Wat is het principe van metaalverbindingen die infraroodstralen absorberen en wat zijn de beïnvloedende factoren ervan?
Metaalverbindingen, inclusief zeldzame aardverbindingen, spelen een cruciale rol bij infraroodabsorptie. Als leider in zeldzame metaal en zeldzame aardverbindingen,UrbanMines Tech. Co., Ltd. Dient bijna 1/8 van de klanten van de wereld voor infraroodabsorptie. Om de technische vragen van onze klanten over deze kwestie aan te pakken, heeft het Research and Development Center van ons bedrijf dit artikel samengesteld om antwoorden te geven
1.Het principe en kenmerken van infraroodabsorptie door metaalverbindingen
Het principe van infraroodabsorptie door metaalverbindingen is voornamelijk gebaseerd op de trillingen van hun moleculaire structuur en chemische bindingen. Infraroodspectroscopie bestaat uit moleculaire structuur door het meten van de overgang van intramoleculaire trillingen en rotatie -energieniveaus. De trillingen van chemische bindingen in metaalverbindingen zal leiden tot infraroodabsorptie, met name metaal-organische bindingen in metaal-organische verbindingen, de trillingen van veel anorganische bindingen en de kristalframe-trilling, die zal verschijnen in verschillende regio's van het infraroodspectrum.
Prestaties van verschillende metaalverbindingen in infraroodspectra:
(1) .mxenmateriaal: mxene is een tweedimensionale overgangsmetaal-koolstof/stikstofverbinding met rijke componenten, metalen geleidbaarheid, een groot specifiek oppervlak en een actief oppervlak. Het heeft verschillende infraroodabsorptiepercentages in de bijna-infrarood- en midden/verre infraroodbanden en is de afgelopen jaren veel gebruikt in infraroodcamouflage, fotothermische conversie en andere velden.
(2). Copper-verbindingen: fosfor-bevattende koperen verbindingen presteren goed bij infraroodabsorbers, waardoor het zwartende fenomeen veroorzaakt door ultraviolette stralen effectief wordt voorkomen en uitstekende zichtbare lichttransmissie en infraroodabsorptie-eigenschappen stabiel worden gehandhaafd3.
Praktische toepassingsgevallen
(1). Infrarood camouflage: MXene -materialen worden veel gebruikt in infraroodcamouflage vanwege hun uitstekende infraroodabsorptie -eigenschappen. Ze kunnen de infrarood -eigenschappen van het doelwit effectief verminderen en de verhulling verbeteren2.
(2). Fotothermische conversie: MXene -materialen hebben lage emissiekarakteristieken in de midden/verre infraroodbanden, die geschikt zijn voor fotothermische conversietoepassingen en kunnen lichte energie efficiënt omzetten in warmte -energie2.
(3). Window -materialen: harssamenstellingen die infraroodabsorbers bevatten, worden gebruikt in raammaterialen om infraroodstralen effectief te blokkeren en de energie -efficiëntie te verbeteren 3.
Deze toepassingsgevallen tonen de diversiteit en bruikbaarheid van metaalverbindingen in infraroodabsorptie, met name hun belangrijke rol in de moderne wetenschap en de industrie.
2. Welke metaalverbindingen kunnen infraroodstralen absorberen?
Metaalverbindingen die infraroodstralen kunnen absorberen, omvattenantimoon tinoxide (ATO), Indium tinoxide (ITO), aluminium zinkoxide (AZO), wolfraamtrioxide (WO3), ijzer tetroxide (Fe3O4) en strontium -titanaat (SRTIO3).
2.1 Infraroodabsorptie -eigenschappen van metaalverbindingen
Antimony Tinoxide (ATO): het kan bijna-infrarood licht beschermen met een golflengte groter dan 1500 nm, maar kan ultraviolet licht en infraroodlicht niet beschermen met een golflengte van minder dan 1500 nm.
Indium tinoxide (ITO): vergelijkbaar met ATO heeft het het effect van het afscherming van nabij-infrarood licht.
Zinkaluminiumoxide (AZO): het heeft ook de functie van het afschermen van bijna-infrarood licht.
Tungsten-trioxide (WO3): het heeft een gelokaliseerd oppervlakplasmonresonantie-effect en klein polaronabsorptiemechanisme, kan infraroodstraling beschermen met een golflengte van 780-2500 nm en is niet-toxisch en goedkoop.
Fe3O4: het heeft goede infraroodabsorptie en thermische respons eigenschappen en wordt vaak gebruikt in infraroodsensoren en detectoren.
Trontium Titanate (SRTIO3): heeft uitstekende infraroodabsorptie en optische eigenschappen, geschikt voor infraroodsensoren en detectoren.
Erbium fluoride (ERF3): is een zeldzame aardverbinding die infraroodstralen kan absorberen. Erbium-fluoride heeft rooskleurige kristallen, een smeltpunt van 1350 ° C, een kookpunt van 2200 ° C en een dichtheid van 7,814 g/cm³. Het wordt voornamelijk gebruikt in optische coatings, vezel doping, laserkristallen, single-kristal grondstoffen, laserversterkers, katalysatoradditieven en andere velden.
2.2 Toepassing van metaalverbindingen in infraroodabsorberende materialen
Deze metaalverbindingen worden veel gebruikt in infraroodabsorptiematerialen. ATO, ITO en AZO worden bijvoorbeeld vaak gebruikt in transparante geleidende, antistatische, stralingsbeschermingscoatings en transparante elektroden; WO3 wordt veel gebruikt in verschillende warmtisolatie-, absorptie- en reflectie-infraroodmaterialen vanwege de uitstekende bijna-infraroodafschermingsprestaties en niet-giftige eigenschappen. Deze metaalverbindingen spelen een belangrijke rol op het gebied van infraroodtechnologie vanwege hun unieke infraroodabsorptie -eigenschappen.
2.3 Welke zeldzame aardverbindingen kunnen infraroodstralen absorberen?
Onder de zeldzame aardelementen kunnen lanthanum hexaboride en lanthanum boride van nano-formaat infraroodstralen absorberen.Lanthanum hexaboride (lab6)is een materiaal dat veel wordt gebruikt in radar, ruimtevaart, elektronica -industrie, instrumentatie, medische apparatuur, huizenapparatuur metallurgie, milieubescherming en andere gebieden. In het bijzonder is Lanthanum hexaboride enkel kristal een materiaal voor het maken van krachtige elektronenbuizen, magnetronen, elektronenbalken, ionenstralen en versnellerskathoden.
Bovendien heeft nano-schaal lanthanum boride ook de eigenschap van het absorberen van infraroodstralen. Het wordt gebruikt in de coating op het oppervlak van polyethyleenfilmbladen om infraroodstralen van zonlicht te blokkeren. Tijdens het absorberen van infraroodstralen absorbeert nano-schaal lanthanum boride niet te veel zichtbaar licht. Dit materiaal kan voorkomen dat infraroodstralen raamglas in hete klimaten binnenkomen en kan effectiever licht en warmte -energie in koude klimaten gebruiken.
Zeldzame aardelementen worden op veel gebieden veel gebruikt, waaronder militaire, kernenergie, hoge technologie en dagelijkse consumentenproducten. Lanthanum wordt bijvoorbeeld gebruikt om de tactische prestaties van legeringen in wapens en apparatuur, gadolinium en zijn isotopen te verbeteren, worden gebruikt als neutronenabsorbers in het kernenergieveld, en cerium wordt gebruikt als een glasadditief om ultraviolette en infraroodstralen te absorberen.
Cerium kan als glasadditief ultraviolette en infraroodstralen absorberen en wordt nu veel gebruikt in autoglas. Het beschermt niet alleen tegen ultraviolette stralen, maar vermindert ook de temperatuur in de auto, waardoor elektriciteit wordt bespaard voor airconditioning. Sinds 1997 is het Japanse autoglas toegevoegd met ceriumoxide en werd het in 1996 in auto's gebruikt.
3. Properties en beïnvloedende factoren van infraroodabsorptie door metaalverbindingen
3.1 De eigenschappen en beïnvloedende factoren van infraroodabsorptie door metaalverbindingen omvatten voornamelijk de volgende aspecten:
Absorptiesnelheidsbereik: de absorptiesnelheid van metaalverbindingen tot infraroodstralen varieert afhankelijk van factoren zoals metaaltype, oppervlaktetoestand, temperatuur en golflengte van infraroodstralen. Gemeenschappelijke metalen zoals aluminium, koper en ijzer hebben meestal een absorptiesnelheid van infraroodstralen tussen 10% en 50% bij kamertemperatuur. De absorptiesnelheid van zuiver aluminiumoppervlak tot infraroodstralen bij kamertemperatuur is bijvoorbeeld ongeveer 12%, terwijl de absorptiesnelheid van ruw koperoppervlak ongeveer 40%kan bereiken.
3.2 Properties en beïnvloedende factoren van infraroodabsorptie door metaalverbindingen:
Typen van metalen: verschillende metalen hebben verschillende atomaire structuren en elektronenarrangementen, wat resulteert in hun verschillende absorptiemogelijkheden voor infraroodstralen.
Surface Condition: de ruwheid, oxidelaag of coating van het metaaloppervlak zal de absorptiesnelheid beïnvloeden.
Temperature: Temperatuurveranderingen zullen de elektronische toestand in het metaal veranderen, waardoor de absorptie van infraroodstralen wordt beïnvloed.
Infrarood golflengte: verschillende golflengten van infraroodstralen hebben verschillende absorptiemogelijkheden voor metalen.
Changes onder specifieke omstandigheden: onder bepaalde specifieke omstandigheden kan de absorptiesnelheid van infraroodstralen door metalen aanzienlijk veranderen. Wanneer bijvoorbeeld een metalen oppervlak is bedekt met een laag speciaal materiaal, kan het vermogen om infraroodstralen te absorberen worden verbeterd. Bovendien kunnen veranderingen in de elektronische toestand van metalen in omgevingen bij hoge temperatuur ook leiden tot een toename van de absorptiesnelheid.
Application Fields: de infraroodabsorptie -eigenschappen van metaalverbindingen hebben een belangrijke toepassingswaarde in infraroodtechnologie, thermische beeldvorming en andere velden. Door bijvoorbeeld de coating of temperatuur van een metaaloppervlak te regelen, kan de absorptie van infraroodstralen worden aangepast, waardoor toepassingen in temperatuurmeting, thermische beeldvorming, etc. kunnen worden aangepast, enz.
Experimentele methoden en onderzoeksachtergrond: onderzoekers bepaalden de absorptiesnelheid van infraroodstralen door metalen door middel van experimentele metingen en professionele studies. Deze gegevens zijn belangrijk voor het begrijpen van de optische eigenschappen van metaalverbindingen en het ontwikkelen van gerelateerde toepassingen.
Samenvattend worden de infraroodabsorptie -eigenschappen van metaalverbindingen beïnvloed door vele factoren en kunnen ze onder verschillende omstandigheden aanzienlijk veranderen. Deze eigenschappen worden op veel gebieden veel gebruikt.