अवरक्त किरणहरू अवशोषित गर्ने धातु यौगिकहरूको सिद्धान्त के हो र यसको प्रभावकारी कारकहरू के हुन्?
दुर्लभ पृथ्वी यौगिकहरू सहित धातु यौगिकहरूले इन्फ्रारेड अवशोषणमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्। दुर्लभ धातु र दुर्लभ पृथ्वी यौगिकहरूमा नेताको रूपमा,अर्बनमाइन्स टेक। कं, लिमिटेड। इन्फ्रारेड अवशोषणको लागि विश्वका ग्राहकहरूको लगभग 1/8 सेवा गर्दछ। यस विषयमा हाम्रा ग्राहकहरूको प्राविधिक सोधपुछलाई सम्बोधन गर्न, हाम्रो कम्पनीको अनुसन्धान र विकास केन्द्रले जवाफहरू प्रदान गर्न यो लेख कम्पाइल गरेको छ।
1. धातु यौगिकहरू द्वारा इन्फ्रारेड अवशोषणको सिद्धान्त र विशेषताहरू
धातु यौगिकहरू द्वारा इन्फ्रारेड अवशोषणको सिद्धान्त मुख्यतया तिनीहरूको आणविक संरचना र रासायनिक बन्धनको कम्पनमा आधारित छ। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपीले इन्ट्रामोलेक्युलर कम्पन र रोटेशनल ऊर्जा स्तरहरूको संक्रमण मापन गरेर आणविक संरचना अध्ययन गर्दछ। धातु यौगिकहरूमा रासायनिक बन्धनको कम्पनले इन्फ्रारेड अवशोषणको नेतृत्व गर्नेछ, विशेष गरी धातु-जैविक यौगिकहरूमा धातु-जैविक बन्डहरू, धेरै अकार्बनिक बन्डहरूको कम्पन, र क्रिस्टल फ्रेम कम्पन, जुन इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रमको विभिन्न क्षेत्रहरूमा देखा पर्नेछ।
इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रामा विभिन्न धातु यौगिकहरूको प्रदर्शन:
(1) MXene सामग्री: MXene एक दुई-आयामी संक्रमण धातु-कार्बन/नाइट्रोजन यौगिक समृद्ध घटक, धातु चालकता, एक ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्र, र एक सक्रिय सतह हो। यसको निकट-अवरक्त र मध्य-/दूर-अवरक्त ब्यान्डहरूमा विभिन्न इन्फ्रारेड अवशोषण दरहरू छन् र हालका वर्षहरूमा इन्फ्रारेड क्यामोफ्लाज, फोटोथर्मल रूपान्तरण, र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ।
(२) कपर यौगिकहरू: फस्फोरस युक्त तामा यौगिकहरूले इन्फ्रारेड अवशोषकहरू बीच राम्रो प्रदर्शन गर्दछ, प्रभावकारी रूपमा पराबैंगनी किरणहरूको कारणले गर्दा कालो हुने घटनालाई रोक्न र उत्कृष्ट दृश्यात्मक प्रकाश प्रसारण र लामो समयको लागि स्थिर रूपमा इन्फ्रारेड अवशोषण गुणहरू कायम राख्छ।
व्यावहारिक अनुप्रयोग केसहरू
(१) इन्फ्रारेड क्यामोफ्लाजः MXene सामग्रीहरू उत्कृष्ट इन्फ्रारेड अवशोषण गुणहरूको कारण इन्फ्रारेड क्यामफ्लाजमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूले प्रभावकारी रूपमा लक्ष्यको इन्फ्रारेड विशेषताहरूलाई कम गर्न र लुकाउने २ सुधार गर्न सक्छन्।
(२) फोटोथर्मल रूपान्तरणः MXene सामग्रीको मध्य/दूर इन्फ्रारेड ब्यान्डहरूमा कम उत्सर्जन विशेषताहरू हुन्छन्, जुन फोटोथर्मल रूपान्तरण अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त हुन्छ र प्रभावकारी रूपमा प्रकाश ऊर्जालाई ताप ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न सक्छ।
(३) सञ्झ्याल सामग्री: इन्फ्रारेड अवशोषकहरू भएका राल रचनाहरू सञ्झ्याल सामग्रीहरूमा प्रभावकारी रूपमा इन्फ्रारेड किरणहरू रोक्न र ऊर्जा दक्षता सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ।
यी अनुप्रयोग केसहरूले इन्फ्रारेड अवशोषणमा धातु यौगिकहरूको विविधता र व्यावहारिकता प्रदर्शन गर्दछ, विशेष गरी आधुनिक विज्ञान र उद्योगमा तिनीहरूको महत्त्वपूर्ण भूमिका।
2. कुन धातु यौगिकहरूले इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न सक्छन्?
