Hva er prinsippet for metallforbindelser som absorberer infrarøde stråler og hva er dets påvirkningsfaktorer?
Metallforbindelser, inkludert sjeldne jordartsforbindelser, spiller en avgjørende rolle i infrarød absorpsjon. Som ledende innen sjeldne metaller og sjeldne jordartsforbindelser,UrbanMines Tech. Co., Ltd. betjener nesten 1/8 av verdens kunder for infrarød absorpsjon. For å svare på våre kunders tekniske forespørsler om denne saken, har selskapets forsknings- og utviklingssenter samlet denne artikkelen for å gi svar
1. Prinsippet og egenskapene til infrarød absorpsjon av metallforbindelser
Prinsippet om infrarød absorpsjon av metallforbindelser er hovedsakelig basert på vibrasjonen av deres molekylære struktur og kjemiske bindinger. Infrarød spektroskopi studerer molekylær struktur ved å måle overgangen til intramolekylær vibrasjon og rotasjonsenerginivåer. Vibrasjonen av kjemiske bindinger i metallforbindelser vil føre til infrarød absorpsjon, spesielt metallorganiske bindinger i metallorganiske forbindelser, vibrasjonen av mange uorganiske bindinger, og krystallrammevibrasjonen, som vil vises i forskjellige områder av det infrarøde spekteret.
Ytelse av forskjellige metallforbindelser i infrarøde spektre:
(1). MXene-materiale: MXene er en todimensjonal overgangsmetall-karbon/nitrogenforbindelse med rike komponenter, metallisk ledningsevne, et stort spesifikt overflateareal og en aktiv overflate. Den har forskjellige infrarøde absorpsjonshastigheter i nær-infrarøde og midt-/langt-infrarøde bånd og har blitt mye brukt i infrarød kamuflasje, fototermisk konvertering og andre felt de siste årene.
(2).Kobberforbindelser: Fosforholdige kobberforbindelser fungerer godt blant infrarøde absorbere, og forhindrer effektivt svertingsfenomenet forårsaket av ultrafiolette stråler og opprettholder utmerket synlig lystransmittans og infrarøde absorpsjonsegenskaper stabilt i lang tid3.
Praktiske søknadssaker
(1).Infrarød kamuflasje: MXene-materialer er mye brukt i infrarød kamuflasje på grunn av deres utmerkede infrarøde absorpsjonsegenskaper. De kan effektivt redusere målets infrarøde egenskaper og forbedre skjulningen2.
(2).Fototermisk konvertering: MXene-materialer har lave emisjonsegenskaper i de midtre/fjerne infrarøde båndene, som er egnet for fototermiske konverteringsapplikasjoner og kan effektivt konvertere lysenergi til varmeenergi2.
(3).Vindusmaterialer: Harpiksblandinger som inneholder infrarøde absorbenter brukes i vindusmaterialer for effektivt å blokkere infrarøde stråler og forbedre energieffektiviteten 3.
Disse applikasjonssakene demonstrerer mangfoldet og praktiskheten til metallforbindelser i infrarød absorpsjon, spesielt deres viktige rolle i moderne vitenskap og industri.
2. Hvilke metallforbindelser kan absorbere infrarøde stråler?
Metallforbindelser som kan absorbere infrarøde stråler inkludererantimon tinnoksid (ATO), indium tinnoksid (ITO), aluminiumsinkoksid (AZO), wolframtrioksid (WO3), jerntetroksid (Fe3O4) og strontiumtitanat (SrTiO3).
2.1 Infrarøde absorpsjonsegenskaper for metallforbindelser
Antimonitinnoksid (ATO): Det kan skjerme nær-infrarødt lys med en bølgelengde større enn 1500 nm, men kan ikke skjerme ultrafiolett lys og infrarødt lys med en bølgelengde mindre enn 1500 nm.
Indium Tin Oxide (ITO): I likhet med ATO har den effekten av å skjerme nær-infrarødt lys.
Sinkaluminiumoksid (AZO): Den har også funksjonen til å skjerme nær-infrarødt lys.
Wolframtrioksid (WO3): Det har en lokalisert overflateplasmonresonanseffekt og liten polaronabsorpsjonsmekanisme, kan skjerme infrarød stråling med en bølgelengde på 780-2500 nm, og er ikke-giftig og billig.
Fe3O4: Den har gode infrarøde absorpsjons- og termiske responsegenskaper og brukes ofte i infrarøde sensorer og detektorer.
Strontiumtitanat (SrTiO3): har utmerket infrarød absorpsjon og optiske egenskaper, egnet for infrarøde sensorer og detektorer.
Erbiumfluorid (ErF3): er en sjelden jordartsforbindelse som kan absorbere infrarøde stråler. Erbiumfluorid har rosefargede krystaller, et smeltepunkt på 1350°C, et kokepunkt på 2200°C og en tetthet på 7,814g/cm³. Det brukes hovedsakelig i optiske belegg, fiberdoping, laserkrystaller, enkeltkrystallråmaterialer, laserforsterkere, katalysatortilsetningsstoffer og andre felt.
