금속화합물이 적외선을 흡수하는 원리는 무엇이며, 그 영향요인은 무엇인가?
희토류 화합물을 포함한 금속 화합물은 적외선 흡수에 중요한 역할을 합니다. 희금속 및 희토류 화합물 분야의 선두주자로서,UrbanMines 기술. 주식회사. 전세계 고객 중 거의 1/8에게 적외선 흡수 서비스를 제공하고 있습니다. 이 문제에 대한 고객의 기술 문의를 해결하기 위해 당사의 연구 개발 센터에서 답변을 제공하기 위해 이 기사를 편집했습니다.
1.금속화합물에 의한 적외선 흡수의 원리와 특성
금속 화합물의 적외선 흡수 원리는 주로 분자 구조와 화학 결합의 진동에 기초합니다. 적외선 분광학은 분자 내 진동과 회전 에너지 수준의 변화를 측정하여 분자 구조를 연구합니다. 금속 화합물의 화학 결합 진동은 적외선 흡수, 특히 금속-유기 화합물의 금속-유기 결합, 많은 무기 결합의 진동 및 크리스탈 프레임 진동을 유발하며 이는 적외선 스펙트럼의 다양한 영역에 나타납니다.
적외선 스펙트럼에서 다양한 금속 화합물의 성능:
(1).MXene 물질: MXene은 풍부한 성분, 금속 전도성, 큰 비표면적 및 활성 표면을 갖는 2차원 전이 금속-탄소/질소 화합물입니다. 근적외선과 중적외선/원적외선 대역에서 서로 다른 적외선 흡수율을 가지며 최근 몇 년간 적외선 위장, 광열 변환 및 기타 분야에서 널리 사용되었습니다.
(2).구리 화합물 : 인 함유 구리 화합물은 적외선 흡수제 중 우수한 성능을 발휘하여 자외선에 의한 흑화 현상을 효과적으로 방지하고 우수한 가시광선 투과율 및 적외선 흡수 특성을 장기간 안정적으로 유지3.
실제 적용 사례
(1).적외선 위장 : MXene 소재는 탁월한 적외선 흡수 특성으로 인해 적외선 위장에 널리 사용됩니다. 표적의 적외선 특성을 효과적으로 감소시키고 은폐성을 향상시킬 수 있습니다2.
(2).광열 변환 : MXene 소재는 중적외선/원적외선 대역에서 낮은 방출 특성을 가지며, 이는 광열 변환 응용 분야에 적합하고 빛 에너지를 열에너지로 효율적으로 변환할 수 있습니다2.
(3).창재: 적외선 흡수제를 함유한 수지조성물을 창재에 사용하여 적외선을 효과적으로 차단하고 에너지 효율을 향상시킨다. 3.
이러한 응용 사례는 적외선 흡수에서 금속 화합물의 다양성과 실용성, 특히 현대 과학 및 산업에서 중요한 역할을 보여줍니다.
2.적외선을 흡수할 수 있는 금속 화합물은 무엇입니까?
적외선을 흡수할 수 있는 금속 화합물에는 다음이 포함됩니다.안티몬 주석 산화물(ATO), 인듐 주석 산화물(ITO), 알루미늄 아연 산화물(AZO), 삼산화 텅스텐(WO3), 사산화철(Fe3O4) 및 티탄산스트론튬(SrTiO3).
2.1 금속화합물의 적외선 흡수특성
안티몬 주석 산화물(ATO): 1500nm 이상의 파장을 갖는 근적외선을 차단할 수 있지만, 1500nm 미만의 파장을 갖는 자외선 및 적외선은 차단할 수 없습니다.
인듐 주석 산화물(ITO): ATO와 유사하게 근적외선을 차폐하는 효과가 있습니다.
아연알루미늄산화물(AZO): 근적외선을 차폐하는 기능도 있습니다.
삼산화 텅스텐(WO3): 국부적인 표면 플라즈몬 공명 효과와 작은 폴라론 흡수 메커니즘을 갖고 있으며 780-2500nm 파장의 적외선을 차폐할 수 있으며 무독성이며 저렴합니다.
Fe3O4: 우수한 적외선 흡수 및 열 반응 특성을 가지며 적외선 센서 및 감지기에 자주 사용됩니다.
티탄산스트론튬(SrTiO3): 적외선 흡수 및 광학 특성이 뛰어나 적외선 센서 및 감지기에 적합합니다.
불화 에르븀(ErF3): 적외선을 흡수할 수 있는 희토류 화합물입니다. 에르븀 플루오라이드는 장미색 결정을 갖고 있으며 녹는점은 1350°C, 끓는점은 2200°C, 밀도는 7.814g/cm3입니다. 주로 광학 코팅, 섬유 도핑, 레이저 결정, 단결정 원료, 레이저 증폭기, 촉매 첨가제 및 기타 분야에 사용됩니다.
