מה העיקרון של תרכובות מתכת הסופגות קרני אינפרא אדום ומה גורמי ההשפעה שלה?
תרכובות מתכת, כולל תרכובות אדמה נדירות, ממלאות תפקיד מכריע בספיגת אינפרא אדום. כמובילה במתכת נדירה ותרכובות אדמה נדירות,טק עירוני. ושות 'בע"מו משרת כמעט 1/8 מלקוחות העולם לספיגת אינפרא אדום. כדי להתייחס לפניות הטכניות של לקוחותינו בעניין זה, מרכז המחקר והפיתוח של החברה שלנו ריכז מאמר זה כדי לספק תשובות
1. העיקרון והמאפיינים של ספיגת אינפרא אדום על ידי תרכובות מתכת
העיקרון של ספיגת אינפרא אדום על ידי תרכובות מתכת מבוסס בעיקר על רטט המבנה המולקולרי שלהם וקשרים כימיים. ספקטרוסקופיה אינפרא אדום מחקרי מבנה מולקולרי על ידי מדידת המעבר של רטט אינטרמולקולרי ורמות אנרגיה סיבובית. הרטט של קשרים כימיים בתרכובות מתכת יוביל לספיגת אינפרא אדום, במיוחד קשרים מתכת-אורגניים בתרכובות מתכת-אורגניות, רטט של קשרים אורגניים רבים, ורטט מסגרת הגביש, שיופיע באזורים שונים של הספקטרום האינפרא אדום.
ביצועים של תרכובות מתכת שונות בספקטרום אינפרא אדום:
(1) חומר MXENE: MXENE הוא תרכובת מתכת-פחמן/חנקן של מעבר דו-ממדי עם רכיבים עשירים, מוליכות מתכתי, שטח פנים ספציפי גדול ומשטח פעיל. יש לו שיעורי ספיגה אינפרא אדום שונים בלהקות כמעט אינפרא אדום ואינפרא אדום רחוק ונמצא בשימוש נרחב בהסוואה אינפרא אדום, המרה פוטותרמית ושדות אחרים בשנים האחרונות.
(2). תרכובות חופר: תרכובות נחושת המכילות זרחן מכילות זרחן מבצעות היטב בקרב בולמי אינפרא אדום, ומונעים למעשה את תופעת ההשחרה הנגרמת על ידי קרני אולטרה סגול ושמירה על העברת אור מעולה ותכונות ספיגה אינפרא אדום במשך זמן רב.
מקרי יישום מעשיים
(1). ufoullage: חומרי Mxene נמצאים בשימוש נרחב בהסוואה אינפרא אדום בגלל תכונות הספיגה האינפרא אדום שלהם. הם יכולים להפחית ביעילות את מאפייני האינפרא אדום של היעד ולשפר את ההסתרה 2.
(2). tothothermal המרה: לחומרי Mxene יש מאפייני פליטה נמוכים בלהקות האינפרא אדום האמצעיות/הרחוק, המתאימות ליישומי המרה פוטותרמית ויכולים להמיר ביעילות את אנרגיית האור לאנרגיית חום 2.
(3). חומרי Window: קומפוזיציות שרף המכילות בולמי אינפרא אדום משמשים בחומרי חלון כדי לחסום ביעילות קרני אינפרא אדום ולשפר את יעילות האנרגיה 3.
מקרי יישום אלה מדגימים את המגוון והפרקטיות של תרכובות מתכת בספיגת אינפרא אדום, ובמיוחד תפקידם החשוב במדע המודרני והתעשייה.
2. אילו תרכובות מתכת יכולות לספוג קרני אינפרא אדום?
תרכובות מתכת שיכולות לספוג קרני אינפרא אדום כוללותתחמוצת פח אנטימון (ATO), תחמוצת פח אינדיום (ITO), תחמוצת אבץ אלומיניום (AZO), טונגסטן טריוקוזיד (WO3), טטרוקסיד ברזל (FE3O4) ו- Strontium Titanate (SRTIO3).
2.1 מאפייני ספיגת אינפרא אדום של תרכובות מתכת
תחמוצת פח (ATO): הוא יכול להגן על אור כמעט אינפרא אדום באורך גל העולה על 1500 ננומטר, אך אינו יכול להגן על אור אולטרה סגול ואור אינפרא אדום באורך גל פחות מ- 1500 ננומטר.
