Một công bố mới đây của trường đại học Pennsylvania đã chỉ ra rằng từ trường có thể giúp cho việc tách các vật liệu từ “đất hiếm” khỏi nhau ít lãng phí hơn. Phát hiện mới này được nhiều người mong đợi sẽ giúp việc xử lý hiệu quả hơn các chi tiết linh kiện điện tử so với trước đây.
Vật Liệu Được Sử Dụng Nhiều Trong Linh Kiện Điện Tử
Đất hiếm thường được sử dụng trong các thiết bị như màn hình, laser và nam châm, ... Các loại đất hiếm thường tương tự nhau về mặt hóa học và do đó thường gặp khó khăn khi phân tách chúng với nhau (chúng thường được tìm thấy trong trái đất dưới dạng hỗn hợp, và cũng thường được tái chế trong hỗn hợp.)
Cách làm tiêu chuẩn để tách các hỗn hợp như vậy đó là hòa tan toàn bộ và phân tách dựa trên sự khác biệt hóa học nhỏ giữa các loại đất hiếm khác nhau.
Tuy nhiên, nhiều tính chất hóa học của đất hiếm như độ phản ứng với các nguyên tố hay độ hòa tan có sự tương tự nhau giữa các loại đất hiếm. Điều này dẫn đến công việc xử lý các vật liệu đó tốn thời gian và năng lượng.
Đây là một công việc tốt khi bạn thực hiện nó 10.000 lần, nhưng mỗi bước riêng lẻ đều kém hiệu quả, ông nói, nhà hóa học của U Penn, Eric Schelter.
Tốc Độ Kết Tinh Khác Nhau
Các vật liệu này cũng có tính thuận từ và khác nhau như vậy, nhưng nó đã cho thấy khó khăn khi kết hợp giữa thuyết thuận từ với một phản ứng hóa học để cải thiện sự phân tách vật liệu.
Theo trường đại học Pennsylvania, vì chúng đã kết hợp hiệu ứng thứ ba - một dải gradient nhiệt độ - điều này khiến các ion của các loại đất hiếm khác nhau kết tinh ở các tốc độ khác nhau.
Nhà nghiên cứu Robert Higgins cho biết: “Chúng tôi sử dụng nhiệt độ thấp hơn để kết tinh rất nhiều vật liệu của mình. Đây là một yếu tố tôi có thể sử dụng trước đó, nhưng ban đầu tôi không nhận ra điều đó quan trọng đến mức nào.
Khi sử dụng phương pháp nhiệt từ hóa học, các loại đất hiếm nặng như terbium và ytterbium đã được tách ra khỏi các kim loại nhẹ hơn như lanthanum và neodymium.”
Hiệu Quả Khi Có Nam Châm
Ở Trong một thí nghiệm, các nhà khoa học đã trộn lanthanum và dysprosium với tỉ lệ 50% mỗi loại và họ đã lấy lại được 99,7% dysprosium chỉ trong trong một bước. Các thí nghiệm đã cho thấy hiệu quả khi phân tách là nhờ có từ trường. Từ trường đã giúp hiệu quả của phương pháp này tăng lên gấp đôi so với thí nghiệm không sử dụng từ trường. Ứng dụng từ trường của nam châm sẽ giúp cho công việc phân tách và cải thiện môi trường có hiệu suất cao hơn, rẻ hơn và nhanh hơn.
“Khi chúng ta có thể tìm ra những cách thức mới để thực hiện việc phân tách các vật liệu này hiệu quả hơn càng nhanh, chúng ta có thể thay đổi nhanh hơn một số vấn đề liên quan đến môi trường và khí hậu có liên quan đến khai thác và tái chế đất hiếm”-Higgins tuyên bố.
