓷颜料和釉料等。镨元素在此部门应用较多，它广泛用于建筑陶瓷和日用陶瓷玻璃中。

在新材料领域，稀土元素丰富的光学、电学和磁学特性得到十分广泛的应用。高新科技新材料中稀土用量虽然很少但产值很高。稀土元素独特的磁性能，可以制造现代工业和科学技术发展需要的各类磁性材料，特别是稀土永磁材料，它的磁能级要高出４—10倍，目前磁性能最好的是钕铁硼永磁材料，被誉为“永磁之王”，钕铁硼永磁材料已广泛应用于全球支柱产业和其他高新技术产业。稀土发光材料具有吸收能力强，转换率高的特点，可发射从紫外线到红外线的光谱，在可见光区有很强的发射能力，且物理性能稳定，已被广泛应用于计算机显示器、彩色电视显像管、三基色节能灯以及医疗设备等方面。此外，稀土上转换发光材料，广泛用于红外探测、军用夜视仪等方面，稀土长余辉材料具有白天吸收阳光夜晚自动发光的特点，夜间节能是它的主要应用方向。特别的，近来稀土无机电致发光显示器件在军事上的应用也引起了人们的关注。镧玻璃具有高折射、低色散的良好光学稳定性，广泛应用于各种透镜和镜头材料，另外，镧玻璃还以在核辐射下保持透明，不变色的特点被用于军事上和电视工业。稀土储氢材料主要用于镍氢电池的阴极材料，这与传统材料的镍镉电池相比其能量密度提高２倍，无污染，可能成为未来绿色交通电动汽车的动力源。另外，还有稀土超导材料，被制作成超导磁体而用于磁悬浮列车。稀土核材料，在防原子辐射的军事光仪器等方面的应用潜力无限。

1 / 8

学 年 论 文

稀土发光材料的研究现状与应用

材化 092 班 …指导老师：….

(陕西科技大学材料科学与工程学院 陕西 西安 710021）

摘 要 稀土元素包括元素周期表中的镧系元素(Ln)和钪(Sc)、钇(Y)，共17个元素。由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁产生的丰富的吸收和发射光谱，使其在发光材料中具有广泛的应用。稀土元素的特殊原子结构导致它们具有优异的发光特性，用于制造发光材料、电光源材料和激光材料，其合成的发光材料充分应用在照明、显示、医学、军事、安全保卫等领域中。稀土元素在我国的储量丰富，约占全世界的40%。本文综述了稀土发光材料的发光机理、发光特性、化学合成方法、主要应用领域以及稀土矿藏的开采方面存在的问题，并预测了今后深入研究的方向。

关键词 稀土，发光材料, 应用

Current Research and Applications of rare earth luminescent

materials

Abstract Rare earth elements, including the lanthanides (Ln) and scandium (Sc) ,

yttrium (Y)of the periodic table, a total of 17 elements. a plenty of absorption and

emission spectra in the light-emitting materials produced by the 4f electrons of rare

earth ions transiting between different energy levels lead to a wide range of

applications of rare earth luminescent materials. Special atomic structure of rare earth