מבוא ליישום של מתכות נדירות
יסודות אדמה נדירות ידועים כ"ויטמינים תעשייתיים", בעלי תכונות מגנטיות, אופטיות וחשמליות מצוינות שאין להן תחליף, מילאו תפקיד עצום בשיפור ביצועי המוצר, הגדלת מגוון המוצרים ושיפור יעילות הייצור. בשל תפקידם הגדול של אדמה נדירה, השימוש באדמה קטנה הפך למרכיב חשוב בשיפור מבנה המוצר, שיפור התוכן המדעי והטכנולוגי וקידום התקדמות טכנולוגית בתעשייה, והוא נמצא בשימוש נרחב במטלורגיה, צבא, פטרוכימיה, קרמיקה מזכוכית, חקלאות וחומרים חדשים ובתחומים אחרים.
תעשיית המתכת
מתכות נדירות משמשות בתחום המטלורגיה כבר יותר מ-30 שנה, ויצרו טכנולוגיה בוגרת יותר. מתכות נדירות בפלדה ובמתכות לא ברזליות הן תחום גדול ובעל פוטנציאל רחב. מתכות נדירות או פלואוריד, סיליקט, הנוספות לפלדה, יכולות למלא תפקיד בזיקוק, הסרת גופרית, וזיהומים מזיקים בנקודת התכה בינונית ונמוכה, ויכולות לשפר את ביצועי העיבוד של פלדה; הן נמצאות בשימוש נרחב בתעשיית ייצור הרכב, הטרקטורים, מנועי הדיזל ומכונות אחרות. מתכות נדירות הנוספות למגנזיום, אלומיניום, נחושת, אבץ, ניקל וסגסוגות לא ברזליות אחרות יכולות לשפר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של הסגסוגות, ולשפר את התכונות המכניות של הסגסוגות בטמפרטורת החדר ובטמפרטורה גבוהה.
מכיוון של-Edms נדירות יש תכונות פיזיקליות מצוינות כמו אופטיות ואלקטרומגנטיות, הן יכולות להוות חומרים חדשים בעלי תכונות שונות ומגוון רחב של חומרים אחרים, מה שיכול לשפר מאוד את האיכות והביצועים של מוצרים אחרים. לכן, יש את השם "זהב תעשייתי". ראשית, הוספת Edms נדירות יכולה לשפר מאוד את השימוש בטנקים, מטוסים, טילים, פלדה, סגסוגות אלומיניום, סגסוגות מגנזיום וסגסוגות טיטניום. בנוסף, Edms נדירות יכולות לשמש גם כאלקטרוניקה, לייזרים, תעשייה גרעינית, מוליכות-על וחומרי סיכה מתקדמים רבים אחרים. טכנולוגיית Edms נדירות, שבעבר הייתה בשימוש בצבא, תביא בהכרח לקפיצת מדרגה במדע ובטכנולוגיה הצבאית. במובן מסוים, שליטתו המוחצת של צבא ארה"ב במלחמות המקומיות שלאחר המלחמה הקרה, כמו גם יכולתו להרוג את האויב בצורה בלתי מרוסנת ופומבית, נובעת מטכנולוגיית Edms נדירות בעלת מעמד על-אנושי.
פטרוכימיקלים
ניתן להשתמש באדמה נדירה בתחום הפטרוכימיה לייצור זרזים למסננת מולקולרית, בעלי פעילות גבוהה, סלקטיביות טובה, עמידות חזקה להרעלת מתכות כבדות ויתרונות נוספים, ובכך להחליף זרזים של סיליקט אלומיניום בתהליך פיצוח קטליטי של נפט; נפח גז הטיפול שלהם גדול פי 1.5 מזרז ניקל-אלומיניום, ובתהליך הסינתזה של גומי שונבוטיל וגומי איזופרן, השימוש בזרז אלומיניום איזובוטיל חומצה ציקלאן, משלב שלושה זרזים של אדמה נדירה וחומצה איזובוטיל, מעניק ביצועי מוצר טובים, עם פחות ציוד תלוי, פעולה יציבה, תהליך טיפול קצר לאחר מכן ויתרונות נוספים; וכן הלאה.
