Quin és el principi dels compostos metàl·lics que absorbeixen els raigs infrarojos i quins són els seus factors influents?
Els compostos metàl·lics, inclosos els compostos de terra rara, tenen un paper crucial en l’absorció d’infrarojos. Com a líder en compostos de metall rar i de terra rara,Urbanmines Tech. Co., Ltd. Serveix gairebé 1/8 dels clients del món per a l’absorció d’infrarojos. Per abordar les consultes tècniques dels nostres clients sobre aquest tema, el centre de recerca i desenvolupament de la nostra empresa ha recopilat aquest article per proporcionar respostes
1.El principi i característiques de l’absorció d’infrarojos per compostos metàl·lics
El principi d’absorció d’infrarojos per compostos metàl·lics es basa principalment en la vibració de la seva estructura molecular i dels enllaços químics. Estudi d’espectroscòpia infraroja Estudi molecular mitjançant la mesura de la transició de les vibracions intramoleculars i els nivells d’energia de rotació. La vibració d’enllaços químics en compostos metàl·lics comportarà l’absorció d’infrarojos, especialment els enllaços orgànics metàl·lics en compostos orgànics metàl·lics, la vibració de molts enllaços inorgànics i la vibració del marc de cristall, que apareixerà en diferents regions de l’espectre infraroig.
Rendiment de diferents compostos metàl·lics en espectres infrarojos:
(1). Té diferents índexs d’absorció d’infrarojos a les bandes d’infrarojos propers i a mitjans/llunyans i s’ha utilitzat àmpliament en el camuflatge d’infrarojos, la conversió fototèrmica i altres camps en els darrers anys.
(2). COMPOSS DE COPER: Els compostos de coure que contenen fòsfor funcionen bé entre els absorbents infrarojos, impedint eficaçment el fenomen ennegrit causat per raigs ultraviolats i mantenint una transmissió de llum visible i una infrarroja excel·lents de manera estable durant molt de temps.
Casos d'aplicació pràctics
(1). Camuflage infraroat: Els materials Mxene s'utilitzen àmpliament en el camuflatge infraroig a causa de les seves excel·lents propietats d'absorció infraroja. Poden reduir eficaçment les característiques d’infrarojos de l’objectiu i millorar l’ocultació2.
(2). CONVERSIÓ FOTHOTHERMAL: Els materials MXene tenen característiques d’emissió baixes a les bandes d’infrarojos mitjans/llunyans, adequats per a aplicacions de conversió fototèrmica i poden convertir de manera eficient l’energia de la llum en energia de calor2.
(3). Materials d'informació: les composicions de resina que contenen absorbidors infrarojos s'utilitzen en materials de finestra per bloquejar eficaçment els raigs infrarojos i millorar l'eficiència energètica 3.
Aquests casos d’aplicació demostren la diversitat i la pràctica dels compostos metàl·lics en l’absorció d’infrarojos, especialment el seu paper important en la ciència i la indústria modernes.
2. Quins compostos metàl·lics poden absorbir els rajos infrarojos?
Els compostos metàl·lics que poden absorbir els rajos infrarojos inclouenL’òxid d’estany antimoni (ATO), L’òxid d’estany indi (ITO), L’òxid de zinc d’alumini (azo), el triòxid de tungstè (WO3), el tetròxid de ferro (Fe3O4) i el titanat d’estronci (SrtiO3).
2.1 Característiques d’absorció d’infrarojos dels compostos metàl·lics
ANTIMENTIMENT OXIDA (ATO): pot blindar la llum infraroja propera amb una longitud d'ona superior a 1500 nm, però no pot protegir la llum ultraviolada i la llum infraroja amb una longitud d'ona inferior a 1500 nm.
Indium Tin Oxide (ITO): similar a l’ATO, té l’efecte de blindar la llum de l’infraroig proper.
L’òxid d’alumini de zinc (AZO): també té la funció de blindatge de llum d’infraroig proper.
Tungsten Triòxid (WO3): Té un efecte de ressonància plasmàtica de superfície localitzada i un petit mecanisme d’absorció de polaron, pot blindar la radiació infraroja amb una longitud d’ona de 780-2500 nm, i és no tòxic i barat.
FE3O4: Té bones propietats d’absorció d’infrarojos i de resposta tèrmica i s’utilitza sovint en sensors i detectors d’infrarojos.
Titanat de Strontium (SRTIO3): té excel·lents propietats d’absorció d’infrarojos i propietats òptiques, adequades per a sensors i detectors d’infrarojos.
Fluorur d’Erbium (ERF3): és un compost de terra rara que pot absorbir els raigs infrarojos. El fluorur d’Erbium té cristalls de color rosa, un punt de fusió de 1350 ° C, un punt d’ebullició de 2200 ° C i una densitat de 7,814g/cm³. S'utilitza principalment en recobriments òptics, dopatge de fibra, cristalls làser, matèries primeres d'un sol cristall, amplificadors làser, additius de catalitzadors i altres camps.
2.2 Aplicació de compostos metàl·lics en materials absorbents per infrarojos
Aquests compostos metàl·lics s’utilitzen àmpliament en materials d’absorció d’infrarojos. Per exemple, ATO, ITO i AZO s’utilitzen sovint en recobriments transparents, antistàtics, de protecció de radiació i elèctrodes transparents; El WO3 s’utilitza àmpliament en diversos materials d’infrarojos d’aïllament tèrmic, absorció i reflexió a causa del seu excel·lent rendiment de blindatge d’infraroig i propietats no tòxiques. Aquests compostos metàl·lics tenen un paper important en el camp de la tecnologia infraroja a causa de les seves característiques úniques d’absorció d’infrarojos.