תחמוצת פח אינדיום (ITO): דומה ל- ATO, יש לו השפעה של מיגון אור כמעט אינפרא אדום.
תחמוצת אלומיניום אבץ (AZO): יש לו גם את הפונקציה של מיגון אור כמעט אינפרא אדום.
Tungsten trioxide (WO3): יש לו אפקט תהודה פלסמון מקומי ומנגנון ספיגת פולארון קטן, יכול להגן על קרינה אינפרא אדום באורך גל של 780-2500 ננומטר, והוא לא רעיל וזול.
FE3O4: יש לו תכונות ספיגה אינפרא אדום ותכונות תגובה תרמיות טובות והיא משמשת לעתים קרובות בחיישני אינפרא אדום ובגלאים .
Strontium Titanate (SRTIO3): יש ספיגה אינפרא אדום מצוינת ותכונות אופטיות, המתאימות לחיישני אינפרא אדום וגלאים .
ארביום פלואוריד (ERF3): הוא תרכובת אדמה נדירה שיכולה לספוג קרניים אינפרא אדום. ארביום פלואוריד כולל גבישים בצבע ורדים, נקודת התכה של 1350 מעלות צלזיוס, נקודת רתיחה של 2200 מעלות צלזיוס, וצפיפות של 7.814 גרם/ס"מ. הוא משמש בעיקר בציפויים אופטיים, סמים סיבים, גבישי לייזר, חומרי גלם גבישים יחיד, מגברי לייזר, תוספי זרזים ושדות אחרים.
2.2 יישום תרכובות מתכת בחומרים סופגים אינפרא אדום
תרכובות מתכת אלה נמצאות בשימוש נרחב בחומרי ספיגת אינפרא אדום. לדוגמה, ATO, ITO ו- AZO משמשים לרוב בציפוי מוליך, אנטיסטטי, קרינה, ואלקטרודות שקופות; WO3 נמצא בשימוש נרחב בבידוד חום, ספיגת חום ושתקפות אינפרא אדום השתקפות בגלל ביצועי המגן המצוינים כמעט אינפרא אדום ותכונות שאינן רעילות. תרכובות מתכת אלה ממלאות תפקיד חשוב בתחום טכנולוגיית האינפרא אדום בגלל מאפייני הקליטה האינפרא אדום הייחודיים שלהם.
2.3 אילו תרכובות אדמה נדירות יכולות לספוג קרני אינפרא אדום?
בין יסודות האדמה הנדירים, Lanthanum hexaboride ו- Lanthanum Boride בגודל ננו יכולים לספוג קרניים אינפרא אדום.Lanthanum hexaboride (LAB6)הוא חומר שנמצא בשימוש נרחב ברדאר, תעשיית תעופה וחלל, תעשיית אלקטרוניקה, מכשור, ציוד רפואי, מטלורגיה של מכשיר ביתי, הגנה על הסביבה ותחומים אחרים. בפרט, גביש יחיד של Lanthanum Hexaboride הוא חומר לייצור צינורות אלקטרונים בעלי עוצמה גבוהה, מגנטרונים, קורות אלקטרונים, קרני יון וקתודות מאיץ.
בנוסף, לנתנום בוריד בקנה מידה ננו יש גם מאפיין של קרני אינפרא אדום. הוא משמש בציפוי על פני יריעות הסרטים הפוליאתילן כדי לחסום קרניים אינפרא אדום מאור השמש. בעוד שסופגים קרני אינפרא אדום, בוריד Lanthanum בקנה מידה ננו אינו סופג אור גלוי מדי. חומר זה יכול למנוע מקרני אינפרא אדום להיכנס לזכוכית חלון באקלים חם, ויכולים לנצל בצורה יעילה יותר אנרגיית אור וחום באקלים קר.
אלמנטים נדירים של כדור הארץ נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים, כולל אנרגיה צבאית, גרעינית, טכנולוגיה גבוהה ומוצרי צריכה יומיים. לדוגמה, Lanthanum משמש לשיפור הביצועים הטקטיים של סגסוגות בכלי נשק וציוד, גאדוליניום והאיזוטופים שלו משמשים כבלני נויטרונים בשדה האנרגיה הגרעינית, וסריום משמש כתוסף זכוכית לספיגת קרני אולטרה סגול ואינפופיה.
