Nd-Y-Ce-Fe-B 高豐度混合稀土永磁退火過(guò)程顯微組織和磁性能的演變

領(lǐng)域：磁性材料

題目：

Microstructure and magnetic performance of Nd-YCe-Fe-B sintered magnets after annealing

團(tuán)隊(duì)：浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院嚴(yán)密教授團(tuán)隊(duì)

期刊：Rare Metals（Impact Factor:4.003）2 區(qū)

進(jìn)展：

稀土是我國(guó)寶貴的戰(zhàn)略資源。稀土永磁Nd-Fe-B 是最主要的稀土應(yīng)用領(lǐng)域，年消耗我國(guó)稀土用量近一半，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。使用高豐度稀土Ce、La 和Y 部分取代Nd，制備低成本高性能高豐度稀土永磁，是近年來(lái)永磁材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)稀土資源平衡利用具有重要意義。最新研究發(fā)現(xiàn)，YCe 共取代是制備高溫度穩(wěn)定性Nd-Y-Ce-Fe-B混合稀土永磁體的有效途徑。但是，在燒結(jié)磁體制備過(guò)程中，不同稀土元素的擴(kuò)散遷移規(guī)律不同，可能會(huì)對(duì)磁性能產(chǎn)生較大影響。

退火已被廣泛認(rèn)為是改善Nd-Fe-B 磁體微觀組織和增強(qiáng)矯頑力的重要途徑。然而，在Nd-Y-Ce-Fe-B 磁體中不同稀土元素的擴(kuò)散行為各異，退火對(duì)磁性能的影響更加復(fù)雜。本工作通過(guò)對(duì)比研究燒結(jié)態(tài)和退火態(tài)的50wt%Y-Ce 共取代磁體，發(fā)現(xiàn)退火使剩磁從1.17T 提高到1.20T，同時(shí)矯頑力從612.9kA·m-1提高到660.7kA·m-1，最大磁能積從242.0kJ·m-3提高到263.5kJ·m-3。研究發(fā)現(xiàn)，退火過(guò)程中Y/Nd 優(yōu)先進(jìn)入RE2Fe14B 主相，而Ce 更易富集于REFe2晶界相。這種元素?cái)U(kuò)散行為提高了退火態(tài)Nd-Y-Ce-Fe-B 磁體的本征磁性能（包括居里溫度TC，飽和磁極化強(qiáng)度JS，磁晶各向異性場(chǎng)HA），從而導(dǎo)致剩磁的異常提升。本工作發(fā)現(xiàn)稀土元素Nd/Y/Ce 的不同擴(kuò)散行為會(huì)顯著影響磁體的內(nèi)稟和外稟磁性能，為制備高性能2:14:1 型混合稀土永磁提供了新的途徑。

在鈰基非晶合金中摻雜釔制備出自然條件下自發(fā)變色的金屬材料

領(lǐng)域：金屬材料

題目：

Regulated color-changing metallic glasses

團(tuán)隊(duì)：中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心極端條件物理實(shí)驗(yàn)室的博士研究生王朋飛（導(dǎo)師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員），聯(lián)合中科院物理研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和楊伊萬(wàn)格利斯達(dá)浦金野大學(xué)科研人員

期刊：Journal of Alloys and Compounds（impact factor:5.3）2 區(qū)

進(jìn)展：

顏色是商品外觀設(shè)計(jì)的重要屬性。彩色的電子產(chǎn)品金屬外殼不僅滿足了人們的審美需求，也增加了商品的附加價(jià)值。電化學(xué)沉積是目前廣泛應(yīng)用的金屬合金表面著色技術(shù)，其顏色來(lái)自于由表面氧化層厚度所決定的可見光干涉。因?yàn)樵撗趸瘜拥暮穸仍诋a(chǎn)品的使用過(guò)程中不會(huì)改變，所以這項(xiàng)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品顏色在使用過(guò)程中是固定的。本研究發(fā)現(xiàn)了一種可以在自然條件下自發(fā)改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復(fù)重現(xiàn)顏色，且在紫外光下具有熒光效果。這種金屬材料的可以自發(fā)改變顏色特性來(lái)自于該合金在室溫條件下持續(xù)且不中斷的自發(fā)氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學(xué)活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結(jié)構(gòu)中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來(lái)的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過(guò)在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其變色速率的調(diào)節(jié)。

可激活稀土近紅外熒光比率納米探針

領(lǐng)域：納米材料

題目：

Activatable Rare Earth Near-Infrared-II Fluorescence Ratiometric Nanoprobes

團(tuán)隊(duì)：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)納米技術(shù)與納米仿生學(xué)院

