Који је принцип да метална једињења апсорбују инфрацрвене зраке и који су њени фактори утицаја?
Једињења метала, укључујући једињења ретких земаља, играју кључну улогу у инфрацрвеној апсорпцији. Као лидер у једињењима ретких метала и ретких земаља,УрбанМинес Тецх. Цо., Лтд. опслужује скоро 1/8 светских купаца за инфрацрвену апсорпцију. Да бисмо одговорили на техничке упите наших купаца о овом питању, центар за истраживање и развој наше компаније саставио је овај чланак како би пружио одговоре
1. Принцип и карактеристике инфрацрвене апсорпције металних једињења
Принцип инфрацрвене апсорпције металних једињења углавном се заснива на вибрацији њихове молекуларне структуре и хемијских веза. Инфрацрвена спектроскопија проучава молекуларну структуру мерењем прелаза интрамолекулских вибрација и нивоа ротационе енергије. Вибрације хемијских веза у металним једињењима ће довести до инфрацрвене апсорпције, посебно метал-органских веза у метал-органским једињењима, вибрације многих неорганских веза и вибрације кристалног оквира, које ће се појавити у различитим регионима инфрацрвеног спектра.
Перформансе различитих металних једињења у инфрацрвеном спектру:
(1).МКСене материјал: МКСене је дводимензионално прелазно једињење метал-угљеник/азот са богатим компонентама, металном проводљивошћу, великом специфичном површином и активном површином. Има различите стопе инфрацрвене апсорпције у блиском инфрацрвеном и средњем/далеко инфрацрвеном опсегу и последњих година се широко користи у инфрацрвеној камуфлажи, фототермалној конверзији и другим пољима.
(2). Једињења бакра : Једињења бакра која садрже фосфор имају добре перформансе међу инфрацрвеним апсорберима, ефикасно спречавајући појаву поцрњења узроковану ултраљубичастим зрацима и одржавајући одличну пропусност видљиве светлости и својства инфрацрвене апсорпције стабилно дуго времена3.
Практични случајеви примене
(1).Инфрацрвена камуфлажа: МКСене материјали се широко користе у инфрацрвеној камуфлажи због својих одличних својстава апсорпције инфрацрвених зрака. Они могу ефикасно смањити инфрацрвене карактеристике мете и побољшати прикривање2.
(2).Фототермална конверзија: МКСене материјали имају ниске карактеристике емисије у средњим/далеким инфрацрвеним опсезима, који су погодни за апликације фототермалне конверзије и могу ефикасно да претварају светлосну енергију у топлотну енергију2.
(3). Материјали за прозоре: Композиције смоле које садрже инфрацрвене апсорбере се користе у материјалима за прозоре да ефикасно блокирају инфрацрвене зраке и побољшају енергетску ефикасност 3.
Ови случајеви примене показују разноврсност и практичност металних једињења у инфрацрвеној апсорпцији, посебно њихову важну улогу у савременој науци и индустрији.
2. Која метална једињења могу да апсорбују инфрацрвене зраке?
Метална једињења која могу да апсорбују инфрацрвене зраке укључујуантимон калај оксид (АТО), индијум калај оксид (ИТО), алуминијум цинк оксид (АЗО), волфрам триоксид (ВО3), гвожђе тетроксид (Фе3О4) и стронцијум титанат (СрТиО3).
2.1 Инфрацрвене апсорпционе карактеристике металних једињења
Антимонов калајни оксид (АТО): Може да заштити блиску инфрацрвену светлост са таласном дужином већом од 1500 нм, али не може заштитити ултраљубичасто и инфрацрвено светло са таласном дужином мањом од 1500 нм.
Индијум калај оксид (ИТО): Слично као и АТО, има ефекат заштите блиске инфрацрвене светлости.
Цинк алуминијум оксид (АЗО): Такође има функцију заштите од инфрацрвене светлости.
Волфрам триоксид (ВО3): Има ефекат локализоване површинске плазмонске резонанције и мали механизам апсорпције поларона, може да заштити инфрацрвено зрачење таласне дужине од 780-2500 нм, и није токсичан и јефтин.
Фе3О4: Има добру инфрацрвену апсорпцију и својства термичког одговора и често се користи у инфрацрвеним сензорима и детекторима.
Стронцијум титанат (СрТиО3): има одличну инфрацрвену апсорпцију и оптичка својства, погодан за инфрацрвене сензоре и детекторе.
Ербијум флуорид (ЕрФ3): је једињење ретких земаља које може да апсорбује инфрацрвене зраке. Ербијум флуорид има кристале ружичасте боје, тачку топљења од 1350°Ц, тачку кључања од 2200°Ц и густину од 7,814 г/цм³. Углавном се користи у оптичким премазима, допингу влакана, ласерским кристалима, монокристалним сировинама, ласерским појачавачима, адитивима за катализатор и другим пољима.
