Ինֆրակարմիր ճառագայթները կլանող մետաղական միացություններ

Ի՞նչ սկզբունքով են մետաղական միացությունները ներծծում ինֆրակարմիր ճառագայթները և որո՞նք են դրա վրա ազդող գործոնները:

Մետաղների միացությունները, ներառյալ հազվագյուտ հողային միացությունները, վճռորոշ դեր են խաղում ինֆրակարմիր կլանման մեջ: Որպես հազվագյուտ մետաղների և հազվագյուտ հողային միացությունների առաջատար,UrbanMines Tech. Co., Ltd. սպասարկում է աշխարհի հաճախորդների գրեթե 1/8-ին ինֆրակարմիր կլանման համար: Այս հարցի վերաբերյալ մեր հաճախորդների տեխնիկական հարցումները լուծելու համար մեր ընկերության հետազոտության և զարգացման կենտրոնը կազմել է այս հոդվածը՝ պատասխաններ տալու համար։
1. Մետաղական միացությունների կողմից ինֆրակարմիր կլանման սկզբունքը և բնութագրերը

Մետաղական միացությունների կողմից ինֆրակարմիր կլանման սկզբունքը հիմնականում հիմնված է դրանց մոլեկուլային կառուցվածքի թրթիռի և քիմիական կապերի վրա։ Ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիան ուսումնասիրում է մոլեկուլային կառուցվածքը՝ չափելով ներմոլեկուլային թրթռումների և պտտվող էներգիայի մակարդակների անցումը։ Մետաղական միացություններում քիմիական կապերի թրթռումը կհանգեցնի ինֆրակարմիր կլանման, հատկապես մետաղ-օրգանական կապերի մետաղ-օրգանական միացություններում, շատ անօրգանական կապերի թրթռում և բյուրեղյա շրջանակի թրթռում, որը կհայտնվի ինֆրակարմիր սպեկտրի տարբեր շրջաններում:

Տարբեր մետաղական միացությունների կատարումը ինֆրակարմիր սպեկտրներում.
(1) MXene նյութ. MXene-ը երկչափ անցումային մետաղ-ածխածնային/ազոտային միացություն է՝ հարուստ բաղադրիչներով, մետաղական հաղորդունակությամբ, մեծ հատուկ մակերեսով և ակտիվ մակերեսով: Այն ունի ինֆրակարմիր կլանման տարբեր արագություններ մոտ ինֆրակարմիր և միջին/հեռավոր ինֆրակարմիր տիրույթներում և վերջին տարիներին լայնորեն օգտագործվում է ինֆրակարմիր քողարկման, ֆոտոջերմային փոխակերպման և այլ ոլորտներում:
(2).‌Պղնձի միացություններ‌. ֆոսֆոր պարունակող պղնձի միացությունները լավ են գործում ինֆրակարմիր կլանիչների մեջ՝ արդյունավետորեն կանխելով ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների հետևանքով առաջացած սևացման երևույթը և երկար ժամանակ պահպանելով տեսանելի լույսի գերազանց թափանցելիությունը և ինֆրակարմիր կլանման հատկությունները։

Գործնական կիրառման դեպքեր
(1): Ինֆրակարմիր քողարկում‌. MXene նյութերը լայնորեն օգտագործվում են ինֆրակարմիր քողարկման մեջ՝ շնորհիվ իրենց գերազանց ինֆրակարմիր կլանման հատկությունների: Նրանք կարող են արդյունավետորեն նվազեցնել թիրախի ինֆրակարմիր բնութագրերը և բարելավել թաքցնելը2:
(2).‌Ֆոտոթերմային փոխակերպում‌. MXene նյութերն ունեն ցածր արտանետման բնութագրեր միջին/հեռավոր ինֆրակարմիր տիրույթներում, որոնք հարմար են ֆոտոջերմային փոխակերպման կիրառությունների համար և կարող են արդյունավետ կերպով վերածել լույսի էներգիան ջերմային էներգիայի։
(3) Պատուհանի նյութեր. ինֆրակարմիր կլանիչներ պարունակող խեժային կոմպոզիցիաներ օգտագործվում են պատուհանների նյութերում՝ արդյունավետորեն արգելափակելու ինֆրակարմիր ճառագայթները և բարելավելու էներգիայի արդյունավետությունը:
Այս կիրառական դեպքերը ցույց են տալիս մետաղական միացությունների բազմազանությունն ու գործնականությունը ինֆրակարմիր կլանման մեջ, հատկապես նրանց կարևոր դերը ժամանակակից գիտության և արդյունաբերության մեջ:

