Cili është parimi i thithjes së rrezeve infra të kuqe të përbërjeve metalike dhe cilët janë faktorët ndikues të tij?
Komponimet metalike, duke përfshirë përbërjet e tokës së rrallë, luajnë një rol vendimtar në thithjen e infra të kuqe. Si lider në përbërjet e metaleve të rralla dhe të tokës së rrallë,UrbanMines Tech. Co., Ltd. i shërben gati 1/8 e klientëve në botë për thithjen infra të kuqe. Për të adresuar pyetjet teknike të klientëve tanë për këtë çështje, qendra e kërkimit dhe zhvillimit të kompanisë sonë ka përpiluar këtë artikull për të dhënë përgjigje
1. Parimi dhe karakteristikat e përthithjes infra të kuqe nga komponimet metalike
Parimi i përthithjes infra të kuqe nga komponimet metalike bazohet kryesisht në dridhjet e strukturës së tyre molekulare dhe lidhjeve kimike. Spektroskopia infra të kuqe studion strukturën molekulare duke matur kalimin e dridhjeve intramolekulare dhe nivelet e energjisë rrotulluese. Dridhja e lidhjeve kimike në përbërjet metalike do të çojë në thithjen infra të kuqe, veçanërisht lidhjet metal-organike në përbërjet metal-organike, dridhjen e shumë lidhjeve inorganike dhe dridhjen e kornizës kristalore, e cila do të shfaqet në rajone të ndryshme të spektrit infra të kuq.
Performanca e komponimeve të ndryshme metalike në spektrat infra të kuqe:
(1). Materiali MXene: MXene është një përbërje dydimensionale e tranzicionit metal-karbon/azot me përbërës të pasur, përçueshmëri metalike, një sipërfaqe të madhe specifike dhe një sipërfaqe aktive. Ka shkallë të ndryshme të përthithjes infra të kuqe në brezat infra të kuqe afër dhe infra të kuqe të mesme/larg dhe është përdorur gjerësisht në kamuflimin infra të kuqe, konvertimin fototermik dhe fusha të tjera vitet e fundit.
(2).Përbërjet e bakrit: Përbërjet e bakrit që përmbajnë fosfor performojnë mirë në mesin e absorbuesve infra të kuqe, duke parandaluar në mënyrë efektive fenomenin e nxirjes të shkaktuar nga rrezet ultravjollcë dhe duke mbajtur një transmetim të shkëlqyeshëm të dritës së dukshme dhe vetitë e absorbimit infra të kuqe në mënyrë të qëndrueshme për një kohë të gjatë3.
Rastet e aplikimit praktik
(1).Kamuflazhi infra të kuqe: Materialet MXene përdoren gjerësisht në kamuflimin infra të kuqe për shkak të vetive të tyre të shkëlqyera të thithjes infra të kuqe. Ato mund të zvogëlojnë në mënyrë efektive karakteristikat infra të kuqe të objektivit dhe të përmirësojnë fshehjen2.
(2).Konvertimi fototermik: Materialet MXene kanë karakteristika të ulëta emetimi në brezat infra të kuqe të mesme/larg, të cilat janë të përshtatshme për aplikime të konvertimit fototermik dhe mund të konvertojnë në mënyrë efikase energjinë e dritës në energji të nxehtësisë2.
(3). Materialet e dritareve: Përbërjet e rrëshirës që përmbajnë absorbues infra të kuqe përdoren në materialet e dritareve për të bllokuar në mënyrë efektive rrezet infra të kuqe dhe për të përmirësuar efikasitetin e energjisë 3.
Këto raste aplikimi demonstrojnë diversitetin dhe prakticitetin e përbërjeve metalike në thithjen infra të kuqe, veçanërisht rolin e tyre të rëndësishëm në shkencën dhe industrinë moderne.
2.Cilat komponime metalike mund të thithin rrezet infra të kuqe?
Përbërjet metalike që mund të thithin rrezet infra të kuqe përfshijnëoksid kallaji i antimonit (ATO), oksid kallaji indium (ITO), oksid zinku alumini (AZO), trioksid tungsteni (WO3), tetrooksid hekuri (Fe3O4) dhe titanat stroncium (SrTiO3).
