ธาตุหายาก “เกา ฟู่ชวย” การประยุกต์ใช้ “หมอซีเรียม”

ซีเรียม เป็นชื่อที่มาจากชื่อภาษาอังกฤษของดาวเคราะห์น้อยซีรีส ซีเรียมในเปลือกโลกมีปริมาณประมาณ 0.0046% ซึ่งถือเป็นธาตุหายากที่มีมากที่สุด ซีเรียมพบส่วนใหญ่ในมอนาไซต์และบาสเนไซต์ แต่ยังมีอยู่ในผลิตภัณฑ์ฟิชชันของยูเรเนียม ทอเรียม และพลูโตเนียมด้วย ซีเรียมเป็นหนึ่งในแหล่งวิจัยที่สำคัญในสาขาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์

ตามข้อมูลที่มีอยู่ ซีเรียมเป็นสิ่งที่แยกจากกันไม่ได้ในสาขาการประยุกต์ใช้แร่ธาตุหายากเกือบทั้งหมด อาจกล่าวได้ว่าซีเรียมเป็นธาตุหายากที่ "อุดมสมบูรณ์และงดงาม" และเป็น "หมอซีเรียม" ในทุกๆ ด้านของการประยุกต์ใช้

ซีเรียมออกไซด์สามารถนำมาใช้โดยตรงเป็นผงขัด สารเติมแต่งเชื้อเพลิง ตัวเร่งปฏิกิริยาเบนซิน โปรโมเตอร์ฟอกก๊าซไอเสีย ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นส่วนประกอบในวัสดุจัดเก็บไฮโดรเจน วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก อิเล็กโทรดทังสเตนซีเรียม ตัวเก็บประจุเซรามิก เซรามิกเพียโซอิเล็กทริก สารกัดกร่อนซีเรียมซิลิกอนคาร์ไบด์ วัตถุดิบเซลล์เชื้อเพลิง วัสดุแม่เหล็กถาวร สารเคลือบ เครื่องสำอาง ยาง เหล็กโลหะผสมต่างๆ เลเซอร์ และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ฯลฯ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผลิตภัณฑ์ซีเรียมออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกนำไปใช้ในการเคลือบชิปและการขัดเวเฟอร์ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เป็นต้น ซีเรียมออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกใช้ในสารเติมแต่งจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบฟิล์มบาง (LFT-LED) ใหม่ ตัวขัด และสารกัดกร่อนวงจร ซีเรียมคาร์บอเนตที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกใช้เพื่อผลิตผงขัดที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการขัดวงจร และซีเรียมแอมโมเนียมไนเตรตที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกใช้เป็นสารกัดกร่อนสำหรับแผงวงจร และสารฆ่าเชื้อและสารกันบูดสำหรับเครื่องดื่ม

ซีเรียมซัลไฟด์สามารถใช้ทดแทนตะกั่ว แคดเมียม และโลหะอื่นๆ ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ได้ และยังสามารถนำไปใช้ในเม็ดสีได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถใช้แต่งสีพลาสติกและนำไปใช้ในอุตสาหกรรมสี หมึก และกระดาษได้อีกด้วย

ระบบเลเซอร์ Ce:LiSAF เป็นเลเซอร์โซลิดสเตตที่พัฒนาโดยสหรัฐอเมริกา สามารถใช้ตรวจจับอาวุธชีวภาพได้โดยการตรวจสอบความเข้มข้นของทริปโตเฟน และยังใช้ในทางการแพทย์ได้อีกด้วย

การประยุกต์ใช้ซีเรียมกับแก้วมีความหลากหลายและอเนกประสงค์

มีการเติมซีเรียมออกไซด์ลงในกระจกที่ใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น กระจกสถาปัตยกรรม กระจกรถยนต์ กระจกคริสตัล ซึ่งสามารถลดการส่งผ่านรังสีอัลตราไวโอเลตได้ และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา

ซีเรียมออกไซด์และนีโอดิเมียมออกไซด์ใช้ในการฟอกสีกระจก โดยทดแทนสารฟอกสีสารหนูขาวแบบเดิม ซึ่งไม่เพียงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ยังหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของสารหนูขาวอีกด้วย

ซีเรียมออกไซด์ยังเป็นสารแต่งสีแก้วที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย เมื่อกระจกใสที่มีสารแต่งสีแรร์เอิร์ธดูดซับแสงที่มองเห็นได้ซึ่งมีความยาวคลื่น 400 ถึง 700 นาโนเมตร ก็จะมีสีที่สวยงาม กระจกสีเหล่านี้สามารถใช้ทำไฟนำทางสำหรับการบิน ระบบนำทาง ยานพาหนะต่างๆ และการตกแต่งงานศิลปะระดับไฮเอนด์ต่างๆ การผสมผสานระหว่างซีเรียมออกไซด์และไททาเนียมไดออกไซด์สามารถทำให้กระจกดูเป็นสีเหลืองได้

ซีเรียมออกไซด์เข้ามาแทนที่ออกไซด์ของสารหนูแบบเดิมในฐานะสารทำให้แก้วละเอียด ซึ่งสามารถขจัดฟองอากาศและธาตุสีต่างๆ ได้ ซีเรียมออกไซด์มีผลอย่างมากในการเตรียมขวดแก้วไร้สี ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีสีขาวสว่าง โปร่งใสดี ความแข็งแรงของแก้วดีขึ้นและทนความร้อนได้ และในขณะเดียวกันก็ขจัดมลพิษของสารหนูต่อสิ่งแวดล้อมและแก้วได้

นอกจากนี้ การขัดเลนส์ด้วยผงขัดซีเรียมออกไซด์จะใช้เวลา 30-60 นาทีในหนึ่งนาที หากใช้ผงขัดออกไซด์เหล็กจะใช้เวลา 30-60 นาที ผงขัดซีเรียมออกไซด์มีข้อดีคือใช้ปริมาณน้อย ความเร็วในการขัดเร็ว และประสิทธิภาพการขัดสูง และสามารถเปลี่ยนคุณภาพการขัดและสภาพแวดล้อมการทำงานได้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการขัดกล้อง เลนส์กล้อง หลอดภาพทีวี เลนส์แว่นตา ฯลฯ