अवरक्त किरणहरू अवशोषित गर्न सक्ने धातु यौगिकहरू समावेश छन्एन्टिमोनी टिन अक्साइड (ATO), इन्डियम टिन अक्साइड (ITO), एल्युमिनियम जिंक अक्साइड (AZO), टंगस्टन ट्राइअक्साइड (WO3), आइरन टेट्रोक्साइड (Fe3O4) र स्ट्रन्टियम टाइटानेट (SrTiO3)।
2.1 धातु यौगिकहरूको इन्फ्रारेड अवशोषण विशेषताहरू
एन्टिमोनी टिन अक्साइड (ATO): यसले 1500 nm भन्दा बढी तरंग लम्बाइको नजिक-इन्फ्रारेड प्रकाशलाई ढाल्न सक्छ, तर 1500 nm भन्दा कम तरंग लम्बाइको साथ पराबैंगनी प्रकाश र इन्फ्रारेड प्रकाशलाई ढाल्न सक्दैन।
इन्डियम टिन अक्साइड (ITO): ATO जस्तै, यसले नजिकको इन्फ्रारेड प्रकाशलाई ढाल्ने प्रभाव पार्छ।
जिंक एल्युमिनियम अक्साइड (AZO): यसमा नजिकको इन्फ्रारेड प्रकाशको संरक्षण गर्ने कार्य पनि छ।
टंगस्टन ट्राइअक्साइड (WO3): यसमा स्थानीयकृत सतह प्लाज्मोन अनुनाद प्रभाव र सानो पोलारोन अवशोषण संयन्त्र छ, यसले 780-2500 एनएमको तरंग लम्बाइको साथ इन्फ्रारेड विकिरणलाई ढाल्न सक्छ, र गैर-विषाक्त र सस्तो छ।
Fe3O4: यसमा राम्रो इन्फ्रारेड अवशोषण र थर्मल प्रतिक्रिया गुणहरू छन् र अक्सर इन्फ्रारेड सेन्सर र डिटेक्टरहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
Strontium titanate (SrTiO3): उत्कृष्ट इन्फ्रारेड अवशोषण र अप्टिकल गुणहरू छन्, इन्फ्रारेड सेन्सरहरू र डिटेक्टरहरूका लागि उपयुक्त।
एर्बियम फ्लोराइड (ErF3): एक दुर्लभ पृथ्वी यौगिक हो जसले इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न सक्छ। एर्बियम फ्लोराइडमा गुलाब रंगको क्रिस्टल, 1350 डिग्री सेल्सियसको पग्लिने बिन्दु, 2200 डिग्री सेल्सियसको उम्लने बिन्दु, र 7.814g/cm³ को घनत्व हुन्छ। यो मुख्यतया अप्टिकल कोटिंग्स, फाइबर डोपिङ, लेजर क्रिस्टल, एकल-क्रिस्टल कच्चा माल, लेजर एम्पलीफायर, उत्प्रेरक additives, र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
2.2 इन्फ्रारेड अवशोषित सामग्रीहरूमा धातु यौगिकहरूको प्रयोग
यी धातु यौगिकहरू व्यापक रूपमा इन्फ्रारेड अवशोषण सामग्रीहरूमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, ATO, ITO, र AZO प्रायः पारदर्शी प्रवाहकीय, एन्टिस्टेटिक, विकिरण सुरक्षा कोटिंग्स र पारदर्शी इलेक्ट्रोडहरूमा प्रयोग गरिन्छ; WO3 यसको उत्कृष्ट निकट-अवरक्त परिरक्षण प्रदर्शन र गैर-विषाक्त गुणहरूको कारण विभिन्न ताप इन्सुलेशन, अवशोषण, र प्रतिबिम्ब इन्फ्रारेड सामग्रीहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यी धातु यौगिकहरूले इन्फ्रारेड प्रविधिको क्षेत्रमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन् किनभने तिनीहरूको अद्वितीय इन्फ्रारेड अवशोषण विशेषताहरू छन्।
2.3 कुन दुर्लभ पृथ्वी यौगिकहरूले इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न सक्छन्?
दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू मध्ये, ल्यान्थेनम हेक्साबोराइड र न्यानो आकारको ल्यान्थेनम बोराइडले इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न सक्छ।Lanthanum hexaboride (LaB6)रडार, एयरोस्पेस, इलेक्ट्रोनिक्स उद्योग, उपकरण, चिकित्सा उपकरण, गृह उपकरण धातु विज्ञान, वातावरण संरक्षण, र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने सामग्री हो। विशेष गरी, ल्यान्थेनम हेक्साबोराइड एकल क्रिस्टल उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोन ट्यूबहरू, म्याग्नेट्रोनहरू, इलेक्ट्रोन बीमहरू, आयन बीमहरू, र एक्सेलेटर क्याथोडहरू बनाउनको लागि सामग्री हो।
थप रूपमा, न्यानो-स्केल ल्यान्थेनम बोराइडमा इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्ने गुण पनि छ। यो सूर्यको किरणबाट इन्फ्रारेड किरणहरू रोक्नको लागि पोलिथीन फिल्म पानाहरूको सतहमा कोटिंगमा प्रयोग गरिन्छ। इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्दा, न्यानो-स्केल ल्यान्थेनम बोराइडले धेरै दृश्यात्मक प्रकाशलाई अवशोषित गर्दैन। यो सामग्रीले तातो मौसममा झ्यालको गिलासमा प्रवेश गर्नबाट इन्फ्रारेड किरणहरूलाई रोक्न सक्छ, र चिसो मौसममा प्रकाश र तातो ऊर्जालाई अझ प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न सक्छ।
दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू सैन्य, आणविक ऊर्जा, उच्च प्रविधि, र दैनिक उपभोक्ता उत्पादनहरू सहित धेरै क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, ल्यान्थेनम हतियार र उपकरणहरूमा मिश्र धातुहरूको रणनीतिक प्रदर्शन सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ, ग्याडोलिनियम र यसको आइसोटोपहरू आणविक ऊर्जा क्षेत्रमा न्यूट्रोन अवशोषकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र सेरियमलाई पराबैंगनी र इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न गिलास थप्ने रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
Cerium, एक गिलास additive को रूपमा, पराबैंगनी र इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्न सक्छ र अब व्यापक रूपमा अटोमोबाइल गिलासमा प्रयोग गरिन्छ। यसले पराबैंगनी किरणहरूबाट बचाउने मात्र होइन, कार भित्रको तापक्रम पनि घटाउँछ, जसले गर्दा वातानुकूलितका लागि बिजुलीको बचत हुन्छ। 1997 देखि, जापानी अटोमोबाइल ग्लास सेरियम अक्साइड थपिएको छ, र यो 1996 मा अटोमोबाइल मा प्रयोग भएको थियो।
3. धातु यौगिकहरू द्वारा इन्फ्रारेड अवशोषणको गुण र प्रभावकारी कारकहरू
3.1 धातु यौगिकहरू द्वारा इन्फ्रारेड अवशोषणको गुणहरू र प्रभावकारी कारकहरू मुख्य रूपमा निम्न पक्षहरू समावेश छन्:
