Qual è il principio dei composti metallici che assorbono i raggi infrarossi e quali sono i suoi fattori influenzanti?
I composti metallici, compresi i composti delle terre rare, svolgono un ruolo cruciale nell'assorbimento a infrarossi. Come leader nei rari composti di metallo e terreni rari,Urbanmines Tech. Co., Ltd. Serve quasi 1/8 dei clienti del mondo per l'assorbimento a infrarossi. Per affrontare le richieste tecniche dei nostri clienti su questo argomento, il centro di ricerca e sviluppo della nostra azienda ha compilato questo articolo per fornire risposte
1. Il principio e le caratteristiche dell'assorbimento a infrarossi da parte dei composti metallici
Il principio di assorbimento a infrarossi da parte dei composti metallici si basa principalmente sulla vibrazione della loro struttura molecolare e dei legami chimici. La spettroscopia a infrarossi studia la struttura molecolare misurando la transizione di vibrazioni intramolecolari e livelli di energia rotazionale. La vibrazione dei legami chimici nei composti metallici porterà ad un assorbimento infrarosso, in particolare i legami metallo-organici nei composti metallo-organici, la vibrazione di molti legami inorganici e la vibrazione della cornice cristallina, che appariranno in diverse regioni dello spettro a infrarossi.
Prestazioni di diversi composti metallici negli spettri a infrarossi:
(1). Materiale mxene: il mxene è un composto di metallo/azoto di transizione bidimensionale con componenti ricchi, conducibilità metallica, una grande superficie specifica e una superficie attiva. Ha tassi di assorbimento a infrarossi diversi nelle bande del vicino infrarosso e di medio/lontano infrarosso ed è stato ampiamente utilizzato nella mimetica infrarossa, nella conversione fototermica e in altri campi negli ultimi anni.
(2) .copper Composti: i composti di rame contenenti fosforo si comportano bene tra gli assorbitori a infrarossi, prevenendo efficacemente il fenomeno anneroso causato da raggi ultravioletti e mantenendo un'eccellente trasmittanza della luce visibile e le proprietà di assorbimento infrarosso stabilmente per un lungo tempo3.
Casi di applicazione pratica
(1). Camouflaggio infrarosso: i materiali mxene sono ampiamente utilizzati nel camuffamento a infrarossi a causa delle loro eccellenti proprietà di assorbimento a infrarossi. Possono ridurre efficacemente le caratteristiche a infrarossi del bersaglio e migliorare l'occultamento2.
(2). Conversione di fotostotermia: i materiali mxene hanno caratteristiche a basse emissioni nelle bande a infrarossi medio/lontano, adatti per applicazioni di conversione fototermica e possono convertire in modo efficiente l'energia della luce in energia termica2.
(3). Materiali awindow: le composizioni di resina contenenti assorbitori a infrarossi vengono utilizzati nei materiali della finestra per bloccare efficacemente i raggi infrarossi e migliorare l'efficienza energetica 3.
Questi casi di applicazione dimostrano la diversità e la praticità dei composti metallici nell'assorbimento a infrarossi, in particolare il loro ruolo importante nella scienza e nell'industria moderna.
2.Quali composti metallici possono assorbire i raggi infrarossi?
I composti metallici che possono assorbire i raggi a infrarossi includonoOssido di stagno antimonio (ATO), Ossido di stagno indio (ITO), ossido di zinco in alluminio (Azo), triossido di tungsteno (WO3), tetroxide di ferro (FE3O4) e titanate di stronzio (SRTIO3).
2.1 Caratteristiche di assorbimento a infrarossi dei composti metallici
Ossido di stagno (ATO): può proteggere la luce del vicino infrarosso con una lunghezza d'onda superiore a 1500 nm, ma non può proteggere la luce ultravioletta e la luce a infrarossi con una lunghezza d'onda inferiore a 1500 nm.
Indium Tin Oxide (ITO): simile all'ATO, ha l'effetto di proteggere la luce del vicino infrarosso.
Ossido di alluminio di zinco (AZO): ha anche la funzione di schermare la luce del vicino infrarosso.
Tungsteno Triossido (WO3): ha un effetto di risonanza plasmonica di superficie localizzata e un piccolo meccanismo di assorbimento di Polaron, può proteggere le radiazioni a infrarossi con una lunghezza d'onda di 780-2500 nm ed è non tossico ed economico.
Fe3o4: ha buone proprietà di assorbimento a infrarossi e risposta termica ed è spesso utilizzato in sensori a infrarossi e rilevatori.
Strontium titanate (SRTIO3): ha un eccellente assorbimento a infrarossi e proprietà ottiche, adatte a sensori a infrarossi e rilevatori.
Erbio Fluoruro (ERF3): è un composto di terre rare che può assorbire i raggi infrarossi. Il fluoruro di erbio ha cristalli color rosa, un punto di fusione di 1350 ° C, un punto di ebollizione di 2200 ° C e una densità di 7,814 g/cm³. È usato principalmente in rivestimenti ottici, doping in fibra, cristalli laser, materie prime a cristallo singolo, amplificatori laser, additivi catalizzatori e altri campi.
2.2 Applicazione di composti metallici nei materiali di assorbimento a infrarossi
Questi composti metallici sono ampiamente utilizzati nei materiali di assorbimento a infrarossi. Ad esempio, ATO, ITO e Azo sono spesso utilizzati in rivestimenti trasparenti, antistatici, di protezione da radiazioni e elettrodi trasparenti; WO3 è ampiamente utilizzato in vari materiali di isolamento, assorbimento e infrarossi di riflessione a causa delle sue eccellenti prestazioni di schermatura del vicino infrarosso e proprietà non tossiche. Questi composti metallici svolgono un ruolo importante nel campo della tecnologia a infrarossi a causa delle loro caratteristiche uniche di assorbimento a infrarossi.
