Кој е принципот на металните соединенија да ги апсорбираат инфрацрвените зраци и кои се неговите фактори кои влијаат?
Металните соединенија, вклучително и соединенијата на ретки земји, играат клучна улога во апсорпцијата на инфрацрвените зраци. Како лидер во соединенија за ретки метали и ретки земји,UrbanMines Tech. Co., Ltd. опслужува скоро 1/8 од клиентите во светот за апсорпција на инфрацрвени зраци. За да одговориме на техничките прашања на нашите клиенти за ова прашање, центарот за истражување и развој на нашата компанија го состави овој напис за да обезбеди одговори
1. Принципот и карактеристиките на инфрацрвена апсорпција од метални соединенија
Принципот на инфрацрвена апсорпција од металните соединенија главно се заснова на вибрациите на нивната молекуларна структура и хемиските врски. Инфрацрвената спектроскопија ја проучува молекуларната структура со мерење на преминот на интрамолекуларните вибрации и нивоата на ротациона енергија. Вибрациите на хемиските врски во металните соединенија ќе доведат до инфрацрвена апсорпција, особено метал-органски врски во метал-органски соединенија, вибрации на многу неоргански врски и вибрации на кристалната рамка, кои ќе се појават во различни региони на инфрацрвениот спектар.
Изведба на различни метални соединенија во инфрацрвени спектри:
(1) MXene материјал: MXene е дводимензионално преодно соединение метал-јаглерод/азот со богати компоненти, метална спроводливост, голема специфична површина и активна површина. Има различни стапки на апсорпција на инфрацрвени зраци во блиските инфрацрвени и средни/далеку-инфрацрвени појаси и е широко користен во инфрацрвена камуфлажа, фототермална конверзија и други полиња во последниве години.
(2).Бакарни соединенија: бакарните соединенија што содржат фосфор имаат добри резултати меѓу инфрацрвените апсорбери, ефикасно спречувајќи го феноменот на зацрнување предизвикан од ултравиолетовите зраци и одржувајќи одлична пропустливост на видлива светлина и својства на апсорпција на инфрацрвена стабилно долго време3.
Случаи за практична примена
(1) Тие можат ефикасно да ги намалат инфрацрвените карактеристики на целта и да го подобрат прикривањето2.
(2).Фототермална конверзија: MXene материјалите имаат карактеристики на ниска емисија во средните/далечните инфрацрвени појаси, кои се погодни за апликации за фототермална конверзија и можат ефикасно да ја претворат светлосната енергија во топлинска енергија2.
(3) Материјали за прозорци: Композициите од смола што содржат инфрацрвени апсорбери се користат во материјалите за прозорци за ефикасно блокирање на инфрацрвените зраци и подобрување на енергетската ефикасност 3.
Овие случаи на примена ја демонстрираат разновидноста и практичноста на металните соединенија во апсорпцијата на инфрацрвените зраци, особено нивната важна улога во модерната наука и индустрија.
2. Кои метални соединенија можат да апсорбираат инфрацрвени зраци?
Металните соединенија кои можат да апсорбираат инфрацрвени зраци вклучуваатантимон калај оксид (АТО), индиум калај оксид (ITO), алуминиум цинк оксид (AZO), волфрам триоксид (WO3), железо тетрооксид (Fe3O4) и стронциум титанат (SrTiO3).
2.1 Инфрацрвени карактеристики на апсорпција на метални соединенија
Антимон калај оксид (ATO): Може да ја заштити блиската инфрацрвена светлина со бранова должина поголема од 1500 nm, но не може да ја заштити ултравиолетова светлина и инфрацрвена светлина со бранова должина помала од 1500 nm.
Индиум калај оксид (ITO): Слично на ATO, има ефект на заштита од блиска инфрацрвена светлина.
Цинк алуминиум оксид (AZO): Исто така, има функција да ја заштитува блиската инфрацрвена светлина.
Волфрам триоксид (WO3): Има локализиран ефект на површинска плазмонска резонанца и мал механизам за апсорпција на поларон, може да го заштити инфрацрвеното зрачење со бранова должина од 780-2500 nm и е нетоксичен и ефтин.
Fe3O4: Има добри својства на апсорпција на инфрацрвена и термичка реакција и често се користи во инфрацрвени сензори и детектори.
Стронциум титанат (SrTiO3): има одлична апсорпција на инфрацрвени и оптички својства, погодни за инфрацрвени сензори и детектори.
Ербиум флуорид (ErF3): е ретка земја која може да апсорбира инфрацрвени зраци. Ербиум флуоридот има розови кристали, точка на топење од 1350°C, точка на вриење од 2200°C и густина од 7,814 g/cm³. Главно се користи во оптички премази, допинг со влакна, ласерски кристали, суровини со еден кристал, ласерски засилувачи, адитиви за катализатори и други полиња.
