Qual é o princípio dos compostos de metal absorvendo raios infravermelhos e quais são seus fatores de influência?
Compostos metálicos, incluindo compostos de terras raras, desempenham um papel crucial na absorção infravermelha. Como líder em compostos raros de metal e de terras raras,Tecnologia UrbanMines. Co., Ltd.. Serve quase 1/8 dos clientes do mundo para absorção por infravermelho. Para abordar as consultas técnicas de nossos clientes sobre esse assunto, o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de nossa empresa compilou este artigo para fornecer respostas
1.O princípio e características da absorção infravermelha por compostos metálicos
O princípio da absorção infravermelha por compostos metálicos é baseado principalmente na vibração de sua estrutura molecular e ligações químicas. A espectroscopia infravermelha estuda a estrutura molecular, medindo a transição de vibração intramolecular e níveis de energia rotacional. A vibração de ligações químicas em compostos metálicos levará à absorção infravermelha, especialmente ligações metálicas-orgânicas em compostos metálicos-orgânicos, a vibração de muitas ligações inorgânicas e a vibração da estrutura de cristal, que aparecerá em diferentes regiões do espectro infravermelho.
Desempenho de diferentes compostos metálicos em espectros de infravermelho:
(1) Material. Mxeno: O mxene é um composto bidimensional de transição de metal-carbono/nitrogênio com componentes ricos, condutividade metálica, uma grande área de superfície específica e uma superfície ativa. Possui diferentes taxas de absorção de infravermelho nas bandas de infravermelho próximo e de infravermelho médio/distante e tem sido amplamente utilizado em camuflagem infravermelha, conversão fototérmica e outros campos nos últimos anos.
(2). Compostos de capper:: Os compostos de cobre contendo fósforo têm um bom desempenho entre os absorvedores infravermelhos, impedindo efetivamente o fenômeno de escurecimento causado por raios ultravioleta e mantendo excelentes propriedades visíveis de transmitância de luz e absorção por infravermelho por um longo tempo 3.
Casos de aplicação práticos
(1) . Camuflagem infravermelha : Os materiais de mxeno são amplamente utilizados na camuflagem infravermelha devido às suas excelentes propriedades de absorção por infravermelho. Eles podem efetivamente reduzir as características infravermelhas do alvo e melhorar a ocultação2.
(2). Conversão fototérmica : Os materiais de mxene têm baixas características de emissão nas bandas infravermelhas médias/distantes, que são adequadas para aplicações de conversão fototérmica e podem converter com eficiência energia luminosa em energia térmica2.
(3). Materiais de Owindow: as composições de resina contendo absorvedores infravermelhas são usados em materiais de janela para bloquear efetivamente os raios infravermelhos e melhorar a eficiência energética 3.
Esses casos de aplicação demonstram a diversidade e a praticidade dos compostos metálicos na absorção infravermelha, especialmente seu importante papel na ciência e na indústria modernas.
2. Quais compostos metálicos podem absorver os raios infravermelhos?
Compostos metálicos que podem absorver os raios infravermelhos incluemÓxido de lata antimônia (ATO), Óxido de lata de índio (ITO), óxido de zinco de alumínio (azo), trióxido de tungstênio (WO3), tetróxido de ferro (Fe3O4) e titanato de estrôncio (srtio3).
2.1 Características de absorção por infravermelho de compostos metálicos
Antimony Tin Oxide (ATO): Ele pode proteger a luz do infravermelho próximo com um comprimento de onda superior a 1500 nm, mas não pode proteger a luz ultravioleta ultravioleta e a luz infravermelha com um comprimento de onda menor que 1500 nm.
Óxido de lata de Índio (ITO): Semelhante a ATO, ele tem o efeito de proteger a luz do infravermelho próximo.
Óxido de alumínio de zinco (azo): também tem a função de proteger a luz do infravermelho próximo.
Trioxido de tungstênio (WO3): possui um efeito de ressonância plasmônica de superfície localizado e um pequeno mecanismo de absorção de polaron, pode proteger a radiação infravermelha com um comprimento de onda de 780-2500 nm e não é tóxico e barato.
Fe3O4: possui boas propriedades de absorção de infravermelho e resposta térmica e é frequentemente usada em sensores e detectores infravermelhos.
Titanato Titanato de Strontium (SRTIO3): possui excelente absorção por infravermelho e propriedades ópticas, adequadas para sensores e detectores infravermelhos.
Fluoreto de erbio (ERF3): é um composto de terras raras que pode absorver os raios infravermelhos. O fluoreto de erbio possui cristais cor de rosa, um ponto de fusão de 1350 ° C, um ponto de ebulição de 2200 ° C e uma densidade de 7,814g/cm³. É usado principalmente em revestimentos ópticos, doping de fibra, cristais a laser, matérias-primas de cristal único, amplificadores a laser, aditivos de catalisadores e outros campos.
2.2 Aplicação de compostos metálicos em materiais de absorção de infravermelho
Esses compostos metálicos são amplamente utilizados em materiais de absorção por infravermelho. Por exemplo, ATO, ITO e AZO são frequentemente usados em revestimentos condutores transparentes, antistáticos, de proteção de radiação e eletrodos transparentes; O WO3 é amplamente utilizado em vários materiais infravermelhos de isolamento térmico, absorção e reflexão devido ao seu excelente desempenho de blindagem de infravermelho próximo e propriedades não tóxicas. Esses compostos metálicos desempenham um papel importante no campo da tecnologia infravermelha devido às suas características exclusivas de absorção por infravermelho.
2.3 Quais compostos de terras raras podem absorver os raios infravermelhos?
Entre os elementos de terras raras, o hexaboreto de lantânio e o boreto de lantânio de tamanho nano podem absorver os raios infravermelhos.Hexaboreto de Lanthanum (LAB6)é um material amplamente utilizado na indústria aeroespacial, aeroespacial, eletrônica, instrumentação, equipamentos médicos, metalurgia de eletrodomésticos, proteção ambiental e outros campos. Em particular, o cristal único de hexaboreto de lantânio é um material para fabricar tubos de elétrons de alta potência, magnetrons, vigas de elétrons, vigas de íons e cátodos aceleradoras.
Além disso, o boreto de lantanum em escala de nano também tem a propriedade de absorver raios infravermelhos. É usado no revestimento na superfície das folhas de filme de polietileno para bloquear os raios infravermelhos da luz solar. Enquanto absorve os raios infravermelhos, o boreto de lantânio em escala nano não absorve muita luz visível. Esse material pode impedir que os raios infravermelhos entrem em vidro em climas quentes e podem utilizar com mais eficácia energia e energia térmica em climas frios.
Os elementos de terras raras são amplamente utilizadas em muitos campos, incluindo militares, energia nuclear, alta tecnologia e produtos diários de consumo. Por exemplo, o Lanthanum é usado para melhorar o desempenho tático das ligas em armas e equipamentos, o gadolínio e seus isótopos são usados como absorvedores de nêutrons no campo de energia nuclear, e o cério é usado como um aditivo de vidro para absorver raios ultravioleta e infravermelho.
O cério, como aditivo de vidro, pode absorver raios ultravioleta e infravermelho e agora é amplamente utilizado em vidro de automóvel. Ele não apenas protege contra raios ultravioleta, mas também reduz a temperatura dentro do carro, economizando eletricidade para o ar condicionado. Desde 1997, o vidro de automóvel japonês foi adicionado com óxido de cério e foi usado em automóveis em 1996.
3.Properties e fatores de influência da absorção infravermelha por compostos metálicos
3.1Os propriedades e fatores de influência da absorção infravermelha por compostos metálicos incluem principalmente os seguintes aspectos:
Faixa da taxa de absorção: a taxa de absorção dos compostos de metal aos raios infravermelhos varia dependendo de fatores como tipo de metal, estado de superfície, temperatura e comprimento de onda dos raios infravermelhos. Metais comuns, como alumínio, cobre e ferro, geralmente têm uma taxa de absorção de raios infravermelhos entre 10% e 50% à temperatura ambiente. Por exemplo, a taxa de absorção da superfície de alumínio pura nos raios infravermelhos à temperatura ambiente é de cerca de 12%, enquanto a taxa de absorção da superfície de cobre áspera pode atingir cerca de 40%.
3.2Properties e fatores de influência da absorção infravermelha por compostos metálicos:
Tipo de metais: Diferentes metais têm diferentes estruturas atômicas e arranjos de elétrons, resultando em suas diferentes capacidades de absorção para raios infravermelhos.
Surface Condição da superfície: a rugosidade, a camada de óxido ou o revestimento da superfície do metal afetará a taxa de absorção.
Temperature: as alterações de temperatura alterarão o estado eletrônico dentro do metal, afetando assim sua absorção de raios infravermelhos.
Infra -Lureved Length: Diferentes comprimentos de onda dos raios infravermelhos têm diferentes capacidades de absorção para metais.
Cangões sob condições específicas : Sob certas condições específicas, a taxa de absorção dos raios infravermelhos por metais pode mudar significativamente. Por exemplo, quando uma superfície de metal é revestida com uma camada de material especial, sua capacidade de absorver os raios infravermelhos pode ser aprimorada. Além disso, mudanças no estado eletrônico de metais em ambientes de alta temperatura também podem levar a um aumento na taxa de absorção.
Campos de aplicativo: As propriedades de absorção por infravermelho dos compostos metálicos têm um importante valor de aplicação na tecnologia infravermelha, imagem térmica e outros campos. Por exemplo, ao controlar o revestimento ou a temperatura de uma superfície de metal, sua absorção de raios infravermelhos pode ser ajustada, permitindo aplicações na medição de temperatura, imagem térmica, etc.
Métodos experimentais e antecedentes de pesquisa : Os pesquisadores determinaram a taxa de absorção dos raios infravermelhos por metais por meio de medições experimentais e estudos profissionais. Esses dados são importantes para entender as propriedades ópticas dos compostos metálicos e desenvolver aplicativos relacionados.
Em resumo, as propriedades de absorção por infravermelho dos compostos de metal são afetadas por muitos fatores e podem mudar significativamente em diferentes condições. Essas propriedades são amplamente utilizadas em muitos campos.