2.1 Karakteristikat e absorbimit infra të kuqe të përbërjeve metalike
Oksidi i kallajit të antimonit (ATO): Mund të mbrojë dritën afër infra të kuqe me një gjatësi vale më të madhe se 1500 nm, por nuk mund të mbrojë dritën ultravjollcë dhe dritën infra të kuqe me një gjatësi vale më të vogël se 1500 nm.
Oksidi i kallajit të indiumit (ITO): Ngjashëm me ATO, ai ka efektin e mbrojtjes së dritës afër infra të kuqe.
Oksidi i aluminit të zinkut (AZO): Ai gjithashtu ka funksionin e mbrojtjes së dritës afër infra të kuqe.
Trioksidi i tungstenit (WO3): Ka një efekt të lokalizuar të rezonancës sipërfaqësore të plazmonit dhe mekanizëm të vogël të thithjes së polaronit, mund të mbrojë rrezatimin infra të kuqe me një gjatësi vale 780-2500 nm dhe është jo toksik dhe i lirë.
Fe3O4: Ka veti të mira përthithjeje infra të kuqe dhe përgjigje termike dhe shpesh përdoret në sensorë dhe detektorë infra të kuqe.
Strontium titanate (SrTiO3): ka përthithje të shkëlqyer infra të kuqe dhe veti optike, të përshtatshme për sensorë dhe detektorë infra të kuqe.
Fluori i Erbiumit (ErF3): është një përbërje e rrallë e tokës që mund të thithë rrezet infra të kuqe. Fluori i erbiumit ka kristale në ngjyrë rozë, një pikë shkrirjeje 1350°C, një pikë vlimi 2200°C dhe një densitet 7,814 g/cm³. Përdoret kryesisht në veshjet optike, doping me fibra, kristalet lazer, lëndët e para me një kristal, amplifikatorët lazer, aditivë katalizatorë dhe fusha të tjera.
2.2 Aplikimi i komponimeve metalike në materialet thithëse infra të kuqe
Këto komponime metalike përdoren gjerësisht në materialet thithëse infra të kuqe. Për shembull, ATO, ITO dhe AZO përdoren shpesh në veshje transparente përçuese, antistatike, mbrojtëse nga rrezatimi dhe elektroda transparente; WO3 përdoret gjerësisht në materiale të ndryshme izoluese të nxehtësisë, thithjes dhe reflektimit infra të kuqe për shkak të performancës së tij të shkëlqyer mbrojtëse afër infra të kuqe dhe vetive jo toksike. Këto komponime metalike luajnë një rol të rëndësishëm në fushën e teknologjisë infra të kuqe për shkak të karakteristikave të tyre unike të thithjes infra të kuqe.
2.3 Cilat përbërje të rralla të tokës mund të thithin rrezet infra të kuqe?
Ndër elementët e rrallë të tokës, heksaboridi i lantanit dhe boridi i lantanit me madhësi nano mund të thithin rrezet infra të kuqe.Heksaborid i lantanit (LaB6)është një material i përdorur gjerësisht në radar, hapësirën ajrore, industrinë elektronike, instrumentet, pajisjet mjekësore, metalurgjinë e pajisjeve shtëpiake, mbrojtjen e mjedisit dhe fusha të tjera. Në veçanti, heksaborid i lantanumit është një material për prodhimin e tubave elektronikë me fuqi të lartë, magnetroneve, rrezeve elektronike, rrezeve jonike dhe katodave të përshpejtuesit.
Përveç kësaj, boridi i lantanumit në shkallë nano ka gjithashtu vetinë e thithjes së rrezeve infra të kuqe. Përdoret në veshjen në sipërfaqen e fletëve të filmit polietileni për të bllokuar rrezet infra të kuqe nga rrezet e diellit. Ndërsa thith rrezet infra të kuqe, boridi i lantanumit në shkallë nano nuk thith shumë dritë të dukshme. Ky material mund të parandalojë hyrjen e rrezeve infra të kuqe në xhamin e dritares në klimat e nxehta dhe mund të përdorë në mënyrë më efikase energjinë e dritës dhe nxehtësisë në klimat e ftohta.
Elementet e tokës së rrallë përdoren gjerësisht në shumë fusha, duke përfshirë ushtrinë, energjinë bërthamore, teknologjinë e lartë dhe produktet e konsumit të përditshëm. Për shembull, lantanumi përdoret për të përmirësuar performancën taktike të lidhjeve në armë dhe pajisje, gadolinium dhe izotopet e tij përdoren si absorbues neutron në fushën e energjisë bërthamore, dhe cerium përdoret si një aditiv qelqi për të thithur rrezet ultravjollcë dhe infra të kuqe.