2. Ո՞ր մետաղական միացություններն են կարող կլանել ինֆրակարմիր ճառագայթները:

Մետաղական միացությունները, որոնք կարող են կլանել ինֆրակարմիր ճառագայթները, ներառում ենանտիմոնի անագ օքսիդ (ATO), ինդիումի անագի օքսիդ (ITO), ալյումինի ցինկի օքսիդ (AZO), վոլֆրամի եռօքսիդ (WO3), երկաթի տետրոօքսիդ (Fe3O4) և ստրոնցիումի տիտանատ (SrTiO3):

2.1 Մետաղական միացությունների ինֆրակարմիր կլանման բնութագրերը
Անտիմոնի անագ օքսիդ (ATO). Այն կարող է պաշտպանել մերձ ինֆրակարմիր լույսը 1500 նմ-ից ավելի ալիքի երկարությամբ, բայց չի կարող պաշտպանել ուլտրամանուշակագույն լույսը և 1500 նմ-ից պակաս ալիքի երկարությամբ ինֆրակարմիր լույսը:
‎Indium Tin Oxide (ITO). ATO-ի նման, այն ունի մերձ ինֆրակարմիր լույսը պաշտպանելու ազդեցություն:
Ցինկի ալյումինի օքսիդ (AZO): Այն նաև ունի մոտ ինֆրակարմիր լույսը պաշտպանելու գործառույթ:
Վոլֆրամի եռօքսիդ (WO3). Այն ունի տեղայնացված մակերևութային պլազմոնային ռեզոնանսային էֆեկտ և փոքր պոլարոնի կլանման մեխանիզմ, կարող է պաշտպանել ինֆրակարմիր ճառագայթումը 780-2500 նմ ալիքի երկարությամբ և ոչ թունավոր և էժան է:
Fe3O4‌. Այն ունի լավ ինֆրակարմիր կլանման և ջերմային արձագանքման հատկություններ և հաճախ օգտագործվում է ինֆրակարմիր սենսորների և դետեկտորների մեջ:
Ստրոնցիումի տիտանատ (SrTiO3). ունի գերազանց ինֆրակարմիր կլանման և օպտիկական հատկություններ, հարմար է ինֆրակարմիր սենսորների և դետեկտորների համար:
Էրբիումի ֆտորիդը (ErF3) հազվագյուտ հողային միացություն է, որը կարող է կլանել ինֆրակարմիր ճառագայթները: Էրբիումի ֆտորիդն ունի վարդագույն բյուրեղներ, հալման ջերմաստիճանը՝ 1350°C, եռման կետը՝ 2200°C, և խտությունը՝ 7,814 գ/սմ³։ Այն հիմնականում օգտագործվում է օպտիկական ծածկույթների, մանրաթելային դոպինգի, լազերային բյուրեղների, մեկ բյուրեղյա հումքի, լազերային ուժեղացուցիչների, կատալիզատորի հավելումների և այլ ոլորտներում:

