چرا این زمین نادر حیاتی غیر قابل تعویض باقی می ماند؟

بر اساس داده های اخیر شرکت تحقیقاتی Argus Media در انگلستان،قیمت یتریوم زمین های نادر در بازار اروپا در 26 فوریه از حدود 6 کیلوگرم در اوایل سال 2025 به 6 کیلوگرم در اوایل سال 2025 به 850 کیلوگرم در هر کیلوگرم افزایش یافت، 2026 ‬ بالاترین سطح از زمانی که داده های قابل مقایسه در سال 2012 در دسترس بود.

یک شرکت ژاپنی که از مواد خام مبتنی بر یتریوم استفاده می کند، گفت: "به شدت دشوار است که این مواد را با جایگزین ها جایگزین کنیم و تا کنون هیچ کاهش مشخصی در حجم خرید وجود ندارد." اطلاعات ديگر نشان مي دهد که تقريباً 65 درصد مواد حاوی يتريوم يا محصولات اكسيد يتريوم وارد شده به ايالات متحده از ژاپن مي آيد.

یتریوم فلزی یک فلز سفید نقره ای است که به طور عمده با کاهش فلورید یتریوم با کلسیم فلزی تولید می شود. این فلز در هوا اکسید می شود و درخشش فلزی خود را از دست می دهد.در شرایط محیطییتریوم فلزی معمولاً در فرم هایی مانند Y2O3، YCl3، YH3، Y(OH) 3 و ترکیبات بین فلزی وجود دارد.

در میان عناصر نادر زمین، یتریوم به دلیل طیف گسترده ای از کاربردهایش برجسته است.به عنوان یک ماده پوشش دهنده برای قطعات تجهیزات تولید نیمه هادی، و در کاربردهای دفاعی به عنوان ماده ای که مقاومت گرما موتورهای هواپیما را افزایش می دهد.

یتریوم عمدتاً در چین، هند، ایالات متحده، برزیل و استرالیا توزیع می شود. چین حدود 220،000 تن ذخایر اکسید یتریوم صنعتی را در اختیار دارد.در حدود 43 درصد از کل جهان را تشکیل می دهددر داخل چین، استان جیانگسی در ذخایر اکسید یتریوم به دلیل ذخایر زمین های نادر یتریوم زیاد است.

در حال حاضر، یتریوم خاک نادر به طور گسترده ای در مواد کریستالی استفاده می شود، از جمله یتریوم آلومینیوم گرنت (Y3Al5O12، YAG) ، یتریوم ارتووانادات (YVO4) ،و کریستال های سیلیکات اتریوم (YSiO)از جمله یاق یک کریستال شفاف مصنوعی بی رنگ با سختی بالا، نقطه ذوب بالا،و خواص فیزیکی و شیمیایی پایدار شده است یکی از گسترده ترین مواد کریستال لیزر استفاده شده استمحققان معمولا YAG را با عناصر نادر زمین مانند Nd، Yb و Ce برای به دست آوردن محصولات مانند YAG نودیمیوم و YAG سیریوم استفاده می کنند و در نتیجه دامنه کاربرد آنها را گسترش می دهند.

فراتر از مواد کریستالی لیزر، کاربرد اصلی یتریوم زمین های نادر در مواد لیمنسنت، به ویژه فسفر باقی می ماند.فسفرها مبتنی بر یتریوم دارای ظرفیت جذب نور قوی و بهره وری تبدیل بالا هستند، که آنها را برای مانیتورهای کامپیوتر، صفحه نمایش های تخت، لامپ های فلورسنت سه باند، LED ها و صفحه نمایش های تقویت اشعه ایکس مناسب می کند.محصولات اصلی فعلی شامل فوسفورهای سه رنگ برای روشنایی است، فوسفورهای طولانی مدت و فوسفورها برای نمایش اطلاعات.

نقطه ذوب و ثبات حرارتی بالا Y2O3 به آن اجازه می دهد تا عملکرد محافظتی عالی را در محیط های حکاکی پلاسما برای مدت طولانی حفظ کند.که آن را به یکی از گسترده ترین مواد مورد استفاده برای حفاظت از گاز پلاسما تبدیل می کندبزرگترین مزیت Y2O3 سرعت واکنش آهسته آن در پلاسمای مبتنی بر فلور است.که به حفظ ثبات سطح پوشش کمک می کند یک خاصیت است که آن را به ویژه برای استفاده در تجهیزات حکاکی 8 اینچی و بزرگتر امیدوار کننده می کندعلاوه بر این، اکسید اتریوم یک ماده سرامیکی شفاف در محدوده نور قابل مشاهده با انتقال نور بالا است، که آن را برای استفاده به عنوان شیشه پنجره در تجهیزات حکاکی پلاسما مناسب می کند.

YAG نه تنها ثبات شیمیایی و عملکرد نوری خوبی را ارائه می دهد بلکه همچنین در مقایسه با Y2O3 ، قدرت مکانیکی بالاتر و پردازش آسان تری را ارائه می دهد.اگر چه مقاومت یاقوت در برابر برآمدگی پلاسما کمی کمتر از Y2O3 است، می تواند به عنوان یک ماده پنجره مشاهده برای تجهیزات اتاق حکاکی استفاده شود.

