Cal é o principio de que os compostos metálicos absorben os raios infravermellos e cales son os seus factores que inflúen?
Os compostos metálicos, incluídos os compostos de terras raras, xogan un papel crucial na absorción de infravermellos. Como líder en metais raros e compostos de terras raras,Técnico de Minas Urbanas. Co., Ltd. atende a case 1/8 dos clientes do mundo para a absorción de infravermellos. Para atender as consultas técnicas dos nosos clientes sobre este asunto, o centro de investigación e desenvolvemento da nosa empresa elaborou este artigo para ofrecer respostas.
1.O principio e as características da absorción infravermella por compostos metálicos
O principio de absorción de infravermellos por compostos metálicos baséase principalmente na vibración da súa estrutura molecular e enlaces químicos. A espectroscopia infravermella estuda a estrutura molecular medindo a transición da vibración intramolecular e os niveis de enerxía rotacional. A vibración de enlaces químicos en compostos metálicos levará á absorción de infravermellos, especialmente enlaces metal-orgánicos en compostos metal-orgánicos, a vibración de moitos enlaces inorgánicos e a vibración do marco de cristal, que aparecerá en diferentes rexións do espectro infravermello.
Rendemento de diferentes compostos metálicos en espectros infravermellos:
(1).Material MXene: MXene é un composto bidimensional de metal de transición-carbono/nitróxeno con compoñentes ricos, condutividade metálica, unha gran superficie específica e unha superficie activa. Ten diferentes taxas de absorción de infravermellos nas bandas do infravermello próximo e do infravermello medio/lonxe e foi amplamente utilizada en camuflaxe infravermello, conversión fototérmica e outros campos nos últimos anos.
(2).Compostos de cobre: os compostos de cobre que conteñen fósforo funcionan ben entre os absorbedores de infravermellos, evitando eficazmente o fenómeno de ennegrecemento causado polos raios ultravioleta e mantendo unha excelente transmisión da luz visible e as propiedades de absorción infravermella de forma estable durante moito tempo3.
Casos prácticos de aplicación
(1).Camuflaxe infravermello: os materiais MXene úsanse amplamente na camuflaxe infravermella debido ás súas excelentes propiedades de absorción de infravermellos. Poden reducir eficazmente as características infravermellos do obxectivo e mellorar a ocultación2.
(2).Conversión fototérmica: os materiais MXene teñen características de baixa emisión nas bandas de infravermello medio/lonxe, que son axeitados para aplicacións de conversión fototérmica e poden converter de forma eficiente a enerxía luminosa en enerxía térmica2.
(3).Materiais para fiestras: as composicións de resina que conteñen absorbedores de infravermellos úsanse nos materiais de fiestras para bloquear eficazmente os raios infravermellos e mellorar a eficiencia enerxética 3.
Estes casos de aplicación demostran a diversidade e practicidade dos compostos metálicos na absorción de infravermellos, especialmente o seu importante papel na ciencia e na industria modernas.
2.Que compostos metálicos poden absorber os raios infravermellos?
Os compostos metálicos que poden absorber os raios infravermellos inclúenóxido de antimonio e estaño (ATO), óxido de indio estaño (ITO), óxido de aluminio e cinc (AZO), trióxido de volframio (WO3), tetróxido de ferro (Fe3O4) e titanato de estroncio (SrTiO3).
2.1 Características de absorción infravermella dos compostos metálicos
Óxido de antimonio de estaño (ATO): pode protexer a luz infravermella próxima cunha lonxitude de onda superior a 1500 nm, pero non pode protexer a luz ultravioleta e a luz infravermella cunha lonxitude de onda inferior a 1500 nm.
Óxido de indio e estaño (ITO): similar ao ATO, ten o efecto de protexer a luz infravermella próxima.
Óxido de zinc de aluminio (AZO): Tamén ten a función de blindar a luz infravermella próxima.
Trióxido de volframio (WO3): ten un efecto de resonancia plasmónica de superficie localizada e un pequeno mecanismo de absorción de polaróns, pode protexer a radiación infravermella cunha lonxitude de onda de 780-2500 nm, non é tóxico e barato.
Fe3O4: ten boas propiedades de absorción de infravermellos e resposta térmica e úsase a miúdo en sensores e detectores de infravermellos.
Titanato de estroncio (SrTiO3): ten excelentes propiedades ópticas e de absorción de infravermellos, axeitados para sensores e detectores de infravermellos.
Fluoruro de erbio (ErF3): é un composto de terras raras que pode absorber raios infravermellos. O fluoruro de erbio ten cristais de cor rosa, un punto de fusión de 1350 °C, un punto de ebulición de 2200 °C e unha densidade de 7,814 g/cm³. Utilízase principalmente en revestimentos ópticos, dopaxe de fibras, cristais láser, materias primas monocristais, amplificadores láser, aditivos de catalizadores e outros campos.