קרמיקה מזכוכית
נפח היישום של מתכות נדירות בתעשיית הזכוכית והקרמיקה של סין גדל בקצב ממוצע של 25% מאז 1988, והגיע לכ-1600 טון בשנת 1998, וקרמיקה מזכוכית מסוג מתכות נדירות אינה רק חומר בסיסי מסורתי של התעשייה והחיים, אלא גם המרכיב העיקרי בתחום ההיי-טק. תחמוצות מתכות נדירות או תרכיזים מעובדים של מתכות נדירות יכולות לשמש כאבקות ליטוש הנמצאות בשימוש נרחב בזכוכית אופטית, עדשות משקפיים, צינורות הדמיה, צינורות אוסצילוסקופים, זכוכית שטוחה, ליטוש כלי שולחן מפלסטיק ומתכת; על מנת להסיר את הצבע הירוק מהזכוכית, הוספת תחמוצות מתכות נדירות יכולה לייצר שימושים שונים לזכוכית אופטית ולזכוכית מיוחדת, כולל באמצעות אינפרא אדום, זכוכית סופגת UV, זכוכית עמידה בחומצה ובחום, זכוכית עמידה בקרני רנטגן וכו'. הוספת מתכות נדירות בקרמיקה ואמייל יכולה להפחית את סדקי הזיגוג, ויכולה לגרום למוצרים להראות צבעים וברק שונים, והיא נמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הקרמיקה.
חַקלָאוּת
התוצאות מראות כי יסודות אדמה נדירים יכולים לשפר את תכולת הכלורופיל בצמחים, לשפר את הפוטוסינתזה, לקדם התפתחות שורשים ולהגביר את ספיגת החומרים המזינים של מערכת השורשים. יסודות אדמה נדירים יכולים גם לקדם נביטת זרעים, להגביר את קצב נביטת הזרעים ולקדם צמיחת שתילים. בנוסף לתפקידים העיקריים הנ"ל, יש להם גם את היכולת לגרום לגידולים מסוימים לשפר את העמידות למחלות, קור ועמידות לבצורת. מספר רב של מחקרים הראו גם כי השימוש בריכוזים מתאימים של יסודות אדמה נדירים יכול לקדם את הספיגה, ההמרה והניצול של חומרים מזינים בצמחים. ריסוס אדמה נדירים יכול לשפר את תכולת ה-Vc, את תכולת הסוכר הכוללת ואת יחס הסוכר-חומצה של פירות תפוחים והדרים, ולקדם את צביעת הפרי ואת ההתפתחות המוקדמת שלו. זה יכול לעכב את עוצמת הנשימה במהלך האחסון ולהפחית את קצב הריקבון.
חומרים חדשים
חומר מגנט קבוע מסוג בורון פריט נדיר, בעל מגנטיות שיורית גבוהה, כוח אורתופדי גבוה וצבירת אנרגיה מגנטית גבוהה ומאפיינים אחרים, נמצא בשימוש נרחב בתעשיית האלקטרוניקה והחלל ומניע טורבינות רוח (מתאים במיוחד לתחנות כוח ימיות); - ניתן להשתמש בגרנט אלומיניום וזכוכית ניוביום העשויים מזירקוניום טוהר גבוה כחומרי לייזר מוצקים; ניתן להשתמש בבורונקים מסוג אדמה נדירה לייצור חומרים קתודיים הנפלטים באופן אלקטרוני; מתכת ניקל ניוביום היא חומר אחסון מימן שפותח לאחרונה בשנות ה-70; וחומצה כרומית היא חומר תרמואלקטרי בטמפרטורה גבוהה. כיום, חומרים מוליכי-על העשויים תחמוצות מבוססות ניוביום עם שיפור יסודות החמצן מבוססי ניוביום בעולם יכולים להשיג מוליכי-על באזור הטמפרטורה של חנקן נוזלי, מה שהופך את הפיתוח של חומרים מוליכי-על לפריצת דרך. בנוסף, אדמה נדירה נמצאת בשימוש נרחב גם במקורות אור כגון זרחן, זרחן מסך משופר, זרחן תלת-צבעי, אבקות אור מצולמות (אך בגלל העלות הגבוהה יותר של אדמה נדירה, השימוש בתאורה ירד בהדרגה), טבליות לטלוויזיות הקרנה ומוצרים אלקטרוניים אחרים; זה יכול להגדיל את התפוקה שלה ב-5 עד 10%, בתעשיית הטקסטיל, כלוריד אדמה נדירה נמצא בשימוש נרחב גם בשיזוף פרווה, צביעת פרווה, צביעת צמר וצביעת שטיחים, וניתן להשתמש באדמה נדירה בממירים קטליטיים לרכב כדי להפחית את המזהמים העיקריים בגזי פליטה של המנוע לתרכובות לא רעילות.
יישומים אחרים
יסודות אדמה נדירים משמשים גם במגוון מוצרים דיגיטליים, כולל אודיו-ויזואלי, צילום, תקשורת ומגוון ציוד דיגיטלי, כדי לעמוד בדרישות קטנות יותר, מהירות יותר, קלות יותר, זמן שימוש ארוך יותר, חיסכון באנרגיה ועוד רבות אחרות. במקביל, הם יושמו גם באנרגיה ירוקה, טיפול רפואי, טיהור מים, תחבורה ותחומים אחרים.