YF3 می تواند به عنوان یک لایه محافظ در هنگام حکاکی پلاسمایی مبتنی بر F عمل کند و فلورایداسیون بیشتر مواد را سرکوب کند و به عنوان یک جایگزین بالقوه برای Y2O3 در نظر گرفته می شود.واکنش های شیمیایی بین مواد پوشش و پلاسمای فلورو کربن غالب هستند، که منجر به تشکیل ذرات فلوراید در سطح پوشش Y2O3 می شود. در مقابل، پوشش های YF3 یکپارچگی و تمیز بودن سطح را حفظ می کنند.

YOF دارای ثبات حرارتی و شیمیایی بالا است و حتی در دمای بالا و محیط های قوی اسیدی / قلیایی در برابر تجزیه مقاوم است.به عنوان یک ماده پوشش مقاوم به پلاسما بسیار امیدوار کننده در نظر گرفته می شودعلاوه بر این، ضریب انبساط حرارتی YOF تقریباً با آلومینیوم مطابقت دارد. پوشش های YOF که از طریق اسپری حرارتی تهیه می شوند تقریباً بدون ترک هستند و ساختارهای بسیار بلوری و متراکم را تشکیل می دهند.

اکسید یتریوم به طور گسترده ای در کاربردهای زیست پزشکی استفاده می شود. به عنوان مثال، نانوذرات اکسید یتریوم، به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی عالی خود،به عنوان مواد محافظتی موثر بوده و به طور گسترده در درمان های ضد باکتری و ضد سرطان استفاده می شود.، حفاظت از کبد، تزریق دارو، حسگرهای زیستی، تصویربرداری زیستی، تصویربرداری فلورسنت و سایر زمینه های پزشکی.

علاوه بر این، میکروسفرهای 90Y می توانند با جریان خون به تومورهای کبد سفر کنند، و آنها را به طور موثر از طریق انتشار اشعه β نابود کنند.آنها اجازه حمله دقیق به تومورها را از داخل می دهند..

صنعت هواپيمايي نياز به مواد خفيف با کارايي بالا دارهو کامپوزیت های کربید سیلیکون این الزامات را برآورده می کنند اما در شرایط کار با دمای بالا اکسید می شوندیک راه حل شامل استفاده از پوشش های محافظ سرامیکی بر روی بستر است. 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 durationsنتایج نشان داد که این پوشش ها مقاومت فوق العاده ای در برابر ضربه های حرارتی دارند.

در سال های اخیر، یتریوم زمین های نادر به طور گسترده ای به عنوان یک افزودنی در فولاد و آلیاژ های غیر فلزی در زمینه فلزی مورد استفاده قرار گرفته است.مقدار کمی یتریوم می تواند به طور موثر محتوای گنجاندن را تغییر دهدفاز های زمین های نادر در نتیجه ساختار دانه را اصلاح می کنند، جداسازی عناصر را سرکوب می کنند، یکنواختی میکروساختری را بهبود می بخشند و تراکم فیلم های آکسید آلیاژ را افزایش می دهند.این اثرات به طور قابل توجهی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مختلف آلیاژ های مختلف را بهبود می بخشد، از جمله خواص مکانیکی، خواص مغناطیسی، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی الکتریکی، برآورده کردن الزامات عملکردی برای مواد جدید در هوافضا، دفاع،و سایر زمینه ها.

ابررسان های مبتنی بر یتریوم زمین نادر به تدریج به یک جزء مهم از ابررسان های درجه حرارت بالا تبدیل شده اند و توجه گسترده ای را به خود جلب کرده اند.YBCO تبدیل به یک ماده ابررسان هسته ای شده است، اگرچه تکنولوژی آماده سازی آن نسبتاً نا بالغ است و برای تجاری سازی به بهبود بیشتر در ثبات و عملکرد فرآیند نیاز است.ابر هیدریدهای زمین های نادر تحت فشار بالا، ابر رسانایی نزدیک به دمای اتاق را نشان می دهند، آغاز یک دوره جدید از تحقیقات فوق رسانایی فشار بالا است. ابر هیدرید های اتریوم، با استیکیومترهای غنی و خواص فوق رسانایی عالی خود،علاقه زیادی در جامعه تحقیقات ابررسان داشته اند..

در سلول های سوختی اکسید جامد، یتریوم معمولاً در مواد آنود متخلخل مانند Ni-(Zr,Y) O2-X استفاده می شود و کارایی تبدیل قدرت بیش از 60٪ را به دست می آورد.

نانو پودر Y2O3 می تواند در خازن های سرامیکی چند لایه استفاده شود. دی الکتریک های مبتنی بر BaTiO3 با Y2O3 مناسب برای خازن های سرامیکی چند لایه الکترود نیکل با ضخامت کمتر از 2 μm هستند.

محلول های جامد سه گانه ی CeO2-ZrO2 با نانوذرات Y2O3 عملکرد بسیار خوبی به عنوان کاتالیزورهای ذخیره اکسیژن در کاتالیز گازهای خروجی (مانند کاتالیزورهای سه طرفه) دارند.

• ژانگ چی و همکارانش. توسعه و کاربردهای یتریوم زمین نادر، دانشکده علوم و مهندسی مواد، دانشگاه فناوری شن یانگ، گزارش مواد
• ون یارو. آماده سازی و مشخصه سازی سول های یتریوم زمین های نادر و پودر های اکسید، دانشگاه علوم و فناوری جیانگسی، پایان نامه کارشناسی ارشد
• لیو ژلی. آماده سازی کنترل شده و توصیف نان پودرهای اکسید یتریوم، دانشگاه پلی تکنیک شانگهای، پایان نامه کارشناسی ارشد
• شبکه پودر چین (تحریر: پینگ آن)