Cerium, כתוסף זכוכית, יכול לספוג קרניים אולטרה סגולות ואינפרא אדום וכעת הוא נמצא בשימוש נרחב בזכוכית רכב. זה לא רק מגן מפני קרניים אולטרה סגולות אלא גם מפחית את הטמפרטורה בתוך המכונית, ובכך חוסך חשמל למיזוג אוויר. מאז 1997 נוספה זכוכית רכב יפנית עם תחמוצת Cerium, והיא שימשה במכוניות בשנת 1996.
3. פרופרטיות וגורמי השפעה של ספיגת אינפרא אדום על ידי תרכובות מתכת
3.1 התכונות והגורמים המשפיעים על ספיגת אינפרא אדום על ידי תרכובות מתכת כוללים בעיקר את ההיבטים הבאים:
טווח קצב הקליטה: קצב הקליטה של תרכובות מתכת לקרני אינפרא אדום משתנה בהתאם לגורמים כמו סוג מתכת, מצב פני השטח, הטמפרטורה ואורך הגל של קרני אינפרא אדום. מתכות נפוצות כמו אלומיניום, נחושת וברזל בדרך כלל יש קצב ספיגה של קרני אינפרא אדום בין 10% ל 50% בטמפרטורת החדר. לדוגמה, קצב הקליטה של משטח אלומיניום טהור לקרני אינפרא אדום בטמפרטורת החדר הוא כ 12%, ואילו קצב הקליטה של משטח נחושת מחוספס עשוי להגיע לכ- 40%.
3.2 פרופרטיות וגורמי השפעה של ספיגת אינפרא אדום על ידי תרכובות מתכת:
Types של מתכות: מתכות שונות כוללות מבנים אטומיים וסדרי אלקטרונים שונים, וכתוצאה מכך יכולות הקליטה השונות שלהן לקרני אינפרא אדום.
Stain משטח משטח: החספוס, שכבת תחמוצת או ציפוי משטח המתכת ישפיעו על קצב הקליטה.
Temperature: שינויי טמפרטורה ישנו את המצב האלקטרוני בתוך המתכת, ובכך ישפיעו על ספיגת קרני האינפרא אדום שלה.
אורך גל פרשני: אורכי גל שונים של קרני אינפרא אדום יש יכולות ספיגה שונות למתכות.
Changes בתנאים ספציפיים: בתנאים ספציפיים מסוימים, שיעור הקליטה של קרני אינפרא אדום על ידי מתכות עשוי להשתנות באופן משמעותי. לדוגמה, כאשר משטח מתכת מצופה בשכבה של חומר מיוחד, ניתן לשפר את היכולת שלו לספוג קרניים אינפרא אדום. בנוסף, שינויים במצב האלקטרוני של מתכות בסביבות בטמפרטורה גבוהה עשויים להוביל גם לעלייה בקצב הקליטה.
שדות יישום: לתכונות הספיגה האינפרא אדום של תרכובות מתכת יש ערך יישום חשוב בטכנולוגיית אינפרא אדום, הדמיה תרמית ושדות אחרים. לדוגמה, על ידי בקרת הציפוי או הטמפרטורה של משטח מתכת, ניתן לכוונן את ספיגתו של קרני אינפרא אדום, ומאפשר יישומים במדידת טמפרטורה, הדמיה תרמית וכו '.
שיטות עמידה ורקע מחקרי: החוקרים קבעו את שיעור הקליטה של קרני אינפרא אדום על ידי מתכות באמצעות מדידות ניסיוניות ומחקרים מקצועיים. נתונים אלה חשובים להבנת התכונות האופטיות של תרכובות מתכת ופיתוח יישומים קשורים .
לסיכום, תכונות הספיגה האינפרא אדום של תרכובות מתכת מושפעות מגורמים רבים ועשויים להשתנות באופן משמעותי בתנאים שונים. מאפיינים אלה נמצאים בשימוש נרחב בתחומים רבים.