2.3 Quali composti di terra rare possono assorbire i raggi infrarossi?
Tra gli elementi delle terre rare, il lantanio esaboride e il boride di lantanio in nano possono assorbire i raggi infrarossi.Lanthanum Hexaboride (Lab6)è un materiale ampiamente utilizzato in radar, aerospaziale, industria elettronica, strumentazione, attrezzature mediche, metallurgia degli elettrodomestici, protezione ambientale e altri campi. In particolare, il singolo cristallo di Lanthanum Hexaboride è un materiale per produrre tubi di elettroni ad alta potenza, magnetroni, travi di elettroni, travi ionici e catodi acceleratori.
Inoltre, il Lanthanum Boride di nano-scala ha anche la proprietà di assorbenti raggi infrarossi. Viene utilizzato nel rivestimento sulla superficie dei fogli di pellicola di polietilene per bloccare i raggi infrarossi dalla luce solare. Mentre assorbire i raggi a infrarossi, il Lanthanum Boride nano-scala non assorbe troppa luce visibile. Questo materiale può impedire ai raggi infrarossi di entrare in vetro di finestra nei climi caldi e può utilizzare in modo più efficace l'energia di luce e calore nei climi freddi.
Gli elementi delle terre rare sono ampiamente utilizzati in molti campi, tra cui militari, energia nucleare, alta tecnologia e prodotti di consumo giornalieri. Ad esempio, il lantanum viene utilizzato per migliorare le prestazioni tattiche delle leghe nelle armi e nell'attrezzatura, il gadolinio e i suoi isotopi sono usati come assorbitori di neutroni nel campo di energia nucleare e il cerio viene utilizzato come additivo di vetro per assorbire raggi ultravioletti e infrarossi.
Il cerio, come additivo di vetro, può assorbire raggi ultravioletti e infrarossi ed è ora ampiamente utilizzato nel vetro automobilistico. Non solo protegge dai raggi ultravioletti, ma riduce anche la temperatura all'interno dell'auto, risparmiando così elettricità per l'aria condizionata. Dal 1997, il vetro automobilistico giapponese è stato aggiunto con ossido di cerio ed è stato utilizzato nelle automobili nel 1996.
3.Propertie e fattori di influenza dell'assorbimento a infrarossi da parte dei composti metallici
3.1 Le proprietà e i fattori che influenzano l'assorbimento a infrarossi da parte dei composti metallici includono principalmente i seguenti aspetti:
Intervallo della velocità di assorbimento: il tasso di assorbimento dei composti metallici ai raggi infrarossi varia a seconda di fattori come il tipo di metallo, lo stato superficiale, la temperatura e la lunghezza d'onda dei raggi a infrarossi. I metalli comuni come alluminio, rame e ferro di solito hanno un tasso di assorbimento di raggi a infrarossi tra il 10% e il 50% a temperatura ambiente. Ad esempio, il tasso di assorbimento della superficie di alluminio puro ai raggi infrarossi a temperatura ambiente è di circa il 12%, mentre il tasso di assorbimento della superficie del rame ruvido può raggiungere circa il 40%.
3.2 Propertie e fattori influenzanti dell'assorbimento a infrarossi da parte dei composti metallici:
Tipi di metalli: diversi metalli hanno diverse strutture atomiche e disposizioni elettroni, risultando nelle loro diverse capacità di assorbimento per i raggi a infrarossi.
Condizioni della superficie: la rugosità, lo strato di ossido o il rivestimento della superficie del metallo influenzerà la velocità di assorbimento.
Memperature: le variazioni di temperatura cambieranno lo stato elettronico all'interno del metallo, influenzando così il suo assorbimento di raggi infrarossi.
Lunghezza d'onda Infrarta: diverse lunghezze d'onda dei raggi a infrarossi hanno diverse capacità di assorbimento per i metalli.
Change in condizioni specifiche: in determinate condizioni specifiche, il tasso di assorbimento dei raggi a infrarossi da parte dei metalli può cambiare in modo significativo. Ad esempio, quando una superficie metallica è rivestita con uno strato di materiale speciale, la sua capacità di assorbire i raggi a infrarossi può essere migliorata. Inoltre, i cambiamenti nello stato elettronico dei metalli in ambienti ad alta temperatura possono anche portare ad un aumento della velocità di assorbimento.
Campi di applicazione: le proprietà di assorbimento a infrarossi dei composti metallici hanno un importante valore dell'applicazione nella tecnologia a infrarossi, nell'imaging termico e in altri campi. Ad esempio, controllando il rivestimento o la temperatura di una superficie metallica, il suo assorbimento di raggi a infrarossi può essere regolato, consentendo applicazioni in misurazione della temperatura, imaging termico, ecc.
Metodi sperimentali e background di ricerca: i ricercatori hanno determinato il tasso di assorbimento dei raggi infrarossi da metalli attraverso misurazioni sperimentali e studi professionali. Questi dati sono importanti per comprendere le proprietà ottiche dei composti metallici e sviluppare applicazioni correlate.
In sintesi, le proprietà di assorbimento a infrarossi dei composti metallici sono influenzate da molti fattori e possono cambiare significativamente in condizioni diverse. Queste proprietà sono ampiamente utilizzate in molti campi.