2.2 적외선 흡수 물질에 금속 화합물의 적용
이들 금속 화합물은 적외선 흡수 재료에 널리 사용됩니다. 예를 들어, ATO, ITO 및 AZO는 투명 전도성, 정전기 방지, 방사선 보호 코팅 및 투명 전극에 자주 사용됩니다. WO3는 우수한 근적외선 차폐 성능과 무독성 특성으로 인해 다양한 단열, 흡수, 반사 적외선 소재에 널리 사용됩니다. 이러한 금속 화합물은 고유한 적외선 흡수 특성으로 인해 적외선 기술 분야에서 중요한 역할을 합니다.
2.3 적외선을 흡수할 수 있는 희토류 화합물은 무엇입니까?
희토류 원소 중 육붕화란탄과 나노크기의 붕화란탄은 적외선을 흡수할 수 있습니다.육붕소란탄(LaB6)레이더, 항공 우주, 전자 산업, 계측, 의료 장비, 가전 야금, 환경 보호 및 기타 분야에서 널리 사용되는 재료입니다. 특히 육붕소란타늄 단결정은 고출력 전자관, 마그네트론, 전자빔, 이온빔, 가속기 음극을 만드는 소재다.
또한, 나노크기의 란탄붕화물은 적외선을 흡수하는 특성도 가지고 있습니다. 폴리에틸렌 필름 시트 표면 코팅에 사용되어 햇빛으로부터 적외선을 차단합니다. 나노 크기의 란타늄 붕소화물은 적외선을 흡수하는 반면 가시광선을 너무 많이 흡수하지 않습니다. 이 소재는 더운 기후에서는 적외선이 유리창에 들어가는 것을 방지할 수 있고, 추운 기후에서는 빛과 열에너지를 보다 효과적으로 활용할 수 있습니다.
희토류 원소는 군사, 원자력, 첨단기술, 생활소비재 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어 란타늄은 무기와 장비에 들어가는 합금의 전술적 성능을 향상시키는 데 사용되고, 가돌리늄과 그 동위원소는 원자력 분야에서 중성자 흡수체로, 세륨은 자외선과 적외선을 흡수하는 유리 첨가제로 사용된다.
유리 첨가제인 세륨은 자외선과 적외선을 흡수할 수 있어 현재 자동차 유리에 널리 사용되고 있다. 자외선으로부터 보호할 뿐만 아니라 차량 내부 온도를 낮추어 에어컨에 사용되는 전력을 절약해줍니다. 1997년부터 일본의 자동차 유리에는 산화세륨이 첨가됐고, 1996년에는 자동차에 사용됐다.
3. 금속 화합물의 적외선 흡수 특성 및 영향 요인
3.1금속 화합물에 의한 적외선 흡수의 특성과 영향 요인은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.
흡수율 범위: 금속 화합물의 적외선 흡수율은 금속 종류, 표면 상태, 온도, 적외선 파장 등의 요인에 따라 달라집니다. 알루미늄, 구리, 철과 같은 일반적인 금속은 일반적으로 실온에서 적외선 흡수율이 10~50%입니다. 예를 들어, 상온에서 순수 알루미늄 표면의 적외선 흡수율은 약 12%인 반면, 거친 구리 표면의 흡수율은 약 40%에 달할 수 있습니다.
3.2금속 화합물에 의한 적외선 흡수의 특성 및 영향 요인 :
금속의 종류: 금속마다 원자 구조와 전자 배열이 다르므로 적외선 흡수 능력이 다릅니다.
표면 상태: 금속 표면의 거칠기, 산화물 층 또는 코팅은 흡수율에 영향을 미칩니다.
온도: 온도 변화는 금속 내부의 전자 상태를 변경하여 적외선 흡수에 영향을 미칩니다.
적외선 파장: 적외선의 파장에 따라 금속에 대한 흡수 능력이 다릅니다.
특정 조건에서의 변화: 특정 특정 조건에서 금속의 적외선 흡수율은 크게 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 금속 표면에 특수 소재를 코팅하면 적외선 흡수 능력이 향상될 수 있습니다. 또한, 고온 환경에서 금속의 전자 상태 변화로 인해 흡수율이 증가할 수도 있습니다.
응용 분야: 금속 화합물의 적외선 흡수 특성은 적외선 기술, 열 화상 및 기타 분야에서 중요한 응용 가치를 갖습니다. 예를 들어, 금속 표면의 코팅이나 온도를 제어함으로써 적외선 흡수를 조절할 수 있어 온도 측정, 열화상 등에 응용할 수 있습니다.
실험방법 및 연구배경: 연구진은 실험적 측정과 전문적인 연구를 통해 금속의 적외선 흡수율을 알아냈습니다. 이러한 데이터는 금속 화합물의 광학적 특성을 이해하고 관련 응용 분야를 개발하는 데 중요합니다.
요약하면, 금속 화합물의 적외선 흡수 특성은 여러 요인의 영향을 받으며 다양한 조건에서 크게 변할 수 있습니다. 이러한 속성은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.