2.3 Quins compostos de terra rara poden absorbir raigs infrarojos?
Entre els elements de la Terra Rara, Lanthanum Hexaboride i Lanthanum Boride de mida nano poden absorbir raigs infrarojos.Lanthanum Hexaboride (Lab6)És un material àmpliament utilitzat en radar, aeroespacial, indústria electrònica, instrumentació, equipament mèdic, metal·lúrgia de l’aparell domèstic, protecció ambiental i altres camps. En particular, el cristall únic de Lanthanum hexaboride és un material per fabricar tubs d’electrons d’alta potència, magnetrons, bigues d’electrons, bigues d’ions i càtodes d’accelerador.
A més, Lanthanum Boride a escala nano també té la propietat d’absorbir raigs infrarojos. S'utilitza en el recobriment de la superfície de les làmines de pel·lícules de polietilè per bloquejar els raigs infrarojos de la llum del sol. Tot i que absorbeix els raigs infrarojos, el Lanthanum Boride a escala nano no absorbeix massa llum visible. Aquest material pot evitar que els raigs infrarojos entrin en vidre de finestra en climes calents i pot utilitzar de manera més eficaç l’energia de llum i calor en climes freds.
Els elements de terra rara s’utilitzen àmpliament en molts camps, incloent -hi els productes militars, energia nuclear, alta tecnologia i productes de consum diaris. Per exemple, Lanthanum s’utilitza per millorar el rendiment tàctic dels aliatges en armes i equips, el gadolinium i els seus isòtops s’utilitzen com a absorbidors de neutrons en el camp d’energia nuclear i el ceri s’utilitza com a additiu de vidre per absorbir ultravioletes i raigs infrarojats.
El ceri, com a additiu de vidre, pot absorbir raigs ultraviolats i infrarojos i ara s’utilitza àmpliament en el vidre d’automòbils. No només protegeix contra els raigs ultraviolats, sinó que també redueix la temperatura dins del cotxe, estalviant així electricitat per a l’aire condicionat. Des de 1997, s’ha afegit un vidre automobilístic japonès amb òxid de ceri i es va utilitzar en automòbils el 1996.
3.Properties i factors influents de l’absorció d’infrarojos per compostos metàl·lics
3.1Les propietats i factors influents de l’absorció d’infrarojos per compostos metàl·lics inclouen principalment els aspectes següents:
Interval de velocitat d’absorció: la taxa d’absorció dels compostos metàl·lics als raigs infrarojos varia segons factors com el tipus de metall, l’estat de superfície, la temperatura i la longitud d’ona dels raigs infrarojos. Els metalls comuns com l’alumini, el coure i el ferro solen tenir una taxa d’absorció de raigs infrarojos entre el 10% i el 50% a temperatura ambient. Per exemple, la taxa d’absorció de la superfície d’alumini pur a raigs infrarojos a temperatura ambient és d’aproximadament un 12%, mentre que la taxa d’absorció de la superfície de coure rugós pot arribar al voltant del 40%.
3.2Properties i factors influents de l’absorció d’infrarojos per compostos metàl·lics:
Tipus de metalls: diferents metalls tenen diferents estructures atòmiques i arranjaments d’electrons, donant lloc a les seves diferents capacitats d’absorció per als raigs infrarojos.
Condició de la superfície: la rugositat, la capa d'òxid o el recobriment de la superfície metàl·lica afectarà la taxa d'absorció.
Tempertura: Els canvis de temperatura canviaran l'estat electrònic dins del metall, afectant així la seva absorció de raigs infrarojos.
Longitud d'ona d'infraroed: diferents longituds d'ona dels raigs infrarojos tenen diferents capacitats d'absorció per als metalls.
Changes En condicions específiques: En determinades condicions específiques, la taxa d’absorció dels raigs infrarojos per metalls pot canviar significativament. Per exemple, quan una superfície metàl·lica està recoberta amb una capa de material especial, es pot millorar la seva capacitat d’absorbir raigs infrarojos. A més, els canvis en l’estat electrònic dels metalls en entorns d’alta temperatura també poden provocar un augment de la taxa d’absorció.
Camps d’aplicació: Les propietats d’absorció d’infrarojos dels compostos metàl·lics tenen un valor important d’aplicació en la tecnologia d’infrarojos, la imatge tèrmica i altres camps. Per exemple, controlant el recobriment o la temperatura d’una superfície metàl·lica, es pot ajustar la seva absorció de raigs infrarojos, permetent les aplicacions en la mesura de la temperatura, la imatge tèrmica, etc.
Mètodes d’experimentació i fons de recerca: Els investigadors van determinar la taxa d’absorció dels raigs d’infrarojos per metalls mitjançant mesures experimentals i estudis professionals. Aquestes dades són importants per comprendre les propietats òptiques dels compostos metàl·lics i desenvolupar aplicacions relacionades.
En resum, les propietats d’absorció d’infrarojos dels compostos metàl·lics estan afectades per molts factors i poden canviar significativament en diferents condicions. Aquestes propietats s’utilitzen àmpliament en molts camps.