Wat is die beginsel van metaalverbindings wat infrarooi strale absorbeer en wat is die beïnvloedende faktore daarvan?
Metaalverbindings, insluitend seldsame aardverbindings, speel 'n deurslaggewende rol in infrarooi-absorpsie. As 'n leier in seldsame metaal en seldsame aardverbindings,UrbanMines Tegn. Co., Bpk. bedien byna 1/8 van die wêreld se kliënte vir infrarooi absorpsie. Om ons kliënte se tegniese navrae oor hierdie aangeleentheid aan te spreek, het ons maatskappy se navorsing- en ontwikkelingsentrum hierdie artikel saamgestel om antwoorde te verskaf
1.Die beginsel en kenmerke van infrarooi absorpsie deur metaalverbindings
Die beginsel van infrarooi absorpsie deur metaalverbindings is hoofsaaklik gebaseer op die vibrasie van hul molekulêre struktuur en chemiese bindings. Infrarooispektroskopie bestudeer molekulêre struktuur deur die oorgang van intramolekulêre vibrasie en rotasie-energievlakke te meet. Die vibrasie van chemiese bindings in metaalverbindings sal lei tot infrarooi absorpsie, veral metaal-organiese bindings in metaal-organiese verbindings, die vibrasie van baie anorganiese bindings, en die kristalraamvibrasie, wat in verskillende streke van die infrarooi spektrum sal voorkom.
Prestasie van verskillende metaalverbindings in infrarooi spektra:
(1).MXeen-materiaal: MXene is 'n tweedimensionele oorgangsmetaal-koolstof/stikstofverbinding met ryk komponente, metaalgeleidingsvermoë, 'n groot spesifieke oppervlakte en 'n aktiewe oppervlak. Dit het verskillende infrarooi-absorpsietempo's in die naby-infrarooi en middel-/ver-infrarooi bande en is die afgelope jare wyd gebruik in infrarooi kamoeflering, fototermiese omskakeling en ander velde.
(2).Koperverbindings: Fosforbevattende koperverbindings presteer goed onder infrarooi absorbeerders, wat effektief die verswartingsverskynsel wat deur ultravioletstrale veroorsaak word, voorkom en uitstekende sigbare ligoordrag en infrarooi absorpsie-eienskappe stabiel vir 'n lang tyd handhaaf3.
Praktiese toepassingsgevalle
(1).Infrarooi kamoeflering: MXene-materiale word wyd gebruik in infrarooi kamoeflering vanweë hul uitstekende infrarooi-absorpsie-eienskappe. Hulle kan die teiken se infrarooi eienskappe effektief verminder en verberging verbeter2.
(2).Fototermiese omskakeling: MXene-materiale het lae emissie-eienskappe in die middel-/verre infrarooibande, wat geskik is vir fototermiese omskakelingstoepassings en ligenergie doeltreffend in hitte-energie kan omskakel2.
(3).Venstermateriaal: Harssamestellings wat infrarooi absorbeerders bevat, word in venstermateriaal gebruik om infrarooi strale effektief te blokkeer en energiedoeltreffendheid te verbeter 3.
Hierdie toepassingsgevalle demonstreer die diversiteit en praktiese toepassing van metaalverbindings in infrarooi absorpsie, veral hul belangrike rol in moderne wetenskap en industrie.
2. Watter metaalverbindings kan infrarooi strale absorbeer?
Metaalverbindings wat infrarooi strale kan absorbeer, sluit inantimoon tinoksied (ATO), indium tinoksied (ITO), aluminium sinkoksied (AZO), wolframtrioksied (WO3), ystertetroksied (Fe3O4) en strontiumtitanaat (SrTiO3).
2.1 Infrarooi absorpsie eienskappe van metaalverbindings
Antimoon-tinoksied (ATO): Dit kan naby-infrarooi lig met 'n golflengte groter as 1500 nm afskerm, maar kan nie ultravioletlig en infrarooi lig met 'n golflengte minder as 1500 nm afskerm nie.
Indium Tin Oxide (ITO): Soortgelyk aan ATO, het dit die effek om naby-infrarooi lig te beskerm.
Sink-aluminiumoksied (AZO): Dit het ook die funksie om naby-infrarooi lig te beskerm.
Wolframtrioksied (WO3): Dit het 'n gelokaliseerde oppervlak plasmon resonansie effek en klein polaron absorpsie meganisme, kan infrarooi straling afskerm met 'n golflengte van 780-2500 nm, en is nie-giftig en goedkoop.
Fe3O4: Dit het goeie infrarooi absorpsie en termiese reaksie eienskappe en word dikwels in infrarooi sensors en detektors gebruik.
Strontiumtitanaat (SrTiO3): het uitstekende infrarooi absorpsie en optiese eienskappe, geskik vir infrarooi sensors en detektors.
Erbiumfluoried (ErF3): is 'n seldsame aardverbinding wat infrarooi strale kan absorbeer. Erbiumfluoried het rooskleurige kristalle, 'n smeltpunt van 1350°C, 'n kookpunt van 2200°C en 'n digtheid van 7.814g/cm³. Dit word hoofsaaklik gebruik in optiese bedekkings, veseldotering, laserkristalle, enkelkristalgrondstowwe, laserversterkers, katalisatorbymiddels en ander velde.