2.2 Մետաղների միացությունների կիրառումը ինֆրակարմիր կլանող նյութերում
Այս մետաղական միացությունները լայնորեն օգտագործվում են ինֆրակարմիր կլանման նյութերում: Օրինակ, ATO-ն, ITO-ն և AZO-ն հաճախ օգտագործվում են թափանցիկ հաղորդիչ, հակաստատիկ, ճառագայթային պաշտպանության ծածկույթներում և թափանցիկ էլեկտրոդներում; WO3-ը լայնորեն օգտագործվում է տարբեր ջերմամեկուսիչ, ներծծող և արտացոլող ինֆրակարմիր նյութերի մեջ՝ շնորհիվ իր գերազանց մոտ ինֆրակարմիր պաշտպանիչ հատկությունների և ոչ թունավոր հատկությունների: Այս մետաղական միացությունները կարևոր դեր են խաղում ինֆրակարմիր տեխնոլոգիայի ոլորտում՝ իրենց ինֆրակարմիր կլանման յուրահատուկ բնութագրերի շնորհիվ:

2.3 Ո՞ր հազվագյուտ երկրային միացությունները կարող են կլանել ինֆրակարմիր ճառագայթները:

Հազվագյուտ երկրային տարրերից լանթանի հեքսաբորիդը և նանո չափի լանթանի բորիդը կարող են կլանել ինֆրակարմիր ճառագայթները:Լանթանի հեքսաբորիդ (LaB6)նյութ է, որը լայնորեն օգտագործվում է ռադարների, օդատիեզերական, էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության, գործիքավորման, բժշկական սարքավորումների, կենցաղային տեխնիկայի մետալուրգիայի, շրջակա միջավայրի պաշտպանության և այլ ոլորտներում: Մասնավորապես, լանթանի հեքսաբորիդի միաբյուրեղը նյութ է բարձր հզորության էլեկտրոնային խողովակների, մագնետրոնների, էլեկտրոնային ճառագայթների, իոնային ճառագայթների և արագացուցիչների կաթոդների պատրաստման համար։
Բացի այդ, նանոմաշտաբով լանթանի բորիդը ունի նաև ինֆրակարմիր ճառագայթներ կլանելու հատկություն։ Այն օգտագործվում է պոլիէթիլենային թաղանթների մակերևույթի ծածկույթում՝ արևի լույսից ինֆրակարմիր ճառագայթները արգելափակելու համար: Ինֆրակարմիր ճառագայթները կլանելիս նանոմաշտաբով լանթանի բորիդը շատ տեսանելի լույս չի կլանում: Այս նյութը կարող է կանխել ինֆրակարմիր ճառագայթների մուտքը պատուհանի ապակի տաք կլիմայական պայմաններում և կարող է ավելի արդյունավետ օգտագործել լույսը և ջերմային էներգիան ցուրտ կլիմայական պայմաններում:
Հազվագյուտ հողային տարրերը լայնորեն օգտագործվում են բազմաթիվ ոլորտներում, ներառյալ ռազմական, միջուկային էներգիան, բարձր տեխնոլոգիաները և ամենօրյա սպառման արտադրանքները: Օրինակ, լանթանն օգտագործվում է զենքի և սարքավորումների համաձուլվածքների մարտավարական աշխատանքը բարելավելու համար, գադոլինիումը և նրա իզոտոպները օգտագործվում են որպես նեյտրոնների կլանիչներ միջուկային էներգիայի ոլորտում, իսկ ցերիումը օգտագործվում է որպես ապակու հավելում ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր ճառագայթները կլանելու համար:
Ցերիումը, որպես ապակու հավելում, կարող է կլանել ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր ճառագայթները և այժմ լայնորեն օգտագործվում է ավտոմեքենաների ապակու մեջ: Այն ոչ միայն պաշտպանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից, այլև նվազեցնում է մեքենայի ներսում ջերմաստիճանը՝ այդպիսով խնայելով էլեկտրաէներգիան օդորակման համար: 1997 թվականից ճապոնական ավտոմոբիլային ապակին ավելացվել է ցերիումի օքսիդով, և այն օգտագործվել է ավտոմեքենաներում 1996 թվականին։

3. Մետաղական միացությունների կողմից ինֆրակարմիր կլանման հատկությունները և ազդող գործոնները

3.1 Մետաղական միացությունների կողմից ինֆրակարմիր կլանման հատկությունները և ազդող գործոնները հիմնականում ներառում են հետևյալ ասպեկտները.

