Принсипи пайвастагиҳои металлӣ нурҳои инфрасурхро аз худ мекунад ва омилҳои таъсиррасонии он кадомҳоянд?
Пайвастҳои металлӣ, аз ҷумла пайвастагиҳои замини нодир, дар азхудкунии инфрасурх нақши муҳим доранд. Ҳамчун пешво дар металлҳои нодир ва пайвастагиҳои замини нодир,UrbanMines Tech. Co., Ltd. тақрибан ба 1/8 муштариёни ҷаҳон барои азхудкунии инфрасурх хизмат мерасонад. Барои ҳалли дархостҳои техникии мизоҷони мо оид ба ин масъала, маркази тадқиқотӣ ва рушди ширкати мо ин мақоларо барои пешниҳоди ҷавобҳо тартиб додааст.
1. Принсип ва хусусиятҳои азхудкунии инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ
Принсипи азхудкунии инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ асосан ба ларзиши сохтори молекулавӣ ва пайвандҳои химиявии онҳо асос ёфтааст. Спектроскопияи инфрасурх сохтори молекулавиро тавассути чен кардани гузариши ларзиши дохилимолекулавӣ ва сатҳҳои гардиши энергия меомӯзад. Вибрацияи пайвандҳои химиявӣ дар пайвастагиҳои металлӣ боиси азхудкунии инфрасурх, махсусан пайвандҳои металлӣ-органикӣ дар пайвастагиҳои металлӣ-органикӣ, ларзиши бисёр пайвандҳои ғайриорганикӣ ва ларзиши чаҳорчӯбаи кристаллӣ мегардад, ки дар минтақаҳои гуногуни спектри инфрасурх пайдо мешаванд.
Иҷрои пайвастагиҳои металлии гуногун дар спектрҳои инфрасурх:
(1) .MXene маводи: MXene ду-ченака гузариши металлӣ-карбон / пайвастаги нитроген бо ҷузъҳои бой, гузаронандагӣ металлӣ, як майдони мушаххаси бузурги сатҳи, ва сатҳи фаъол аст. Он дорои суръати гуногуни азхудкунии инфрасурх дар бандҳои наздик-инфрасурх ва миёна / дур-инфрасурх аст ва дар солҳои охир дар камуфляжи инфрасурх, табдили фототермалӣ ва дигар соҳаҳо васеъ истифода шудааст.
(2). Пайвастагиҳои мис : Пайвастҳои миси дорои фосфор дар байни абсорберҳои инфрасурх хуб кор мекунанд, аз зуҳуроти сиёҳшавӣ, ки аз нурҳои ултрабунафш ба вуҷуд омадаанд, пешгирӣ мекунанд ва гузариши аълои нури намоён ва хосиятҳои азхудкунии инфрасурхро барои муддати тӯлонӣ устувор нигоҳ медоранд3.
Ҳолатҳои амалӣ
(1).Камуфляжи инфрасурх: Маводҳои MXene бо сабаби хосиятҳои аълои азхудкунии инфрасурх дар камуфляжи инфрасурх васеъ истифода мешаванд. Онҳо метавонанд хусусиятҳои инфрасурхро ба таври муассир коҳиш диҳанд ва пинҳонкуниро беҳтар созанд2.
(2).Табдилдиҳии фототермикӣ: Маводҳои MXene дар бандҳои миёна/дур инфрасурх дорои хосиятҳои партовҳои кам доранд, ки барои барномаҳои табдили фототермикӣ мувофиқанд ва метавонанд энергияи рӯшноиро ба энергияи гармӣ самаранок табдил диҳанд2.
(3).Маводҳои Тиреза: Композитсияҳои қатрон, ки дорои абсорберҳои инфрасурх мебошанд, дар маводи тиреза истифода мешаванд, то нурҳои инфрасурхро ба таври муассир маҳкам кунанд ва самаранокии энергияро беҳтар кунанд 3.
Ин ҳолатҳои татбиқ гуногунрангӣ ва амалӣ будани пайвастагиҳои металлиро дар абсорбсияи инфрасурх, махсусан нақши муҳими онҳоро дар илм ва саноати муосир нишон медиҳанд.