2.2 Aplicación de compostos metálicos en materiais absorbentes de infravermellos
Estes compostos metálicos son amplamente utilizados en materiais de absorción infravermella. Por exemplo, ATO, ITO e AZO úsanse a miúdo en revestimentos condutores transparentes, antiestáticos, de protección contra a radiación e electrodos transparentes; O WO3 úsase amplamente en varios materiais de illamento térmico, absorción e reflexión infravermella debido ao seu excelente rendemento de blindaxe do infravermello próximo e ás súas propiedades non tóxicas. Estes compostos metálicos xogan un papel importante no campo da tecnoloxía infravermella debido ás súas características únicas de absorción infravermella.
2.3 Que compostos de terras raras poden absorber os raios infravermellos?
Entre os elementos de terras raras, o hexaboruro de lantano e o boruro de lantano de tamaño nano poden absorber os raios infravermellos.Hexaboruro de lantano (LaB6)é un material moi utilizado en radares, aeroespacial, industria electrónica, instrumentación, equipos médicos, metalurxia de electrodomésticos, protección ambiental e outros campos. En particular, o monocristal de hexaboruro de lantano é un material para fabricar tubos electrónicos de alta potencia, magnetróns, feixes de electróns, raios iónicos e cátodos aceleradores.
Ademais, o boruro de lantano a nanoescala tamén ten a propiedade de absorber os raios infravermellos. Utilízase no revestimento da superficie das follas de película de polietileno para bloquear os raios infravermellos da luz solar. Mentres absorbe os raios infravermellos, o boruro de lantano a nanoescala non absorbe demasiada luz visible. Este material pode evitar que os raios infravermellos entren en vidro das fiestras en climas quentes e pode utilizar de forma máis eficaz a enerxía da luz e da calor en climas fríos.
Os elementos de terras raras son amplamente utilizados en moitos campos, incluíndo o militar, a enerxía nuclear, a alta tecnoloxía e os produtos de consumo diario. Por exemplo, o lantano úsase para mellorar o rendemento táctico das aliaxes en armas e equipamentos, o gadolinio e os seus isótopos utilízanse como absorbedores de neutróns no campo da enerxía nuclear e o cerio úsase como aditivo de vidro para absorber os raios ultravioleta e infravermellos.
O cerio, como aditivo para o vidro, pode absorber os raios ultravioleta e infravermellos e agora úsase amplamente no vidro dos automóbiles. Non só protexe contra os raios ultravioleta senón que tamén reduce a temperatura no interior do coche, aforrando así electricidade para o aire acondicionado. Desde 1997, o vidro xaponés para automóbiles foi engadido con óxido de cerio e utilizouse nos automóbiles en 1996.
3.Propiedades e factores que inflúen na absorción de infravermellos por compostos metálicos
3.1 As propiedades e os factores que inflúen na absorción de infravermellos por compostos metálicos inclúen principalmente os seguintes aspectos:
Intervalo da taxa de absorción: a taxa de absorción dos compostos metálicos aos raios infravermellos varía dependendo de factores como o tipo de metal, o estado da superficie, a temperatura e a lonxitude de onda dos raios infravermellos. Os metais comúns como o aluminio, o cobre e o ferro adoitan ter unha taxa de absorción de raios infravermellos entre o 10% e o 50% a temperatura ambiente. Por exemplo, a taxa de absorción da superficie de aluminio puro para os raios infravermellos a temperatura ambiente é de aproximadamente o 12%, mentres que a taxa de absorción da superficie de cobre rugosa pode alcanzar un 40%.
3.2 Propiedades e factores que inflúen na absorción de infravermellos por compostos metálicos:
Tipos de metais: os diferentes metais teñen diferentes estruturas atómicas e disposicións electrónicas, o que resulta en diferentes capacidades de absorción dos raios infravermellos.
Condición da superficie: a rugosidade, a capa de óxido ou o revestimento da superficie metálica afectará a taxa de absorción.
Temperatura: os cambios de temperatura cambiarán o estado electrónico dentro do metal, afectando así a súa absorción de raios infravermellos.
Lonxitude de onda infravermella: as diferentes lonxitudes de onda dos raios infravermellos teñen diferentes capacidades de absorción para os metais.
Cambios en condicións específicas: en determinadas condicións específicas, a taxa de absorción dos raios infravermellos polos metais pode cambiar significativamente. Por exemplo, cando unha superficie metálica está recuberta cunha capa de material especial, pódese mellorar a súa capacidade de absorber os raios infravermellos. Ademais, os cambios no estado electrónico dos metais en ambientes de alta temperatura tamén poden levar a un aumento da taxa de absorción.
Campos de aplicación: as propiedades de absorción infravermella dos compostos metálicos teñen un importante valor de aplicación na tecnoloxía infravermella, a imaxe térmica e outros campos. Por exemplo, controlando o revestimento ou a temperatura dunha superficie metálica, pódese axustar a súa absorción de raios infravermellos, permitindo aplicacións en medición de temperatura, imaxe térmica, etc.
Métodos experimentais e antecedentes de investigación: os investigadores determinaron a taxa de absorción dos raios infravermellos polos metais mediante medicións experimentais e estudos profesionais. Estes datos son importantes para comprender as propiedades ópticas dos compostos metálicos e desenvolver aplicacións relacionadas.
En resumo, as propiedades de absorción infravermella dos compostos metálicos están afectadas por moitos factores e poden cambiar significativamente en condicións diferentes. Estas propiedades son amplamente utilizadas en moitos campos.