Оксид Гадолиния

Оксид гадолиния (Gd2O3) - неорганическое соединение гадолиния и кислорода. Внешне представляет собой белые кристаллы не растворимые в воде. Хорошо растворяется в кислотах, при нагревании в воде темнеет. Чаще всего Оксид гадолиния получают разложением различных соединений при температуре 800-1000 °С. Оксид гадолиния имеет ядерно-физические свойства и соответствует ТУ 48-4-20-72 (рис. 1).

рис. 1 – Оксид гадолиния (из открытых источников)

Производство оптического стекла

При производстве оптического стекла используют Оксид гадолиния. Стекла бывают разного химического состава, но имеют высокую степень однородности. Оптическое стекло должно быть высокопрозрачным, термостойким и химически стойким. Оптическое стекло в зависимости от химического состава бывает бесцветное и цветное (рис. 2).

 

рис. 2 – Оптические стекла (из открытых источников)

Из бесцветного оптического стекла производят линзы и призмы. Их изготавливают для различных оптических приборов, которые могут пропускать, преломлять или отклонять световые лучи с наименьшим светопоглощением. Выделяют два основных видов стекол: кроны и флинты. Они различаются по показателю преломления и коэффициенту дисперсии. Оптическое стекло используют в различных областях применения, в том числе в военном деле и в быту.

Из цветных оптических стекол изготавливают светофильтры, способствующие ограничению или ослаблению пропускания света. Основными характеристиками этого стекла является показатель светопропускания и спектральный показатель поглощения. Для его производства используют основы производства бесцветного стекла. Окраска достигается путем добавления в химический состав красителей.

Ядерная энергетика

Для захоронения радиоактивных отходов используют специальные контейнеры, которые должны соответствовать требованиям норм радиационной безопасности. При их производстве используют только высококачественные материалы (рис. 3).

 

рис. 3 – Контейнер для радиоактивных отходов (из открытых источников)

В специальных контейнерах разработана особая система герметизации крышки. В среднем срок службы контейнера для временного хранения радиоактивных отходов составляет 50 лет, 300 лет для захоронения в подземных и приповерхностных сооружениях. Срок службы контейнера напрямую зависит от соблюдения условий его хранения.

Гадолиний имеет способность захватывать нейтроны из всех элементов, поэтому его успешно используют в атомной технике для защиты от тепловых нейтронов.

Получение сверхнизких температур

Во многих научных исследованиях используют Оксид гадолиния для получения сверхнизких температур. Приближение к абсолютному нулю позволяет выявлять новые закономерности в природе,  а также изучать различные вещества в новых условиях, открывать их возможности.

Разделение газов является одной из первых отраслей применения, где стали использовать сверхнизкие температуры.

Кислород используется для резки металлов и сварки. Также его активно используют в черной и цветной металлургии, а также в химической промышленности. В производстве кислород заменяет воздух, что способствует ускорению технологических процессов. С развитием радиоактивной техники кислород стал применяться в качестве окислителя топлива. На сегодняшний день кислород стали заменять азотом, потому что он имеет больший удельный вес и занимает меньше места в топливных баках.

Азот впервые потребовался при создании атомной бомбы. Спектр его применения с каждым годом увеличивается. Сегодня его чаще используют в химической промышленности. Азот в больших количествах используют при производстве удобрений. Также он нашел применение в эксплуатации ракетной техники, производстве электротехники и в медицине.

Постоянные магниты

При производстве постоянных магнитов используется Гадолиний на основе различных сплавов. Постоянным магнитом называется ферромагнитное изделие, которое имеет способность сохранять намагниченность долгое время. Их изготавливают из металлов (железо, никель, кобальт), сплавов редкоземельных металлов и естественных материалов (рис. 4).

 

рис. 4 – Постоянные магниты (из открытых источников)

Постоянные магниты можно разделить на несколько видов

• Ферритовые. Магниты хрупкие, но имеют хорошую коррозийную стойкость. В основном используются в промышленности, производстве электроники и в быту. Сохраняют магнитные свойства до 30 лет.
• Магниты Альнико. Изготавливают на основе алюминия, никеля и кобальта, сохраняют свои магнитные свойства при очень высоких температурах.
• Самариевые магниты. Магниты из сплавов самария и кобальта отличаются высокой устойчивостью к коррозии и выдерживают высокие температуры. Эти магниты подходят для эксплуатации в суровых условиях. Их используют не только в подъемных системах и мототехнике, но и в космических аппаратах и авиационной технике.
• Неодимовые магниты. Сохраняют свои свойства на протяжении длительного времени. Так, за 10 лет неодимовый магнит может потерять всего лишь 1% своей намагниченности. Недостатками данного материала является высокая хрупкость и низкая рабочая температура. Применяется во всех сферах производства.
• Магнитопласты. Винил, каучук, акрил и другие связующие компоненты вместе с магнитным порошком образуют мягкий, легкий и гибкий магнит. Он находит применение в изготовлении канцелярских товаров и сувенирной продукции, а также в производстве рекламной продукции.

Также существуют временные магниты, которые не сохраняют свой магнетизм при удалении от магнитного поля. Они могут быть намагничены даже очень слабым магнитным полем.

Сплавы и соединения

Оксид гадолиния является основным элементом для различных соединений и сплавов.

Для производства мощных рентгеновских установок используют соединение Гексаборид гадолиния. Селенид гадолиния применяется в производстве радиоизотопных источников энергии, а Борат гадолиния используется для регулирования атомного реактора.

В условиях сверхнизких температур сплав гадолиния с церием и рутением приобретает сверхпроводимость. Впервые полученный в нашей стране  сплав гадолиния с титаном применяют в качестве активатора в стартерах люминесцентных ламп. А вот сплав гадолиния и железа применяется как очень емкий аккумулятор водорода. В небольших объемах гадолиний идет для создания титановых сплавов для увеличения предела прочности.

Электроника

Некоторые сплавы с гадолинием образуют особые структуры, которые называются цилиндрические магнитные домены. Благодаря этим структурам стало возможно производить носители информации с колоссальной плотностью записи.  Данный опыт имеет большое значение для современной компьютерной техники.

С каждым годом  возрастает интерес к Оксиду гадолиния, его физическим и химическим свойствам.

Более подробную информацию об Оксиде гадолиния вы можете найти на нашем сайте в разделе «Каталог».