2.2 Примена металних једињења у материјалима који апсорбују инфрацрвено зрачење
Ова метална једињења се широко користе у инфрацрвеним апсорпционим материјалима. На пример, АТО, ИТО и АЗО се често користе у транспарентним проводним, антистатичким премазима за заштиту од зрачења и провидним електродама; ВО3 се широко користи у различитим топлотним изолационим, апсорпционим и рефлектујућим инфрацрвеним материјалима због својих одличних заштитних перформанси близу инфрацрвеног зрачења и нетоксичних својстава. Ова метална једињења играју важну улогу у области инфрацрвене технологије због својих јединствених карактеристика инфрацрвене апсорпције.
2.3 Која једињења ретких земаља могу да апсорбују инфрацрвене зраке?
Међу елементима ретких земаља, лантан хексаборид и лантан борид нано величине могу да апсорбују инфрацрвене зраке.Лантан хексаборид (ЛаБ6)је материјал који се широко користи у радарској, ваздухопловној, електронској индустрији, инструментацији, медицинској опреми, металургији кућних апарата, заштити животне средине и другим областима. Конкретно, монокристал хексаборида лантана је материјал за израду електронских цеви велике снаге, магнетрона, електронских снопова, јонских снопова и катода за акцелераторе.
Поред тога, лантан борид у нано-размери такође има својство да апсорбује инфрацрвене зраке. Користи се за премазивање на површини полиетиленских фолија за блокирање инфрацрвених зрака од сунчеве светлости. Док апсорбује инфрацрвене зраке, лантан борид нано-размера не апсорбује превише видљиве светлости. Овај материјал може спречити инфрацрвене зраке да уђу у прозорско стакло у врућим климама и може ефикасније да користи светлосну и топлотну енергију у хладним климама.
Елементи ретких земаља се широко користе у многим областима, укључујући војну, нуклеарну енергију, високу технологију и дневне потрошачке производе. На пример, лантан се користи за побољшање тактичких перформанси легура у оружју и опреми, гадолинијум и његови изотопи се користе као апсорбери неутрона у пољу нуклеарне енергије, а церијум се користи као стаклени адитив за апсорпцију ултраљубичастих и инфрацрвених зрака.
Церијум, као адитив за стакло, може да апсорбује ултраљубичасте и инфрацрвене зраке и сада се широко користи у аутомобилском стаклу. Не само да штити од ултраљубичастих зрака, већ и смањује температуру у аутомобилу, чиме се штеди струја за климатизацију. Од 1997. године јапанском аутомобилском стаклу је додаван церијум оксид, а 1996. је коришћен у аутомобилима.
3. Особине и фактори утицаја на инфрацрвену апсорпцију једињења метала
3.1 Особине и фактори утицаја на инфрацрвену апсорпцију металних једињења углавном укључују следеће аспекте:
Опсег брзине апсорпције: Брзина апсорпције металних једињења у инфрацрвеним зрацима варира у зависности од фактора као што су тип метала, стање површине, температура и таласна дужина инфрацрвених зрака. Уобичајени метали као што су алуминијум, бакар и гвожђе обично имају стопу апсорпције инфрацрвених зрака између 10% и 50% на собној температури. На пример, стопа апсорпције површине чистог алуминијума на инфрацрвене зраке на собној температури је око 12%, док стопа апсорпције грубе површине бакра може достићи око 40%.
3.2 Особине и фактори утицаја на инфрацрвену апсорпцију металних једињења:
Врсте метала: Различити метали имају различите атомске структуре и распоред електрона, што резултира њиховим различитим способностима апсорпције инфрацрвених зрака.
Површинско стање: Храпавост, слој оксида или премаз на површини метала ће утицати на брзину апсорпције.
Температура: Промене температуре ће променити електронско стање унутар метала, чиме ће утицати на његову апсорпцију инфрацрвених зрака.
Инфрацрвена таласна дужина: Различите таласне дужине инфрацрвених зрака имају различите способности апсорпције метала.
Промене под одређеним условима: Под одређеним специфичним условима, стопа апсорпције инфрацрвених зрака од стране метала може се значајно променити. На пример, када је метална површина пресвучена слојем специјалног материјала, њена способност да апсорбује инфрацрвене зраке може бити побољшана. Поред тога, промене у електронском стању метала у окружењима са високим температурама такође могу довести до повећања стопе апсорпције.
Поља примене: Инфрацрвена апсорпциона својства металних једињења имају важну примену у инфрацрвеној технологији, термичком снимању и другим пољима. На пример, контролисањем премаза или температуре металне површине, њена апсорпција инфрацрвених зрака се може подесити, омогућавајући примену у мерењу температуре, термичком снимању итд.
Експерименталне методе и позадина истраживања: Истраживачи су одредили стопу апсорпције инфрацрвених зрака металима кроз експериментална мерења и стручне студије. Ови подаци су важни за разумевање оптичких својстава металних једињења и развој сродних апликација.
Укратко, на инфрацрвена апсорпциона својства металних једињења утичу многи фактори и могу се значајно променити под различитим условима. Ова својства се широко користе у многим областима.