Կլանման արագության միջակայք. Մետաղի միացությունների կլանման արագությունը ինֆրակարմիր ճառագայթների նկատմամբ տատանվում է կախված այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են մետաղի տեսակը, մակերեսային վիճակը, ջերմաստիճանը և ինֆրակարմիր ճառագայթների ալիքի երկարությունը: Սովորական մետաղները, ինչպիսիք են ալյումինը, պղինձը և երկաթը, սովորաբար ունենում են ինֆրակարմիր ճառագայթների կլանման արագություն սենյակային ջերմաստիճանում 10% -ից մինչև 50%: Օրինակ, մաքուր ալյումինի մակերեսի կլանման արագությունը ինֆրակարմիր ճառագայթների նկատմամբ սենյակային ջերմաստիճանում կազմում է մոտ 12%, մինչդեռ կոպիտ պղնձի մակերեսի կլանման արագությունը կարող է հասնել մոտ 40%:

3.2 Մետաղական միացությունների կողմից ինֆրակարմիր կլանման հատկությունները և ազդող գործոնները.

Մետաղների տեսակներ. Տարբեր մետաղներ ունեն տարբեր ատոմային կառուցվածք և էլեկտրոնային դասավորություններ, ինչը հանգեցնում է ինֆրակարմիր ճառագայթների համար նրանց կլանման տարբեր կարողություններին:
Մակերեւութային վիճակ․ մետաղի մակերեսի կոպտությունը, օքսիդային շերտը կամ ծածկույթը կազդեն կլանման արագության վրա։
Ջերմաստիճան. Ջերմաստիճանի փոփոխությունները կփոխեն մետաղի ներսում էլեկտրոնային վիճակը՝ դրանով իսկ ազդելով ինֆրակարմիր ճառագայթների կլանման վրա:
Ինֆրակարմիր ալիքի երկարություն. Ինֆրակարմիր ճառագայթների տարբեր ալիքների երկարություններ ունեն մետաղների կլանման տարբեր հնարավորություններ:
Փոփոխություններ հատուկ պայմաններում. Որոշակի կոնկրետ պայմաններում մետաղների կողմից ինֆրակարմիր ճառագայթների կլանման արագությունը կարող է զգալիորեն փոխվել: Օրինակ, երբ մետաղական մակերեսը պատված է հատուկ նյութի շերտով, ինֆրակարմիր ճառագայթները կլանելու նրա կարողությունը կարող է մեծանալ: Բացի այդ, բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում մետաղների էլեկտրոնային վիճակի փոփոխությունները կարող են հանգեցնել նաև կլանման արագության բարձրացման:
Կիրառման դաշտեր. Մետաղական միացությունների ինֆրակարմիր կլանման հատկությունները կարևոր կիրառական արժեք ունեն ինֆրակարմիր տեխնոլոգիայի, ջերմային պատկերների և այլ ոլորտներում: Օրինակ՝ մետաղական մակերեսի ծածկույթը կամ ջերմաստիճանը վերահսկելով՝ դրա ինֆրակարմիր ճառագայթների կլանումը կարող է ճշգրտվել՝ թույլ տալով կիրառել ջերմաստիճանի չափման, ջերմային պատկերման և այլն:
Փորձարարական մեթոդներ և հետազոտության նախապատմություն. Հետազոտողները որոշել են մետաղների կողմից ինֆրակարմիր ճառագայթների կլանման արագությունը փորձարարական չափումների և մասնագիտական ​​ուսումնասիրությունների միջոցով: Այս տվյալները կարևոր են մետաղական միացությունների օպտիկական հատկությունները հասկանալու և հարակից ծրագրեր մշակելու համար:
Ամփոփելով, մետաղական միացությունների ինֆրակարմիր կլանման հատկությունների վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ և կարող են զգալիորեն փոխվել տարբեր պայմաններում: Այս հատկությունները լայնորեն կիրառվում են բազմաթիվ ոլորտներում: