Hvad er princippet for metalforbindelser, der absorberer infrarøde stråler, og hvad er dets indflydelsesfaktorer?
Metalforbindelser, herunder sjældne jordarters forbindelser, spiller en afgørende rolle i infrarød absorption. Som førende inden for sjældne metal- og sjældne jordarters forbindelser,UrbanMines Tech. Co., Ltd. betjener næsten 1/8 af verdens kunder til infrarød absorption. For at imødekomme vores kunders tekniske forespørgsler om dette spørgsmål har vores virksomheds forsknings- og udviklingscenter samlet denne artikel for at give svar
1. Princippet og karakteristikaene for infrarød absorption af metalforbindelser
Princippet om infrarød absorption af metalforbindelser er hovedsageligt baseret på vibration af deres molekylære struktur og kemiske bindinger. Infrarød spektroskopi studerer molekylær struktur ved at måle overgangen af intramolekylære vibrationer og rotationsenerginiveauer. Vibrationen af kemiske bindinger i metalforbindelser vil føre til infrarød absorption, især metal-organiske bindinger i metal-organiske forbindelser, vibrationer af mange uorganiske bindinger, og krystalramme vibrationer, som vil optræde i forskellige områder af det infrarøde spektrum.
Ydeevne af forskellige metalforbindelser i infrarøde spektre:
(1). MXene-materiale: MXene er en todimensional overgangsmetal-carbon/nitrogenforbindelse med rige komponenter, metallisk ledningsevne, et stort specifikt overfladeareal og en aktiv overflade. Det har forskellige infrarøde absorptionshastigheder i de nær-infrarøde og mellem-/langt-infrarøde bånd og er blevet meget brugt i infrarød camouflage, fototermisk konvertering og andre områder i de seneste år.
(2).Kobberforbindelser: Fosforholdige kobberforbindelser klarer sig godt blandt infrarøde absorbere, og forhindrer effektivt sortfarvningsfænomenet forårsaget af ultraviolette stråler og opretholder fremragende synligt lystransmittans og infrarøde absorptionsegenskaber stabilt i lang tid3.
Praktiske anvendelsessager
(1).Infrarød camouflage: MXene-materialer er meget udbredt i infrarød camouflage på grund af deres fremragende infrarøde absorptionsegenskaber. De kan effektivt reducere målets infrarøde egenskaber og forbedre tilsløringen2.
(2).Fototermisk konvertering: MXene-materialer har lave emissionskarakteristika i de midterste/fjerne infrarøde bånd, som er velegnede til fototermiske konverteringsapplikationer og effektivt kan konvertere lysenergi til varmeenergi2.
(3). Vinduesmaterialer: Harpikssammensætninger, der indeholder infrarøde absorbere, bruges i vinduesmaterialer for effektivt at blokere infrarøde stråler og forbedre energieffektiviteten 3.
Disse anvendelsessager demonstrerer mangfoldigheden og anvendeligheden af metalforbindelser i infrarød absorption, især deres vigtige rolle i moderne videnskab og industri.
2. Hvilke metalforbindelser kan absorbere infrarøde stråler?
Metalforbindelser, der kan absorbere infrarøde stråler omfatterantimon tinoxid (ATO), indiumtinoxid (ITO), aluminiumzinkoxid (AZO), wolframtrioxid (WO3), jerntetroxid (Fe3O4) og strontiumtitanat (SrTiO3).
2.1 Infrarøde absorptionsegenskaber for metalforbindelser
Antimonitinoxid (ATO): Det kan skærme nær-infrarødt lys med en bølgelængde større end 1500 nm, men kan ikke skærme ultraviolet lys og infrarødt lys med en bølgelængde mindre end 1500 nm.
Indium Tin Oxide (ITO): I lighed med ATO har det effekten af at afskærme nær-infrarødt lys.
Zinkaluminiumoxid (AZO): Det har også den funktion at afskærme nær-infrarødt lys.
Wolframtrioxid (WO3): Det har en lokaliseret overfladeplasmonresonanseffekt og lille polaronabsorptionsmekanisme, kan afskærme infrarød stråling med en bølgelængde på 780-2500 nm og er ikke-toksisk og billig.
Fe3O4: Det har gode infrarøde absorptions- og termiske responsegenskaber og bruges ofte i infrarøde sensorer og detektorer.
Strontiumtitanat (SrTiO3): har fremragende infrarød absorption og optiske egenskaber, velegnet til infrarøde sensorer og detektorer.
Erbiumfluorid (ErF3): er en sjælden jordartforbindelse, der kan absorbere infrarøde stråler. Erbiumfluorid har rosafarvede krystaller, et smeltepunkt på 1350°C, et kogepunkt på 2200°C og en massefylde på 7,814g/cm³. Det bruges hovedsageligt i optiske belægninger, fiberdoping, laserkrystaller, enkeltkrystalråmaterialer, laserforstærkere, katalysatoradditiver og andre områder.