2.2 Påføring av metallforbindelser i infrarøde absorberende materialer
Disse metallforbindelsene er mye brukt i infrarøde absorpsjonsmaterialer. For eksempel brukes ATO, ITO og AZO ofte i transparente ledende, antistatiske, strålebeskyttelsesbelegg og transparente elektroder; WO3 er mye brukt i forskjellige varmeisolasjons-, absorpsjons- og refleksjons-infrarøde materialer på grunn av sin utmerkede nær-infrarøde skjermingsytelse og ikke-giftige egenskaper. Disse metallforbindelsene spiller en viktig rolle innen infrarød teknologi på grunn av deres unike infrarøde absorpsjonsegenskaper.
2.3 Hvilke sjeldne jordartsforbindelser kan absorbere infrarøde stråler?
Blant de sjeldne jordartelementene kan lanthanheksaborid og lantanborid i nanostørrelse absorbere infrarøde stråler.Lantanheksaborid (LaB6)er et materiale som er mye brukt i radar, romfart, elektronikkindustri, instrumentering, medisinsk utstyr, metallurgi for husholdningsapparater, miljøvern og andre felt. Spesielt er lantanheksaborid enkrystall et materiale for å lage høyeffekts elektronrør, magnetroner, elektronstråler, ionestråler og akseleratorkatoder.
I tillegg har lantanborid i nanoskala også egenskapen til å absorbere infrarøde stråler. Den brukes i belegget på overflaten av polyetylenfilmark for å blokkere infrarøde stråler fra sollys. Mens det absorberer infrarøde stråler, absorberer ikke lantanborid i nanoskala for mye synlig lys. Dette materialet kan forhindre at infrarøde stråler kommer inn i vindusglass i varmt klima, og kan mer effektivt utnytte lys og varmeenergi i kaldt klima.
Sjeldne jordelementer er mye brukt på mange felt, inkludert militær, kjernekraft, høyteknologi og daglige forbrukerprodukter. For eksempel brukes lantan til å forbedre den taktiske ytelsen til legeringer i våpen og utstyr, gadolinium og dets isotoper brukes som nøytronabsorbere i kjerneenergifeltet, og cerium brukes som glasstilsetning for å absorbere ultrafiolette og infrarøde stråler.
Cerium, som glasstilsetning, kan absorbere ultrafiolette og infrarøde stråler og er nå mye brukt i bilglass. Den beskytter ikke bare mot ultrafiolette stråler, men reduserer også temperaturen inne i bilen, og sparer dermed strøm til klimaanlegget. Siden 1997 har japansk bilglass blitt tilsatt ceriumoksid, og det ble brukt i biler i 1996.
3. Egenskaper og påvirkningsfaktorer for infrarød absorpsjon av metallforbindelser
3.1 Egenskapene og påvirkningsfaktorene til infrarød absorpsjon av metallforbindelser inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:
Absorpsjonshastighetsområde: Absorpsjonshastigheten av metallforbindelser til infrarøde stråler varierer avhengig av faktorer som metalltype, overflatetilstand, temperatur og bølgelengde til infrarøde stråler. Vanlige metaller som aluminium, kobber og jern har vanligvis en absorpsjonshastighet av infrarøde stråler mellom 10 % og 50 % ved romtemperatur. For eksempel er absorpsjonshastigheten av ren aluminiumsoverflate til infrarøde stråler ved romtemperatur ca. 12%, mens absorpsjonshastigheten for grov kobberoverflate kan nå ca. 40%.
3.2 Egenskaper og påvirkningsfaktorer for infrarød absorpsjon av metallforbindelser:
Typer metaller: Ulike metaller har forskjellige atomstrukturer og elektronarrangementer, noe som resulterer i deres forskjellige absorpsjonsevner for infrarøde stråler.
Overflatetilstand: Ruheten, oksidlaget eller belegget på metalloverflaten vil påvirke absorpsjonshastigheten.
Temperatur: Temperaturendringer vil endre den elektroniske tilstanden inne i metallet, og dermed påvirke absorpsjonen av infrarøde stråler.
Infrarød bølgelengde: Ulike bølgelengder av infrarøde stråler har forskjellige absorpsjonsevner for metaller.
Endringer under spesifikke forhold: Under visse spesifikke forhold kan absorpsjonshastigheten til infrarøde stråler av metaller endre seg betydelig. For eksempel, når en metalloverflate er belagt med et lag av spesielt materiale, kan dens evne til å absorbere infrarøde stråler forbedres. I tillegg kan endringer i den elektroniske tilstanden til metaller i høytemperaturmiljøer også føre til en økning i absorpsjonshastigheten.
Anvendelsesfelt: De infrarøde absorpsjonsegenskapene til metallforbindelser har viktig bruksverdi innen infrarød teknologi, termisk bildebehandling og andre felt. For eksempel, ved å kontrollere belegget eller temperaturen på en metalloverflate, kan dens absorpsjon av infrarøde stråler justeres, slik at applikasjoner innen temperaturmåling, termisk avbildning, etc.
Eksperimentelle metoder og forskningsbakgrunn: Forskere bestemte absorpsjonshastigheten til infrarøde stråler av metaller gjennom eksperimentelle målinger og profesjonelle studier. Disse dataene er viktige for å forstå de optiske egenskapene til metallforbindelser og utvikle relaterte applikasjoner.
Oppsummert er de infrarøde absorpsjonsegenskapene til metallforbindelser påvirket av mange faktorer og kan endre seg betydelig under forskjellige forhold. Disse egenskapene er mye brukt på mange felt.