期刊：Nano Lett（impact factor:11.2）1 區(qū)

進(jìn)展：

合理設(shè)計(jì)高效的鑭摻雜降移納米粒子（DSNPs）引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，由于復(fù)雜的能量遷移過(guò)程，在多個(gè)Ln3+摻雜體系中，能量損失是不可避免的。本研究巧妙地設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的NaErF4@NaYF4@NaYF4:10%Nd@NaYF4 DSNP，通過(guò)調(diào)節(jié)NaYF4緩沖層來(lái)限制Er3+和Nd3+之間的離子間能量遷移，用最外層NaYF4鈍化表面缺陷。在808 nm 激發(fā)下，制備的DSNPs 表現(xiàn)出兩種強(qiáng)烈的近紅外II 熒光發(fā)射，Er3+為1525 nm，摻雜Nd3+為1060 nm。此外，將有機(jī)染料A1094 偶聯(lián)到DSNP 表面，通過(guò)有效的F?rster 共振能量轉(zhuǎn)移來(lái)猝滅1060 nm 的發(fā)射，同時(shí)保留1525nm 的發(fā)射，制備了一種新型比例納米探針NaErF4@NaYF4@NaYF4:10%Nd@NaYF4@A1094。這些可激活的比率納米探針被用于快速和靈敏的檢測(cè)過(guò)氧亞硝酸鹽的體內(nèi)。

鑭系上轉(zhuǎn)換微激光

領(lǐng)域：發(fā)光材料

題目：

Lanthanide Upconverted Microlasing:Microlasing Spanning Full Visible Spectrum to Near-Infrared under Low Power，CW Pumping

團(tuán)隊(duì)：北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，稀土材料化學(xué)與應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

期刊：Small（impact factor:13.3）1 區(qū)

進(jìn)展：

激光的小型化應(yīng)用在超密集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和生物傳感方面，但需要更大的泵浦功率來(lái)達(dá)到激光閾值，以克服隨著諧振腔尺寸的減小而增加的光學(xué)損耗。本研究用Yb3+/Tm3+的WGM 模式摻雜上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）與微腔（≈5 μm）耦合，以實(shí)現(xiàn)超低閾值上轉(zhuǎn)換激光在800 nm，激發(fā)影響低至4 W cm-2。連續(xù)波上轉(zhuǎn)換激光，品質(zhì)因數(shù)的103，可以保持穩(wěn)定超過(guò)6 h。采用相同的WGM腔體設(shè)計(jì)，獲得了從Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+摻雜的全可見光譜超低閾值上轉(zhuǎn)換微激光器。這些上轉(zhuǎn)換微激光器在低功率CW 980 nm 激光器下工作，將使其在生物傳感和成像領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

離子吸附稀土尾礦中稀土元素的選擇性浸出

領(lǐng)域：稀土回收

題目：

Selective Leaching of Rare Earth Elements from Ion-Adsorption Rare Earth Tailings:A Synergy between CeO2Reduction and Fe/Mn Stabilization

團(tuán)隊(duì)：中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

期刊：Environ Sci Technol（impact factor:9）1 區(qū)

進(jìn)展：

對(duì)稀土元素需求的不斷增長(zhǎng)推動(dòng)了從二次資源特別是稀土尾礦中經(jīng)濟(jì)有效地回收稀土新策略的發(fā)展。從離子吸附稀土尾礦中回收稀土的最大挑戰(zhàn)是鈰（Ce）的不完全萃取和鐵（Fe）、錳（Mn）的浸出。本文創(chuàng)新性地提出了以單質(zhì)硫（S）為還原劑，將不溶性CeO2轉(zhuǎn)化為可溶性Ce2（SO4）3，將鐵錳氧化物轉(zhuǎn)化為惰性FeFe2O4和MnFe2O4尖晶石礦物的還原與穩(wěn)定協(xié)同過(guò)程。在400℃焙燒后，97.0%的Ce 在稀硫酸中溶解，F(xiàn)e 和Mn 的浸出率分別為3.67%和23.3%。熱力學(xué)分析表明，體系中中間體MnSO4和FeS 間接還原了CeO2。密度泛函理論計(jì)算表明，F(xiàn)e（II）和Mn（II）具有相似的外部電子排布和配位環(huán)境，在FeFe2O4的FeO6八面體結(jié)構(gòu)中，Mn（II）比Ce（III）更適合取代Fe（II）。對(duì)浸出過(guò)程的進(jìn)一步研究表明，0.5 mol L-1H2SO4的浸出率為97.0%。該研究為從尾礦或二次資源中通過(guò)控制礦物相變選擇性回收稀土提供了一種有前景的策略。