2.2 Примена на метални соединенија во материјали што апсорбираат инфрацрвени зраци
Овие метални соединенија се широко користени во материјалите за апсорпција на инфрацрвена боја. На пример, ATO, ITO и AZO често се користат во проѕирни спроводливи, антистатички премази за заштита од радијација и транспарентни електроди; WO3 е широко користен во различни топлинска изолација, апсорпција и рефлектирачки инфрацрвени материјали поради неговите одлични перформанси за заштита од близина на инфрацрвена боја и нетоксични својства. Овие метални соединенија играат важна улога во областа на инфрацрвената технологија поради нивните уникатни карактеристики на апсорпција на инфрацрвени зраци.
2.3 Кои соединенија на ретки земји можат да ги апсорбираат инфрацрвените зраци?
Меѓу ретките земјени елементи, лантан хексаборид и лантан борид со нано големина можат да апсорбираат инфрацрвени зраци.Лантан хексаборид (LaB6)е материјал кој широко се користи во радарот, воздушната, електронската индустрија, инструментацијата, медицинската опрема, металургијата на апарати за домаќинство, заштитата на животната средина и други области. Особено, еднокристалот на лантан хексаборид е материјал за правење електронски цевки со голема моќност, магнетрони, електронски зраци, јонски зраци и катоди за забрзување.
Покрај тоа, лантан борид со нано размери има својство да апсорбира инфрацрвени зраци. Се користи во облогата на површината на листовите од полиетиленски филм за блокирање на инфрацрвените зраци од сончевата светлина. Додека ги апсорбира инфрацрвените зраци, лантан борид со нано размери не апсорбира премногу видлива светлина. Овој материјал може да ги спречи инфрацрвените зраци да навлезат во прозорското стакло во топла клима и може поефикасно да ја користи светлината и топлинската енергија во ладна клима.
Ретките земјени елементи се широко користени во многу области, вклучувајќи ја и војската, нуклеарната енергија, високата технологија и секојдневните производи за широка потрошувачка. На пример, лантанот се користи за подобрување на тактичките перформанси на легурите во оружје и опрема, гадолиниум и неговите изотопи се користат како апсорбери на неутрони во полето на нуклеарната енергија, а цериумот се користи како стаклен додаток за апсорпција на ултравиолетовите и инфрацрвените зраци.
Цериумот, како додаток за стакло, може да ги апсорбира ултравиолетовите и инфрацрвените зраци и сега е широко користен во автомобилското стакло. Не само што заштитува од ултравиолетовите зраци, туку и ја намалува температурата во внатрешноста на автомобилот, со што се заштедува електрична енергија за климатизацијата. Од 1997 година, јапонското автомобилско стакло е додадено со цериум оксид, а се користеше во автомобилите во 1996 година.
3. Својства и фактори на влијание на апсорпција на инфрацрвена боја од метални соединенија
3.1 Карактеристиките и факторите на влијание на апсорпцијата на инфрацрвена боја од металните соединенија главно ги вклучуваат следните аспекти:
Опсег на стапка на апсорпција: Стапката на апсорпција на металните соединенија до инфрацрвените зраци варира во зависност од факторите како што се типот на метал, состојбата на површината, температурата и брановата должина на инфрацрвените зраци. Вообичаените метали како алуминиум, бакар и железо обично имаат стапка на апсорпција на инфрацрвени зраци помеѓу 10% и 50% на собна температура. На пример, стапката на апсорпција на површината на чист алуминиум на инфрацрвените зраци на собна температура е околу 12%, додека стапката на апсорпција на груба бакарна површина може да достигне околу 40%.
3.2 Својства и фактори на влијание на инфрацрвената апсорпција од металните соединенија:
Видови метали: Различни метали имаат различни атомски структури и распоред на електрони, што резултира со нивните различни способности за апсорпција на инфрацрвените зраци.
Состојба на површината: Грубоста, оксидниот слој или облогата на металната површина ќе влијае на стапката на апсорпција.
Температура: Температурните промени ќе ја променат електронската состојба во металот, а со тоа ќе влијае на неговата апсорпција на инфрацрвените зраци.
Инфрацрвена бранова должина: Различните бранови должини на инфрацрвените зраци имаат различни способности за апсорпција на металите.
Промени под специфични услови: Под одредени специфични услови, стапката на апсорпција на инфрацрвените зраци од металите може значително да се промени. На пример, кога металната површина е обложена со слој од специјален материјал, нејзината способност да апсорбира инфрацрвени зраци може да се подобри. Дополнително, промените во електронската состојба на металите во средини со висока температура, исто така, може да доведат до зголемување на стапката на апсорпција.
Полиња за примена: Инфрацрвените својства на апсорпција на металните соединенија имаат важна апликативна вредност во инфрацрвената технологија, термичките слики и други полиња. На пример, со контролирање на облогата или температурата на металната површина, нејзината апсорпција на инфрацрвените зраци може да се прилагоди, овозможувајќи апликации за мерење на температурата, термички слики итн.
Експериментални методи и истражување: Истражувачите ја утврдија стапката на апсорпција на инфрацрвените зраци од металите преку експериментални мерења и професионални студии. Овие податоци се важни за разбирање на оптичките својства на металните соединенија и развој на сродни апликации.
Накратко, својствата на апсорпција на инфрацрвена боја на металните соединенија се под влијание на многу фактори и може значително да се променат во различни услови. Овие својства се широко користени во многу области.