Ποια είναι η αρχή των μεταλλικών ενώσεων που απορροφούν τις υπέρυθρες ακτίνες και ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν;
Οι μεταλλικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των ενώσεων σπάνιων γαιών, διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην υπέρυθρη απορρόφηση. Ως ηγέτης σε ενώσεις σπάνιων μετάλλων και σπάνιων γαιών,Tech Urbanmines. Co., Ltd. Εξυπηρετεί σχεδόν το 1/8 των πελατών του κόσμου για απορρόφηση υπέρυθρων. Για την αντιμετώπιση των τεχνικών ερωτήσεων των πελατών μας σχετικά με αυτό το θέμα, το Κέντρο Έρευνας και Ανάπτυξης της εταιρείας μας έχει συντάξει αυτό το άρθρο για να δώσει απαντήσεις
1. Η αρχή και τα χαρακτηριστικά της υπέρυθρης απορρόφησης από μεταλλικές ενώσεις
Η αρχή της υπέρυθρης απορρόφησης από μεταλλικές ενώσεις βασίζεται κυρίως στη δόνηση της μοριακής δομής τους και των χημικών δεσμών. Μελέτες φασματοσκοπίας υπερύθρων Μοριακή δομή μετρώντας τη μετάβαση των ενδομοριακών επιπέδων δόνησης και περιστροφικής ενέργειας. Η δόνηση των χημικών δεσμών σε μεταλλικές ενώσεις θα οδηγήσει σε απορρόφηση υπέρυθρης ακτινοβολίας, ιδιαίτερα μεταλλικούς οργανικούς δεσμούς σε μεταλλικές-οργανικές ενώσεις, δόνηση πολλών ανόργανων δεσμών και δόνηση κρυστάλλου πλαισίου, οι οποίες θα εμφανίζονται σε διάφορες περιοχές του υπέρυθρου φάσματος.
Απόδοση διαφορετικών μεταλλικών ενώσεων σε υπέρυθρες φάσματα:
(1) .Mxene υλικό: Το Mxene είναι μια δισδιάστατη μετάβαση μετάλλου-άνθρακα/αζώτου με πλούσια συστατικά, μεταλλική αγωγιμότητα, μεγάλη ειδική επιφάνεια και ενεργή επιφάνεια. Έχει διαφορετικούς ρυθμούς απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας στις ζώνες εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας και στα μέσα/μακριά-υπέρυθρη ζώα και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε υπέρυθρες καμουφλάζ, φωτοθερμική μετατροπή και άλλα πεδία τα τελευταία χρόνια.
(2). Συνδέσεις COPPER: Οι ενώσεις χαλκού που περιέχουν φωσφόρος εκτελούν καλά μεταξύ των υπερεκπλογιστών, αποτρέποντας αποτελεσματικά το φαινόμενο μαύρης που προκαλείται από υπεριώδεις ακτίνες και διατηρώντας εξαιρετικές ιδιότητες προβολής ορατού φωτός και υπέρυθρων απορρόφησης για μεγάλο χρονικό διάστημα 3.
Πρακτικές περιπτώσεις εφαρμογών
(1). Το Camouflage των υλικών Mxene χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπέρυθρες καμουφλάζ λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων απορρόφησης υπερύθρων. Μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά τα υπέρυθρα χαρακτηριστικά του στόχου και να βελτιώσουν την απόκρυψη 2.
(2). Η φωτογράφηση μετατροπής: Τα υλικά Mxene έχουν χαμηλά χαρακτηριστικά εκπομπών στις μεσαίες/μακρινές υπέρυθρες ζώνες, τα οποία είναι κατάλληλα για εφαρμογές μετατροπής φωτοθερμικών και μπορούν να μετατρέψουν αποτελεσματικά την φωτεινή ενέργεια σε θερμική ενέργεια 2.
(3). Τα υλικά Window: Οι συνθέσεις ρητίνης που περιέχουν υπερμεγέθη απορροφητές χρησιμοποιούνται σε υλικά παραθύρων για να εμποδίσουν αποτελεσματικά τις υπέρυθρες ακτίνες και να βελτιώσουν την ενεργειακή απόδοση 3.
Αυτές οι περιπτώσεις εφαρμογών καταδεικνύουν την ποικιλομορφία και την πρακτικότητα των μεταλλικών ενώσεων στην υπέρυθρη απορρόφηση, ιδιαίτερα τον σημαντικό ρόλο τους στη σύγχρονη επιστήμη και τη βιομηχανία.
2. Ποιες μεταλλικές ενώσεις μπορούν να απορροφήσουν τις υπέρυθρες ακτίνες;
Οι μεταλλικές ενώσεις που μπορούν να απορροφήσουν τις υπέρυθρες ακτίνες περιλαμβάνουνΟξείδιο κασσίτερου αντιμονίου (ATO), οξείδιο κασσίτερου ινδίου (ITO), οξείδιο του ψευδαργύρου αλουμινίου (AZO), τριαξείδιο βολφραμίου (WO3), τετραξείδιο σιδήρου (Fe3O4) και τιτανικό στροντίου (SRTIO3).
2.1 Χαρακτηριστικά απορρόφησης υπερύθρων των μεταλλικών ενώσεων
Antimony οξείδιο του κασσίτερου (ATO): Μπορεί να προστατεύει το φως κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία με μήκος κύματος μεγαλύτερο από 1500 nm, αλλά δεν μπορεί να προστατεύσει το υπεριώδες φως και το υπέρυθρο φως με μήκος κύματος μικρότερο από 1500 nm .
Το οξείδιο του κασσίτερου (ITO): Παρόμοια με το ATO, έχει ως αποτέλεσμα την θωράκιση κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία.
Οξείδιο του αλουμινίου ψευδαργύρου (AZO): Έχει επίσης τη λειτουργία της θωράκισης κοντά στο υπέρυθρο φως.
Το τριαξίδιο βολφραμίου (WO3): Έχει ένα εντοπισμένο επιφανειακό φαινόμενο συντονισμού πλασμονίου και μικρός μηχανισμός απορρόφησης πολέμου, μπορεί να προστατεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία με μήκος κύματος 780-2500 nm και είναι μη τοξικό και φθηνό.
Fe3O4: Έχει καλές ιδιότητες απορρόφησης υπέρυθρων και θερμικής απόκρισης και χρησιμοποιείται συχνά σε αισθητήρες υπέρυθρων και ανιχνευτές.
Strontium Titanate (SRTIO3): έχει εξαιρετική απορρόφηση υπέρυθρων και οπτικών ιδιοτήτων, κατάλληλες για αισθητήρες υπέρυθρων και ανιχνευτές.
Φθορίδιο Erbium (ERF3): Είναι μια ένωση σπάνιων γαιών που μπορεί να απορροφήσει τις υπέρυθρες ακτίνες. Το φθορίδιο του Erbium έχει κρυστάλλους με τριαντάφυλλο, σημείο τήξης 1350 ° C, σημείο βρασμού 2200 ° C και πυκνότητα 7,814g/cm3. Χρησιμοποιείται κυρίως σε οπτικές επικαλύψεις, ντόπινγκ ινών, κρυστάλλους λέιζερ, πρώτες ύλες ενός κρυστάλλου, ενισχυτές λέιζερ, πρόσθετα καταλύτη και άλλα πεδία.
2.2 Εφαρμογή μεταλλικών ενώσεων σε υλικά απορρόφησης υπέρυθρων
Αυτές οι μεταλλικές ενώσεις χρησιμοποιούνται ευρέως σε υλικά απορρόφησης υπέρυθρων. Για παράδειγμα, τα ATO, ITO και AZO χρησιμοποιούνται συχνά σε διαφανή αγώγιμα, αντιστατικά, επικαλύψεις ακτινοβολίας και διαφανή ηλεκτρόδια. Το WO3 χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες θερμομόνωση, απορρόφηση και αντανάκλαση υπέρυθρων υλικών λόγω της εξαιρετικής απόδοσης της θωράκισης και των μη τοξικών ιδιοτήτων. Αυτές οι μεταλλικές ενώσεις διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον τομέα της υπέρυθρης τεχνολογίας λόγω των μοναδικών χαρακτηριστικών απορρόφησης υπέρυθρων.
