لماذا لا تزال هذه الأرض النادرة الحرجة لا يمكن استبدالها

وفقاً لبيانات حديثة من شركة أبحاث مقرها في المملكة المتحدة "أرجوس ميديا"ارتفع سعر اليتريوم من الأراضي النادرة في السوق الأوروبية من حوالي 6كيلوغرام في أوائل عام 2025 إلى 6كيلوغرام في أوائل عام 2025 إلى 850 كيلوغرام في 26 فبراير.، 2026 أعلى مستوى منذ أن أصبحت البيانات المقارنة متاحة في عام 2012.

لاحظت شركة يابانية تستخدم المواد الخام المعتمدة على اليتريوم، "من الصعب جدا استبدال هذه المواد ببدائل، ولم يكن هناك انخفاض واضح في أحجام المشتريات حتى الآن." تبين بيانات أخرى أن حوالي 65% من المواد التي تحتوي على اليتريوم أو منتجات أكسيد اليتريوم المستوردة إلى الولايات المتحدة.

اليتريوم المعدني هو معدن أبيض فضي فعال كيميائيًا يتم إنتاجه في المقام الأول عن طريق تقليل فلوريد اليتريوم مع الكالسيوم المعدني. يميل إلى الأكسدة في الهواء ، وفقدان براقته المعدنية.في ظل الظروف البيئيةيتوفر اليتريوم المعدني عادة في أشكال مثل Y2O3، YCl3، YH3، Y(OH) 3، والمركبات المتعددة.

من بين العناصر الأرضية النادرة ، يبرز اليتريوم لمجموعة واسعة من التطبيقات. يمكن استخدامه في ثنائيات إنبعاث الضوء (LEDs) ومعدات الليزر الطبية ،كمادة طلاء لمكونات معدات تصنيع أشباه الموصلات، وفي التطبيقات الدفاعية كمادة تعزز مقاومة حرارة محركات الطائرات.

يتم توزيع اليتريوم بشكل رئيسي في الصين والهند والولايات المتحدة والبرازيل وأستراليا. تحتفظ الصين بحوالي 220،000 طن من احتياطيات أكسيد اليتريوم الصناعية ،تمثل حوالي 43% من إجمالي العالم أكبر حصة عالميةداخل الصين، تقع مقاطعة جيانغسي في المرتبة الأولى في احتياطيات أكسيد اليتريوم بسبب رواسبها النادرة للأرض عالية اليتريوم.

في الوقت الحاضر ، يستخدم اليتريوم الأرض النادرة على نطاق واسع في المواد البلورية ، بما في ذلك جرانيت الألومنيوم اليتريوم (Y3Al5O12 ، YAG) ، اليتريوم أورتوفانادات (YVO4) بلورات واحدة ،و بلورات سيليكات اليتريوم (YSiO)من بينها الـ YAG هي بلورة شفافة صناعية خالية من اللون ذات صلابة عالية و نقطة انصهار عاليةوالخصائص الفيزيائية والكيميائية المستقرة أصبحت واحدة من أكثر مواد الكريستال الليزر استخداما على نطاق واسععادة ما يضيف الباحثون YAG بعناصر الأرض النادرة مثل Nd و Yb و Ce للحصول على منتجات مثل YAG المضغوط بالنيوديميوم و YAG المضغوط بالسيريوم ، وبالتالي توسيع نطاق تطبيقاتهم.

وبالإضافة إلى مواد الكريستال الليزر، لا يزال التطبيق الرئيسي للأرض النادرة في المواد المضيئة، وخاصة الفوسفور.الفوسفورات القائمة على اليتريوم تظهر قدرة قوية على امتصاص الضوء وكفاءة عالية في التحويل، مما يجعلها مناسبة لشاشات الكمبيوتر، وشاشات العرض المسطحة، والمصابيح الفلورسنتية ذات الثلاثة نطاقات، ومصابيح LED، وشاشات تكثيف الأشعة السينية.المنتجات الرئيسية الحالية تشمل الفوسفورات الثلاثية الألوان للإضاءة، الفوسفورات طويلة الأمد، والفوسفورات لعرض المعلومات.

يسمح نقطة انصهار Y2O3 العالية واستقرارها الحراري للحفاظ على أداء حمائي ممتاز في بيئات حفر البلازما لفترات طويلة ،مما يجعلها واحدة من أكثر المواد استخدامًا لحماية حفر البلازماأكبر ميزة لـ Y2O3 هي سرعة تفاعلها البطيئة في البلازما القائمة على الفلوروالذي يساعد على الحفاظ على استقرار سطح الطلاء خاصية تجعله واعدًا بشكل خاص للاستخدام في معدات الحفر 8 بوصة وأكبربالإضافة إلى ذلك، أكسيد اليتريوم هو مادة سيراميكية شفافة في نطاق الضوء المرئي مع انتقال الضوء العالي، مما يجعلها مناسبة للاستخدام كزجاج نافذة في معدات الحفر البلازما.

يقدم YAG ليس فقط استقرارًا كيميائيًا جيدًا وأداءً بصريًا ، بل يوفر أيضًا قوة ميكانيكية أعلى وسهولة معالجة مقارنةً بـ Y2O3.على الرغم من أن مقاومة حفر البلازما لـ YAG أقل قليلاً من مقاومة Y2O3، يمكن استخدامه كمادة نافذة مراقبة لمعدات غرف الحفر.

يمكن لـ YF3 أن تكون طبقة واقية أثناء حفر البلازما على أساس F ، مما يقضي على مزيد من الفلورية للمادة ويعتبر بديلاً محتملاً لـ Y2O3. عندما لا يتم تطبيق فولتاج التحيز ، فإن الجهد المستخدم في الحفرة يقلل من الجهد المستخدم في الحفرة.تفاعلات كيميائية بين مواد الطلاء وبلازما الفلوروكربون تهيمن، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات فلورايد دقيقة على سطح طلاء Y2O3. على النقيض من ذلك ، تحتفظ طلاءات YF3 بسلامة السطح ونظافة.