2.2 Anvendelse af metalforbindelser i infrarødt absorberende materialer
Disse metalforbindelser er meget udbredt i infrarøde absorptionsmaterialer. For eksempel bruges ATO, ITO og AZO ofte i transparente ledende, antistatiske, strålebeskyttelsesbelægninger og transparente elektroder; WO3 er meget udbredt i forskellige varmeisolerings-, absorptions- og reflekterende infrarøde materialer på grund af dets fremragende nær-infrarøde afskærmningsydeevne og ikke-toksiske egenskaber. Disse metalforbindelser spiller en vigtig rolle inden for infrarød teknologi på grund af deres unikke infrarøde absorptionsegenskaber.
2.3 Hvilke sjældne jordarters forbindelser kan absorbere infrarøde stråler?
Blandt de sjældne jordarters grundstoffer kan lanthanhexaborid og lanthanborid i nanostørrelse absorbere infrarøde stråler.Lanthanhexaborid (LaB6)er et materiale, der er meget udbredt inden for radar, rumfart, elektronikindustri, instrumentering, medicinsk udstyr, husholdningsapparater, metallurgi, miljøbeskyttelse og andre områder. Især lanthanhexaborid-enkeltkrystal er et materiale til fremstilling af højeffekt elektronrør, magnetroner, elektronstråler, ionstråler og acceleratorkatoder.
Derudover har lanthanborid i nanoskala også den egenskab at absorbere infrarøde stråler. Det bruges i belægningen på overfladen af polyethylenfilmplader for at blokere infrarøde stråler fra sollys. Mens det absorberer infrarøde stråler, absorberer lanthanborid i nanoskala ikke for meget synligt lys. Dette materiale kan forhindre infrarøde stråler i at trænge ind i vinduesglas i varmt klima og kan mere effektivt udnytte lys og varmeenergi i kolde klimaer.
Sjældne jordarters elementer er meget udbredt på mange områder, herunder militær, atomenergi, højteknologi og daglige forbrugerprodukter. For eksempel bruges lanthan til at forbedre den taktiske ydeevne af legeringer i våben og udstyr, gadolinium og dets isotoper bruges som neutronabsorbere i atomenergiområdet, og cerium bruges som glasadditiv til at absorbere ultraviolette og infrarøde stråler.
Cerium, som et glasadditiv, kan absorbere ultraviolette og infrarøde stråler og er nu meget brugt i bilglas. Det beskytter ikke kun mod ultraviolette stråler, men reducerer også temperaturen inde i bilen og sparer dermed elektricitet til aircondition. Siden 1997 er japansk bilglas blevet tilføjet ceriumoxid, og det blev brugt i biler i 1996.
3. Egenskaber og indflydelsesfaktorer for infrarød absorption af metalforbindelser
3.1 Egenskaberne og indflydelsesfaktorerne for infrarød absorption af metalforbindelser omfatter hovedsageligt følgende aspekter:
Absorptionshastighedsområde: Absorptionshastigheden af metalforbindelser til infrarøde stråler varierer afhængigt af faktorer som metaltype, overfladetilstand, temperatur og bølgelængde af infrarøde stråler. Almindelige metaller som aluminium, kobber og jern har normalt en absorptionshastighed af infrarøde stråler mellem 10% og 50% ved stuetemperatur. For eksempel er absorptionshastigheden af ren aluminiumoverflade til infrarøde stråler ved stuetemperatur omkring 12%, mens absorptionshastigheden af ru kobberoverflade kan nå omkring 40%.
3.2 Egenskaber og påvirkningsfaktorer for infrarød absorption af metalforbindelser:
Typer af metaller: Forskellige metaller har forskellige atomare strukturer og elektronarrangementer, hvilket resulterer i deres forskellige absorptionsevner for infrarøde stråler.
Overfladetilstand: Ruheden, oxidlaget eller belægningen af metaloverfladen vil påvirke absorptionshastigheden.
Temperature: Temperaturændringer vil ændre den elektroniske tilstand inde i metallet og derved påvirke dets absorption af infrarøde stråler.
Infrarød bølgelængde: Forskellige bølgelængder af infrarøde stråler har forskellige absorptionsevner for metaller.
Ændringer under specifikke forhold: Under visse specifikke forhold kan absorptionshastigheden af infrarøde stråler af metaller ændre sig betydeligt. For eksempel, når en metaloverflade er belagt med et lag af specielt materiale, kan dens evne til at absorbere infrarøde stråler forbedres. Derudover kan ændringer i den elektroniske tilstand af metaller i højtemperaturmiljøer også føre til en stigning i absorptionshastigheden.
Anvendelsesområder: De infrarøde absorptionsegenskaber af metalforbindelser har vigtig anvendelsesværdi inden for infrarød teknologi, termisk billeddannelse og andre områder. For eksempel, ved at kontrollere belægningen eller temperaturen på en metaloverflade, kan dens absorption af infrarøde stråler justeres, hvilket muliggør anvendelser inden for temperaturmåling, termisk billeddannelse osv.
Eksperimentelle metoder og forskningsbaggrund: Forskere bestemte absorptionshastigheden af infrarøde stråler af metaller gennem eksperimentelle målinger og professionelle undersøgelser. Disse data er vigtige for at forstå de optiske egenskaber af metalforbindelser og udvikle relaterede applikationer.
Sammenfattende er metalforbindelsernes infrarøde absorptionsegenskaber påvirket af mange faktorer og kan ændre sig væsentligt under forskellige forhold. Disse egenskaber er meget udbredt på mange områder.