Cerium, si një shtesë e qelqit, mund të thithë rrezet ultravjollcë dhe infra të kuqe dhe tani përdoret gjerësisht në xhamin e automobilave. Ai jo vetëm që mbron nga rrezet ultravjollcë, por gjithashtu ul temperaturën brenda makinës, duke kursyer kështu energjinë elektrike për kondicionerin. Që nga viti 1997, xhamit japonez të automobilave është shtuar me oksid ceriumi dhe është përdorur në automobila në 1996.
3. Vetitë dhe faktorët ndikues të përthithjes infra të kuqe nga komponimet metalike
3.1 Vetitë dhe faktorët ndikues të përthithjes infra të kuqe nga komponimet metalike përfshijnë kryesisht aspektet e mëposhtme:
Gama e shkallës së përthithjes: Shkalla e përthithjes së përbërjeve metalike në rrezet infra të kuqe ndryshon në varësi të faktorëve të tillë si lloji i metalit, gjendja e sipërfaqes, temperatura dhe gjatësia e valës së rrezeve infra të kuqe. Metalet e zakonshme si alumini, bakri dhe hekuri zakonisht kanë një shkallë përthithjeje të rrezeve infra të kuqe midis 10% dhe 50% në temperaturën e dhomës. Për shembull, shkalla e përthithjes së sipërfaqes së pastër të aluminit ndaj rrezeve infra të kuqe në temperaturën e dhomës është rreth 12%, ndërsa shkalla e përthithjes së sipërfaqes së ashpër të bakrit mund të arrijë rreth 40%.
3.2 Vetitë dhe faktorët ndikues të përthithjes infra të kuqe nga komponimet metalike:
Llojet e metaleve: Metalet e ndryshme kanë struktura të ndryshme atomike dhe rregullime të elektroneve, duke rezultuar në aftësitë e tyre të ndryshme absorbuese për rrezet infra të kuqe.
Gjendja e sipërfaqes: Vrazhdësia, shtresa e oksidit ose veshja e sipërfaqes së metalit do të ndikojë në shkallën e përthithjes.
Temperatura: Ndryshimet e temperaturës do të ndryshojnë gjendjen elektronike brenda metalit, duke ndikuar kështu në thithjen e tij të rrezeve infra të kuqe.
Gjatesia e vales infra te kuqe: Gjatesite e ndryshme valore te rrezeve infra te kuqe kane aftesi te ndryshme absorbuese per metalet.
Ndryshimet në kushte specifike: Në kushte të caktuara specifike, shkalla e përthithjes së rrezeve infra të kuqe nga metalet mund të ndryshojë ndjeshëm. Për shembull, kur një sipërfaqe metalike është e veshur me një shtresë materiali të veçantë, aftësia e saj për të thithur rrezet infra të kuqe mund të rritet. Përveç kësaj, ndryshimet në gjendjen elektronike të metaleve në mjedise me temperaturë të lartë mund të çojnë gjithashtu në një rritje të shkallës së përthithjes.
Fushat e aplikimit: Vetitë e absorbimit infra të kuqe të përbërjeve metalike kanë vlerë të rëndësishme aplikimi në teknologjinë infra të kuqe, imazhet termike dhe fusha të tjera. Për shembull, duke kontrolluar veshjen ose temperaturën e një sipërfaqeje metalike, thithja e saj e rrezeve infra të kuqe mund të rregullohet, duke lejuar aplikime në matjen e temperaturës, imazhe termike, etj.
Metodat Eksperimentale dhe Sfondi i Kërkimit: Studiuesit përcaktuan shkallën e përthithjes së rrezeve infra të kuqe nga metalet përmes matjeve eksperimentale dhe studimeve profesionale. Këto të dhëna janë të rëndësishme për të kuptuar vetitë optike të përbërjeve metalike dhe zhvillimin e aplikacioneve të lidhura.
Si përmbledhje, vetitë e absorbimit infra të kuqe të përbërjeve metalike ndikohen nga shumë faktorë dhe mund të ndryshojnë ndjeshëm në kushte të ndryshme. Këto veti përdoren gjerësisht në shumë fusha.