2.Кадом пайвастагиҳои металлӣ метавонанд шуоъҳои инфрасурхро ҷабб кунанд?
Пайвастҳои металлӣ, ки метавонанд нурҳои инфрасурхро ҷабб кунанд, дохил мешавандОксиди сурма (ATO), оксиди қалъа индий (ITO), оксиди руҳ алюминий (AZO), триоксиди волфрам (WO3), тетроксиди оҳан (Fe3O4) ва титанати стронций (SrTiO3).
2.1 Хусусиятҳои азхудкунии инфрасурх аз пайвастагиҳои металлӣ
Оксиди сурма (ATO): Он метавонад нури наздики инфрасурхро бо дарозии мавҷ бештар аз 1500 нм муҳофизат кунад, аммо нури ултрабунафш ва нури инфрасурхро бо дарозии мавҷ камтар аз 1500 нм муҳофизат карда наметавонад.
Оксиди тини индиӣ (ITO): Монанди ATO, он дорои таъсири муҳофизаткунандаи нури инфрасурх мебошад.
Оксиди алюминийи руҳ (AZO): Он инчунин вазифаи муҳофизат кардани нури инфрасурхро дорад.
Триоксиди волфрам (WO3): Он дорои таъсири резонанси плазмони локалии рӯизаминӣ ва механизми азхудкунии поларони хурд буда, метавонад радиатсияи инфрасурхро бо дарозии мавҷи 780-2500 нм муҳофизат кунад ва заҳролуд ва арзон аст.
Fe3O4: Он дорои хосиятҳои хуби азхудкунии инфрасурх ва вокуниши гармӣ мебошад ва аксар вақт дар сенсорҳо ва детекторҳои инфрасурх истифода мешавад.
Титанати стронций (SrTiO3): дорои ҷабби хуби инфрасурх ва хосиятҳои оптикӣ мебошад, ки барои сенсорҳо ва детекторҳои инфрасурх мувофиқ аст.
Фториди Эрбиум (ErF3): як пайвастагии нодири замин аст, ки метавонад нурҳои инфрасурхро бирӯяд. Фториди эрбиум дорои кристаллҳои садбарг, нуқтаи обшавии 1350 ° C, нуқтаи ҷӯшиш 2200 ° C ва зичии 7,814 г / см3 мебошад. Он асосан дар рӯйпӯшҳои оптикӣ, допинги нахи, кристаллҳои лазерӣ, ашёи хоми монокристаллӣ, пурқувваткунандаи лазерӣ, иловаҳои катализаторӣ ва дигар соҳаҳо истифода мешавад.
2.2 Татбиқи пайвастагиҳои металлӣ дар маводҳои ҷабби инфрасурх
Ин пайвастагиҳои металлӣ дар маводи абсорбсияи инфрасурх васеъ истифода мешаванд. Масалан, ATO, ITO ва AZO аксар вақт дар рӯйпӯшҳои шаффоф, антистатикӣ, муҳофизати радиатсионӣ ва электродҳои шаффоф истифода мешаванд; WO3 аз сабаби иҷрои аълои муҳофизати наздики инфрасурх ва хосиятҳои заҳролуд дар изолятсияи гармӣ, ҷаббида ва инъикоси маводи гуногуни инфрасурх истифода мешавад. Ин пайвастагиҳои металлӣ аз сабаби хусусиятҳои хоси азхудкунии инфрасурх дар соҳаи технологияи инфрасурх нақши муҳим мебозанд.
2.3 Кадом пайвастагиҳои замини нодир метавонанд нурҳои инфрасурхро қабул кунанд?
Дар байни унсурҳои нодири замин, гексабориди лантанӣ ва бориди наноандозаи лантанӣ метавонад нурҳои инфрасурхро бибарад.Гексабориди лантан (LaB6)маводест, ки дар саноати радиолокатсионӣ, аэрокосмос, электроника, асбобсозӣ, таҷҳизоти тиббӣ, металлургияи асбобҳои маишӣ, ҳифзи муҳити зист ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад. Махсусан, монокристали гексабориди лантан барои сохтани найхои электронии пуриктидор, магнетронхо, шуохои электронй, шуохои ионй ва катодхои суръатбахш материал мебошад.