2.3 Ποιες ενώσεις σπάνιων γαιών μπορούν να απορροφήσουν τις υπέρυθρες ακτίνες;
Μεταξύ των στοιχείων σπάνιων γαιών, το εξοϊίδιο Lanthanum και το νανο-μεγέθους Lanthanum boride μπορούν να απορροφήσουν τις υπέρυθρες ακτίνες.Εξοβαίδη Lanthanum (LAB6)είναι ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε ραντάρ, αεροδιαστημική, βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, όργανα, ιατρικό εξοπλισμό, μεταλλουργία οικιακής συσκευής, προστασία από το περιβάλλον και άλλους τομείς. Συγκεκριμένα, το ενιαίο κρύσταλλο Hexaboride του Lanthanum είναι ένα υλικό για τη δημιουργία σωλήνων ηλεκτρονίων υψηλής ισχύος, μαγνητρονίων, δοκών ηλεκτρονίων, δοκών ιόντων και καθόδων επιταχυντής.
Επιπλέον, το Nano-Scale Lanthanum Boride έχει επίσης την ιδιότητα της απορρόφησης υπέρυθρων ακτίνων. Χρησιμοποιείται στην επικάλυψη στην επιφάνεια των φύλλων φιλμ πολυαιθυλενίου για να εμποδίσει τις υπέρυθρες ακτίνες από το φως του ήλιου. Ενώ απορροφούν τις υπέρυθρες ακτίνες, το νανο-κλίμακα Lanthanum boride δεν απορροφά πάρα πολύ ορατό φως. Αυτό το υλικό μπορεί να εμποδίσει τις υπέρυθρες ακτίνες να εισέλθουν σε γυαλί σε ζεστά κλίματα και μπορούν να χρησιμοποιήσουν πιο αποτελεσματικά την ενέργεια και τη θερμική ενέργεια σε κρύα κλίματα.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της στρατιωτικής, της πυρηνικής ενέργειας, της υψηλής τεχνολογίας και των καθημερινών καταναλωτικών προϊόντων. Για παράδειγμα, το Lanthanum χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της τακτικής απόδοσης των κραμάτων σε όπλα και εξοπλισμό, το γαδολίνιο και τα ισότοπα του χρησιμοποιούνται ως απορροφητές νετρονίων στον τομέα της πυρηνικής ενέργειας και το δημητριακό χρησιμοποιείται ως προσθετικό γυαλί για να απορροφήσει τις υπεριώδεις και υπέρυθρες ακτίνες.
Το Cerium, ως γυάλινο πρόσθετο, μπορεί να απορροφήσει υπεριώδεις και υπέρυθρες ακτίνες και τώρα χρησιμοποιείται ευρέως σε γυαλί αυτοκινήτων. Δεν προστατεύει μόνο τις υπεριώδεις ακτίνες, αλλά επίσης μειώνει τη θερμοκρασία μέσα στο αυτοκίνητο, εξοικονομώντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια για κλιματισμό. Από το 1997, το ιαπωνικό γυαλί αυτοκινήτων έχει προστεθεί με οξείδιο του δημητριακού και χρησιμοποιήθηκε σε αυτοκίνητα το 1996.
3. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ από μεταλλικές ενώσεις
3.1 Οι ιδιότητες και οι παράγοντες που επηρεάζουν την υπέρυθρη απορρόφηση από μεταλλικές ενώσεις περιλαμβάνουν κυρίως τις ακόλουθες πτυχές:
Εύρος ρυθμού απορρόφησης: Ο ρυθμός απορρόφησης των μεταλλικών ενώσεων έως τις υπέρυθρες ακτίνες ποικίλλει ανάλογα με παράγοντες όπως ο τύπος μετάλλου, η κατάσταση επιφάνειας, η θερμοκρασία και το μήκος κύματος των υπέρυθρων ακτίνων. Τα κοινά μέταλλα όπως το αλουμίνιο, ο χαλκός και ο σίδηρος έχουν συνήθως ρυθμό απορρόφησης υπέρυθρων ακτίνων μεταξύ 10% και 50% σε θερμοκρασία δωματίου. Για παράδειγμα, ο ρυθμός απορρόφησης της καθαρής επιφάνειας αλουμινίου προς τις υπέρυθρες ακτίνες σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 12%, ενώ ο ρυθμός απορρόφησης της τραχίας επιφάνειας του χαλκού μπορεί να φτάσει περίπου το 40%.
3.2Properties και παράγοντες επηρεασμού της απορρόφησης υπέρυθρων από μεταλλικές ενώσεις:
Οι τύποι των μετάλλων: διαφορετικά μέταλλα έχουν διαφορετικές ατομικές δομές και ρυθμίσεις ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα τις διαφορετικές δυνατότητες απορρόφησης τους για υπέρυθρες ακτίνες.
Surface Condition: Η τραχύτητα, το στρώμα οξειδίου ή η επικάλυψη της μεταλλικής επιφάνειας θα επηρεάσουν τον ρυθμό απορρόφησης.
Temperature : Οι αλλαγές θερμοκρασίας θα αλλάξουν την ηλεκτρονική κατάσταση μέσα στο μέταλλο, επηρεάζοντας έτσι την απορρόφηση των υπέρυθρων ακτίνων.
Infrared μήκος κύματος: Τα διαφορετικά μήκη κύματος των υπέρυθρων ακτίνων έχουν διαφορετικές δυνατότητες απορρόφησης για μέταλλα.
Οι αλλαγές υπό συγκεκριμένες συνθήκες: Υπό ορισμένες συγκεκριμένες συνθήκες, ο ρυθμός απορρόφησης των υπέρυθρων ακτίνων με μέταλλα μπορεί να αλλάξει σημαντικά. Για παράδειγμα, όταν μια μεταλλική επιφάνεια είναι επικαλυμμένη με ένα στρώμα ειδικού υλικού, η ικανότητά του να απορροφά τις υπέρυθρες ακτίνες μπορεί να ενισχυθεί. Επιπλέον, οι αλλαγές στην ηλεκτρονική κατάσταση των μετάλλων σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας ενδέχεται επίσης να οδηγήσουν σε αύξηση του ρυθμού απορρόφησης.
Απλαστικά πεδία εφαρμογής: Οι ιδιότητες απορρόφησης υπερύθρων των μεταλλικών ενώσεων έχουν σημαντική αξία εφαρμογής στην υπέρυθρη τεχνολογία, τη θερμική απεικόνιση και άλλα πεδία. Για παράδειγμα, με τον έλεγχο της επικάλυψης ή της θερμοκρασίας μιας μεταλλικής επιφάνειας, η απορρόφηση των υπέρυθρων ακτίνων μπορεί να ρυθμιστεί, επιτρέποντας τις εφαρμογές στη μέτρηση της θερμοκρασίας, στη θερμική απεικόνιση κ.λπ.
Experimental Methods and Research Wackground : Οι ερευνητές καθορίζουν τον ρυθμό απορρόφησης των υπέρυθρων ακτίνων με μέταλλα μέσω πειραματικών μετρήσεων και επαγγελματικών μελετών. Αυτά τα δεδομένα είναι σημαντικά για την κατανόηση των οπτικών ιδιοτήτων των μεταλλικών ενώσεων και την ανάπτυξη σχετικών εφαρμογών.
Συνοπτικά, οι ιδιότητες απορρόφησης υπερύθρων των μεταλλικών ενώσεων επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες και μπορεί να αλλάξουν σημαντικά υπό διαφορετικές συνθήκες. Αυτές οι ιδιότητες χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς.