Aký je princíp kovových zlúčenín absorbujúcich infračervené lúče a aké sú jeho ovplyvňujúce faktory?
Kovové zlúčeniny, vrátane zlúčenín vzácnych zemín, hrajú rozhodujúcu úlohu pri infračervenej absorpcii. Ako vedúci zlúčenín zriedkavých kovov a vzácnych zemín,Mestské banky. Co., Ltd. Podáva takmer 1/8 svetových zákazníkov pre infračervú absorpciu. Na riešenie technických otázok našich zákazníkov v tejto záležitosti, výskumné a vývojové centrum našej spoločnosti zostavilo tento článok na poskytnutie odpovedí
1. Princíp a vlastnosti infračervenej absorpcie kovovými zlúčeninami
Princíp infračervenej absorpcie kovovými zlúčeninami je založený hlavne na vibráciách ich molekulárnej štruktúry a chemických väzieb. Infračervená spektroskopia študuje molekulárnu štruktúru meraním prechodu intramolekulárnych vibrácií a hladín rotačnej energie. Vibrácie chemických väzieb v zlúčeninách kovov povedú k infračervenej absorpcii, najmä k kovovým organickým väzbám v zlúčeninách kov-organických zlúčenín, vibráciám mnohých anorganických väzieb a vibráciám kryštálového rámca, ktoré sa objavia v rôznych oblastiach infračerveného spektra.
Výkon rôznych zlúčenín kovov v infračervenom spektrách:
(1) .Mxénové materiály: Mxén je dvojrozmerná zlúčenina prechodného kovu a uhlíka/dusíka s bohatými zložkami, kovovou vodivosťou, veľkou špecifickou povrchovou plochou a aktívnym povrchom. Má rôzne infračervené miery absorpcie v blízkosti infračervených a stredných/vzdialených pásov a v posledných rokoch sa široko používa v infračervenej kamufláži, fototermálnej konverzii a ďalších oblastiach.
(2) .copper zlúčeniny: Zlúčeniny medi obsahujúce fosforu fungujú dobre medzi infračervenými absorbérmi, čo účinne bránia sčerneniu javu spôsobeným ultrafialovými lúčmi a udržiavaním vynikajúcej transmitancie viditeľného svetla a infračerveným absorpčným vlastnostiam po dlhú dobu.
Praktické prípady aplikácie
(1). Infračervený kamufláž: Mxénové materiály sa široko používajú v infračervenej kamufláži kvôli ich vynikajúcim infračerveným absorpčným vlastnostiam. Môžu účinne znížiť infračervené charakteristiky cieľa a zlepšiť utajenie2.
(2) .fototermálna konverzia: Materiály mxénu majú nízke emisné charakteristiky v stredných/vzdialených infračervených pásmach, ktoré sú vhodné na aplikácie fototermálnej konverzie a môžu efektívne prevádzať svetlo energiu na tepelnú energiu2.
(3). Materiály: Zloženia živice obsahujúce infračervené absorbéry sa používajú v okenných materiáloch na efektívne blokovanie infračervených lúčov a na zlepšenie energetickej účinnosti 3.
Tieto prípady aplikácie demonštrujú rozmanitosť a praktickosť kovových zlúčenín v infračervenej absorpcii, najmä ich dôležitú úlohu v modernej vede a priemysle.
2. Ktoré kovové zlúčeniny môžu absorbovať infračervené lúče?
Kovové zlúčeniny, ktoré môžu absorbovať infračervené lúče, zahŕňajúOxid proti antimónu (ATO), Oxid india (ITO), oxid zinočnatého hliníka (AZO), trioxid volfrámu (WO3), železný tetroxid (FE3O4) a titanitát stroncia (SRTIO3).
2.1 Infračervené absorpčné charakteristiky kovových zlúčenín
Antimónia oxid cín (ATO): Môže chrániť svetlo v blízkosti infračerveného svetla s vlnovou dĺžkou vyššou ako 1500 nm, ale nemôže chrániť ultrafialové svetlo a infračervené svetlo vlnovou dĺžkou menšou ako 1500 nm.
Oxid cínový oxid (ITO): Podobne ako ATO má za následok tienenie v blízkosti infračerveného svetla.
Oxid hliníka zinku (AZO): Má tiež funkciu tienenia v blízkosti infračerveného svetla.
Volfrámový oxid (WO3): Má lokalizovaný účinok rezonancie povrchových plazmónov a malý absorpčný mechanizmus polaronu, môže chrániť infračervené žiarenie vlnovou dĺžkou 780-2500 nm a je netoxický a lacný.
Fe3O4: Má dobré infračervené absorpčné a tepelné odozva a často sa používa v infračervených senzoroch a detektoroch.
Strontium Titanát (SRTIO3): Má vynikajúcu infračervú absorpciu a optické vlastnosti, vhodné pre infračervené senzory a detektory.
Fluorid erbium (ERF3): Je zlúčenina vzácnych zemín, ktorá dokáže absorbovať infračervené lúče. Fluorid erbium má kryštály ružových farieb, teplotu topenia 1350 ° C, bod varu 2200 ° C a hustotu 7,814 g/cm³. Používa sa hlavne pri optických povlakoch, dopingu vlákniny, laserových kryštálov, jednosokryštálových surovinách, laserových zosilňovačoch, prísadách z katalyzátora a ďalších polí.
2.2 Aplikácia kovových zlúčenín v infračervených absorpčných materiáloch
Tieto kovové zlúčeniny sa široko používajú v infračervených absorpčných materiáloch. Napríklad ATO, ITO a AZO sa často používajú v priehľadných vodivých, antistatických povlakoch a priehľadných elektródach; WO3 sa široko používa v rôznych infračervených materiáloch s tepelnou izoláciou, absorpciou a odrazom vďaka svojmu vynikajúcej blízkej infračervenej tienenskej výkonnosti a netoxickým vlastnostiam. Tieto kovové zlúčeniny hrajú dôležitú úlohu v oblasti infračervenej technológie kvôli ich jedinečným infračerveným absorpčným charakteristikám.
2.3 Ktoré zlúčeniny vzácnych zemín môžu absorbovať infračervené lúče?
Medzi prvkami vzácnych zemín dokáže hexaborid lanthanum a borid lanthanum nano veľkosti absorbovať infračervené lúče.Lanthanum hexaborid (laboratórium)je materiál, ktorý sa bežne používa v radare, leteckom priemysle, elektronickom priemysle, prístrojoch, zdravotníckych zariadeniach, metalurgii domáceho spotrebiča, ochrane životného prostredia a ďalších oblastiach. Obzvlášť hexaboridový jednorazový kryštál lanthanum je materiál na výrobu vysoko výkonných elektrónových trubíc, magnetrónov, elektrónových lúčov, iónových lúčov a akcelerátorových katódov.
Okrem toho má nano-mierka lanthanum boride tiež vlastnosť absorbovania infračervených lúčov. Používa sa v povlaku na povrchu polyetylénových filmových listov na blokovanie infračervených lúčov zo slnečného svetla. Pri absorbovaní infračervených lúčov, borid lanthanum nano meradla neabsorbuje príliš viditeľné svetlo. Tento materiál môže zabrániť infračerveným lúčom vniknutia do okenného skla v horúcom podnebí a môže efektívnejšie využívať energiu svetla a tepla v chladnom podnebí.
Prvky vzácnych zemín sa široko používajú v mnohých oblastiach vrátane vojenskej, jadrovej energie, vysokej technológie a denných spotrebiteľských výrobkov. Napríklad lanthanum sa používa na zlepšenie taktického výkonu zliatin v zbraniach a zariadeniach, gadolinium a jeho izotopy sa používajú ako absorbéry neutrónov v jadrovom energetickom poli a cerium sa používa ako sklenená aditívka na absorbovanie ultrafialových a infračervených lúčov.
Cerium ako sklenená prísadňa môže absorbovať ultrafialové a infračervené lúče a teraz sa široko používa v automobilovom skle. Chráni nielen pred ultrafialovými lúčmi, ale tiež znižuje teplotu vo vnútri vozidla, čím sa ukladá elektrina pre klimatizáciu. Od roku 1997 sa japonské automobilové sklo pridávalo s oxidom cerium a v roku 1996 sa používa v automobiloch.
3.Properties a ovplyvňujúce faktory infračervenej absorpcie kovovými zlúčeninami
3.1 Vlastnosti a ovplyvňujúce faktory infračervenej absorpcie kovovými zlúčeninami zahŕňajú hlavne tieto aspekty:
Rozsah rýchlosti absorpcie: rýchlosť absorpcie kovových zlúčenín do infračervených lúčov sa líši v závislosti od faktorov, ako je typ kovu, stav povrchu, teplota a vlnová dĺžka infračervených lúčov. Bežné kovy, ako je hliník, meď a železo, majú zvyčajne mieru absorpcie infračervených lúčov medzi 10% a 50% pri teplote miestnosti. Napríklad rýchlosť absorpcie čistého povrchu hliníka na infračervené lúče pri teplote miestnosti je asi 12%, zatiaľ čo rýchlosť absorpcie hrubého povrchu medi môže dosiahnuť asi 40%.
3,2 Properties a ovplyvňujúce faktory infračervenej absorpcie kovovými zlúčeninami:
Typy kovov: Rôzne kovy majú rôzne atómové štruktúry a usporiadanie elektrónov, čo vedie k rôznym absorpčným schopnostiam pre infračervené lúče.
pod povrchom: drsnosť, vrstva oxidu alebo povlaky kovového povrchu ovplyvnia rýchlosť absorpcie.
TeMperature: Zmeny teploty zmenia elektronický stav vo vnútri kovu, čím ovplyvňuje jeho absorpciu infračervených lúčov.
Vrhová vlnová dĺžka: Rôzne vlnové dĺžky infračervených lúčov majú rôzne absorpčné schopnosti pre kovy.
Zmeny za špecifických podmienok: Za určitých špecifických podmienok sa môže miera absorpcie infračervených lúčov kovy výrazne zmeniť. Napríklad, keď je kovový povrch potiahnutý vrstvou špeciálneho materiálu, je možné zvýšiť jeho schopnosť absorbovať infračervené lúče. Okrem toho môžu zmeny v elektronickom stave kovov vo vysokoteplotných prostrediach viesť k zvýšeniu rýchlosti absorpcie.
Plikačné polia: Infračervené absorpčné vlastnosti kovových zlúčenín majú dôležitú hodnotu aplikácie v infračervenej technológii, tepelnom zobrazovaní a ďalších poliach. Napríklad reguláciou povlaku alebo teploty kovového povrchu je možné nastaviť absorpciu infračervených lúčov, čo umožňuje aplikácie pri meraní teploty, tepelnom zobrazovaní atď.
Experimentálne metódy a výskumné pozadie: Vedci určili mieru absorpcie infračervených lúčov kovmi prostredníctvom experimentálnych meraní a odborných štúdií. Tieto údaje sú dôležité pre pochopenie optických vlastností kovových zlúčenín a vývoj súvisiacich aplikácií.
Stručne povedané, infračervené absorpčné vlastnosti kovových zlúčenín sú ovplyvnené mnohými faktormi a môžu sa významne meniť za rôznych podmienok. Tieto vlastnosti sa široko používajú v mnohých oblastiach.