يظهر YOF استقرارًا حراريًا وكيميائيًا عاليًا ، ولا يزال مقاومًا للتحلل حتى تحت درجات حرارة عالية وبيئات حمضية / قاعية قوية.يعتبر مادة طلاء مقاومة للبلازما واعدة للغايةعلاوة على ذلك، فإن معامل التوسع الحراري لـ YOF يطابق بشكل وثيق مع معدل التوسع الحراري للألومنيوم. طلاءات YOF التي تم تحضيرها عن طريق الرش الحراري خالية تقريبًا من الشقوق وتشكل هياكل كثيفة بلورية عالية.

يستخدم أكسيد اليتريوم على نطاق واسع في التطبيقات الطبية الحيوية. على سبيل المثال، جزيئات النانو أكسيد اليتريوم، بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة،أثبتت فعاليتها كمواد وقائية وتستخدم على نطاق واسع في العلاجات المضادة للبكتيريا والسرطان، حماية الكبد، إعطاء الأدوية، أجهزة الاستشعار الحيوية، التصوير الحيوي، التصوير بالفلوروسانس، ومجالات طبية أخرى.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ (ميكرو كرات 90Y) أن تسافر مع تدفق الدم إلى أورام الكبد، وتدمرها بكفاءة من خلال انبعاثات الأشعة β.يمكنهم ضرب الأورام بدقة من الداخل.

صناعة الطيران والفضاء تتطلب مواد خفيفة الأداء الكربيد السيليكون الكربون المقوى بألياف الكربونوتلبي مركبات كربيد السيليكون هذه المتطلبات ولكنها تخضع للاكسدة في ظروف تشغيل عالية درجة الحرارةأحد الحلول يتضمن تطبيق طبقات وقائية من السيراميك على الركيزة. Researchers have used radio-frequency magnetron reactive sputtering to deposit Al₂O₃-Y₂O₃ coatings on Al-Y-coated surfaces and studied the oxidation behavior of Al₂O₃-Y₂O₃/Al-Y composite coatings at different temperatures and durationsأظهرت النتائج أن هذه الطلاءات تظهر مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.

في السنوات الأخيرة ، تم استخدام اليتروم الأرضية النادرة على نطاق واسع كإضافة في الصلب والسبائك غير الحديدية في مجال المعادن.يمكن أن تغير كميات ضئيلة من اليتريوم بشكل فعال محتوى الإدراج، الحجم، والشكل. المراحل الأرضية النادرة الناتجة تحسين بنية الحبوب، وقمع الفصل العنصر، وتحسين التوحيد المجهري الهيكلي، وتعزيز كثافة أفلام أكسيد السبائك.هذه التأثيرات تحسن بشكل كبير مختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية من سبائك مختلفة، بما في ذلك الخصائص الميكانيكية، والخصائص المغناطيسية، ومقاومة التآكل، والموصلات الكهربائية، وتلبية متطلبات الأداء للمواد الجديدة في مجال الطيران والفضاء والدفاع،ومجالات أخرى.

أصبح الموصلات الفائقة القائمة على اليتروم الأرضية النادرة تدريجيا عنصرًا مهمًا في الموصلات الفائقة عالية درجة الحرارة ، مما يجذب اهتمامًا بحثيًا واسعًا. بعد سنوات من التطوير ،أصبح YBCO مادة فائقة التوصيل الأساسية، على الرغم من أن تكنولوجيا تحضيرها لا تزال غير ناضجة نسبياً ، وهناك حاجة إلى مزيد من التحسينات في استقرار العملية والأداء للتسويق.تظهر هيدريدات الأرض النادرة فائقة التوصيل عند درجة حرارة الغرفة تحت ضغط مرتفع، والتي تفتح حقبة جديدة في أبحاث التوصيل الفائق للضغط العالي.قد أثارت اهتماما كبيرا في مجتمع أبحاث الموصلات الفائقة.

في خلايا وقود أكسيد الصلب، يستخدم اليتريوم عادة في مواد الأندود المسامية مثل Ni-(Zr،Y) O2-X، وتحقيق كفاءات تحويل الطاقة تزيد عن 60٪.

يمكن استخدام مسحوق النانو Y2O3 في مكثفات السيراميك المتعددة الطبقات. المواد الكهربائية القائمة على BaTiO3 المزودة بـ Y2O3 مناسبة لمكثفات السيراميك المتعددة الطبقات التي تحتوي على كهرباء النيكل ذات سمك أقل من 2 ميكرو مترا.

تظهر محلولات الصلب الثلاثية من CeO2-ZrO2 المضغوطة بالجزيئات النانوية Y2O3 أداءً ممتازًا كمحفزات تخزين الأكسجين في تحفيز الغاز العادم (مثل المحفزات ثلاثية الاتجاه).

• تطور وتطبيقات اليتريوم الأرضية النادرة، كلية علوم المواد والهندسة، جامعة شينيانغ للتكنولوجيا، تقارير المواد
• وين يورو. إعداد وتوصيف أرض نادرة يتريوم سولز وأكسيدات مسحوق، جامعة جيانغشي للعلوم والتكنولوجيا، أطروحة الماجستير
• ليو تشيلي. التحضير القابل للسيطرة وتوصيف مسحوقات النانو أكسيد اليتريوم، جامعة شانغهاي البوليتكنيك، أطروحة الماجستير
• الشبكة الصينية للبارود (محررة من قبل بينغ أن)