अवशोषण दर दायरा: अवरक्त किरणहरूमा धातु यौगिकहरूको अवशोषण दर धातुको प्रकार, सतह अवस्था, तापमान, र इन्फ्रारेड किरणहरूको तरंग लम्बाइ जस्ता कारकहरूमा निर्भर हुन्छ। सामान्य धातुहरू जस्तै एल्युमिनियम, तामा र फलामको कोठाको तापक्रममा 10% र 50% को बीचमा इन्फ्रारेड किरणहरूको अवशोषण दर हुन्छ। उदाहरणका लागि, कोठाको तापक्रममा अवरक्त किरणहरूमा शुद्ध एल्युमिनियम सतहको अवशोषण दर लगभग 12% हो, जबकि नराम्रो तामाको सतहको अवशोषण दर लगभग 40% पुग्न सक्छ।
3.2 धातु यौगिकहरू द्वारा इन्फ्रारेड अवशोषणको गुण र प्रभावकारी कारकहरू:
धातुका प्रकारहरू: विभिन्न धातुहरूमा विभिन्न परमाणु संरचनाहरू र इलेक्ट्रोन व्यवस्थाहरू हुन्छन्, जसको परिणामस्वरूप तिनीहरूको इन्फ्रारेड किरणहरूका लागि विभिन्न अवशोषण क्षमताहरू हुन्छन्।
सतह अवस्था: धातुको सतहको नरमपन, अक्साइड तह वा कोटिंगले अवशोषण दरलाई असर गर्छ।
तापमान: तापक्रम परिवर्तनले धातु भित्रको इलेक्ट्रोनिक अवस्थालाई परिवर्तन गर्नेछ, जसले गर्दा यसको इन्फ्रारेड किरणहरूको अवशोषणलाई असर गर्छ।
इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य: इन्फ्रारेड किरणहरूको विभिन्न तरंगदैर्ध्यमा धातुहरूको लागि विभिन्न अवशोषण क्षमताहरू हुन्छन्।
विशेष परिस्थितिहरूमा परिवर्तनहरू: केही विशेष परिस्थितिहरूमा, धातुहरूद्वारा इन्फ्रारेड किरणहरूको अवशोषण दर महत्त्वपूर्ण रूपमा परिवर्तन हुन सक्छ। उदाहरणका लागि, जब धातुको सतहलाई विशेष सामग्रीको तहले लेपित गरिन्छ, यसको इन्फ्रारेड किरणहरू अवशोषित गर्ने क्षमता बढाउन सकिन्छ। थप रूपमा, उच्च-तापमान वातावरणमा धातुहरूको इलेक्ट्रोनिक अवस्थामा परिवर्तनहरूले पनि अवशोषण दरमा वृद्धि निम्त्याउन सक्छ।
अनुप्रयोग क्षेत्रहरू: धातु यौगिकहरूको इन्फ्रारेड अवशोषण गुणहरू इन्फ्रारेड टेक्नोलोजी, थर्मल इमेजिङ, र अन्य क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोग मान छन्। उदाहरणका लागि, धातुको सतहको कोटिंग वा तापक्रम नियन्त्रण गरेर, इन्फ्रारेड किरणहरूको अवशोषण समायोजन गर्न सकिन्छ, तापक्रम मापन, थर्मल इमेजिङ, आदिमा अनुप्रयोगहरूलाई अनुमति दिँदै।
प्रायोगिक विधिहरू र अनुसन्धान पृष्ठभूमिः शोधकर्ताहरूले प्रयोगात्मक मापन र व्यावसायिक अध्ययनहरू मार्फत धातुहरूद्वारा इन्फ्रारेड किरणहरूको अवशोषण दर निर्धारण गरे। यी डेटाहरू धातु यौगिकहरूको अप्टिकल गुणहरू बुझ्न र सम्बन्धित अनुप्रयोगहरू विकास गर्न महत्त्वपूर्ण छन्।
संक्षेपमा, धातु यौगिकहरूको इन्फ्रारेड अवशोषण गुणहरू धेरै कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन्छन् र विभिन्न परिस्थितिहरूमा महत्त्वपूर्ण रूपमा परिवर्तन हुन सक्छ। यी गुणहरू धेरै क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।