2.2 Toepassing van metaalverbindings in infrarooi absorberende materiale
Hierdie metaalverbindings word wyd gebruik in infrarooi absorpsie materiale. Byvoorbeeld, ATO, ITO en AZO word dikwels gebruik in deursigtige geleidende, antistatiese, stralingsbeskermingsbedekkings en deursigtige elektrodes; WO3 word wyd gebruik in verskeie hitte-isolasie-, absorpsie- en refleksie-infrarooi materiale as gevolg van sy uitstekende naby-infrarooi afskermingsprestasie en nie-giftige eienskappe. Hierdie metaalverbindings speel 'n belangrike rol op die gebied van infrarooi tegnologie as gevolg van hul unieke infrarooi absorpsie eienskappe.
2.3 Watter seldsame aardverbindings kan infrarooi strale absorbeer?
Onder die seldsame aardelemente kan lantaanheksaboried en nanogrootte lantaanboried infrarooi strale absorbeer.Lantaanheksaboried (LaB6)is 'n materiaal wat wyd gebruik word in radar, lugvaart, elektroniese industrie, instrumentasie, mediese toerusting, metallurgie vir huishoudelike toestelle, omgewingsbeskerming en ander velde. In die besonder is lantaanheksaboried-enkelkristal 'n materiaal vir die maak van hoëkrag-elektronbuise, magnetrone, elektronstrale, ioonstrale en versnellerkatodes.
Daarbenewens het nanoskaal lantaanboried ook die eienskap om infrarooi strale te absorbeer. Dit word gebruik in die deklaag op die oppervlak van poliëtileenfilmvelle om infrarooi strale van sonlig te blokkeer. Terwyl dit infrarooi strale absorbeer, absorbeer nanoskaal lantaanboried nie te veel sigbare lig nie. Hierdie materiaal kan verhoed dat infrarooi strale vensterglas binnedring in warm klimate, en kan lig en hitte-energie meer effektief in koue klimate benut.
Skaars aarde-elemente word wyd gebruik in baie velde, insluitend militêre, kernenergie, hoë tegnologie en daaglikse verbruikersprodukte. Lantaan word byvoorbeeld gebruik om die taktiese werkverrigting van legerings in wapens en toerusting te verbeter, gadolinium en sy isotope word as neutronabsorbeerders in die kernenergieveld gebruik, en serium word as glasbymiddel gebruik om ultraviolet- en infrarooistrale te absorbeer.
Serium, as 'n glas bymiddel, kan ultraviolet en infrarooi strale absorbeer en word nou wyd gebruik in motorglas. Dit beskerm nie net teen ultravioletstrale nie, maar verminder ook die temperatuur binne die motor en bespaar dus elektrisiteit vir lugversorging. Sedert 1997 is Japannese motorglas bygevoeg met seriumoksied, en dit is in 1996 in motors gebruik.
3. Eienskappe en beïnvloedende faktore van infrarooi absorpsie deur metaalverbindings
3.1 Die eienskappe en beïnvloedende faktore van infrarooi absorpsie deur metaalverbindings sluit hoofsaaklik die volgende aspekte in:
Absorpsietemporeeks: Die absorpsietempo van metaalverbindings na infrarooi strale wissel na gelang van faktore soos metaaltipe, oppervlaktoestand, temperatuur en golflengte van infrarooistrale. Gewone metale soos aluminium, koper en yster het gewoonlik 'n absorpsietempo van infrarooi strale tussen 10% en 50% by kamertemperatuur. Byvoorbeeld, die absorpsietempo van suiwer aluminiumoppervlak tot infrarooi strale by kamertemperatuur is ongeveer 12%, terwyl die absorpsietempo van ruwe koperoppervlak ongeveer 40% kan bereik.
3.2 Eienskappe en beïnvloedende faktore van infrarooi absorpsie deur metaalverbindings:
Tipe metale: Verskillende metale het verskillende atoomstrukture en elektronrangskikkings, wat lei tot hul verskillende absorpsievermoëns vir infrarooi strale.
Opervlaktoestand: Die grofheid, oksiedlaag of bedekking van die metaaloppervlak sal die absorpsietempo beïnvloed.
Temperature: Temperatuurveranderinge sal die elektroniese toestand binne die metaal verander, en sodoende die absorpsie van infrarooi strale beïnvloed.
Infrarooi golflengte: Verskillende golflengtes van infrarooi strale het verskillende absorpsievermoëns vir metale.
Veranderinge onder spesifieke omstandighede: Onder sekere spesifieke omstandighede kan die absorpsietempo van infrarooi strale deur metale aansienlik verander. Byvoorbeeld, wanneer 'n metaaloppervlak met 'n laag spesiale materiaal bedek is, kan sy vermoë om infrarooi strale te absorbeer verbeter word. Daarbenewens kan veranderinge in die elektroniese toestand van metale in hoë-temperatuur omgewings ook lei tot 'n toename in die absorpsietempo.
Toepassingsvelde: Die infrarooi absorpsie-eienskappe van metaalverbindings het belangrike toepassingswaarde in infrarooi tegnologie, termiese beelding en ander velde. Byvoorbeeld, deur die bedekking of temperatuur van 'n metaaloppervlak te beheer, kan die absorpsie van infrarooi strale aangepas word, wat toepassings in temperatuurmeting, termiese beelding, ens.
Eksperimentele metodes en navorsingsagtergrond: Navorsers het die absorpsietempo van infrarooi strale deur metale bepaal deur eksperimentele metings en professionele studies. Hierdie data is belangrik vir die begrip van die optiese eienskappe van metaalverbindings en die ontwikkeling van verwante toepassings.
Samevattend, die infrarooi absorpsie-eienskappe van metaalverbindings word deur baie faktore beïnvloed en kan aansienlik verander onder verskillende toestande. Hierdie eienskappe word wyd gebruik in baie velde.