Илова бар ин, бориди нано-миқёси лантанӣ инчунин дорои хосияти ҷабби нурҳои инфрасурх аст. Он дар пӯшонидани рӯи варақаҳои плёнкаи полиэтиленӣ барои бастани нурҳои инфрасурх аз нури офтоб истифода мешавад. Ҳангоми азхудкунии нурҳои инфрасурх, бориди лантании наномикёси нури намоёнро аз ҳад зиёд ҷабб намекунад. Ин мавод метавонад аз ворид шудани шуоъҳои инфрасурх дар иқлими гарм ба шишаи тиреза ҷилавгирӣ кунад ва дар шароити иқлими сард энергияи рӯшноӣ ва гармиро самараноктар истифода барад.
Унсурҳои нодири замин дар бисёр соҳаҳо, аз ҷумла дар соҳаи ҳарбӣ, энергетикаи атомӣ, технологияҳои баланд ва маҳсулоти истеъмолии ҳамарӯза васеъ истифода мешаванд. Масалан, лантан барои бехтар намудани хусусияти тактикии хӯлаҳо дар аслиҳа ва таҷҳизот, гадолиниум ва изотопҳои он ҳамчун абсорберҳои нейтронӣ дар соҳаи энергетикаи атомӣ ва церий ҳамчун иловаи шишагӣ барои азхудкунии шуоҳои ултрабунафш ва инфрасурх истифода мешаванд.
Cerium, ҳамчун иловаи шиша, метавонад нурҳои ултрабунафш ва инфрасурхро бибарад ва ҳоло дар шишаи автомобил васеъ истифода мешавад. Он на танҳо аз шуоъҳои ултрабунафш муҳофизат мекунад, балки ҳарорати дохили мошинро паст мекунад ва ҳамин тавр барои кондитсионер қувваи барқро сарфа мекунад. Аз соли 1997 инҷониб шишаи автомобилҳои Ҷопон бо оксиди церий илова карда шуд ва он дар автомобилҳо дар соли 1996 истифода шудааст.
3. Хусусиятҳо ва омилҳои таъсирбахши азхудкунии инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ
3.1 Хусусиятҳо ва омилҳои таъсирбахши азхудкунии инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ асосан ҷанбаҳои зеринро дар бар мегиранд:
Диапазони суръати азхудкунӣ: Сатҳи азхудкунии пайвастагиҳои металлӣ ба рентгенҳои инфрасурх вобаста ба омилҳо ба монанди навъи металл, ҳолати рӯизаминӣ, ҳарорат ва дарозии мавҷи рентгенҳои инфрасурх фарқ мекунад. Металҳои маъмул ба монанди алюминий, мис ва оҳан одатан суръати азхудкунии рентгенҳои инфрасурхро дар ҳарорати хонагӣ аз 10% то 50% доранд. Масалан, сатҳи азхудкунии сатҳи алюминийи холис ба рентгенҳои инфрасурх дар ҳарорати хонагӣ тақрибан 12% аст, дар ҳоле ки сатҳи азхудкунии сатҳи миси ноҳамвор метавонад тақрибан ба 40% мерасад.
3.2 Хусусиятҳо ва омилҳои таъсирбахши азхудкунии инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ:
Намудҳои металлҳо: Металҳои гуногун сохтори атомӣ ва сохторҳои электронии гуногун доранд, ки дар натиҷа қобилияти азхудкунии онҳо барои рентгенҳои инфрасурх ба вуҷуд меояд.
Ҳолати рӯизаминӣ: Ноҳамворӣ, қабати оксид ё пӯшиши сатҳи металл ба суръати азхудкунӣ таъсир мерасонад.
Ҳарорат: Тағйирёбии ҳарорат ҳолати электронии дохили металлро тағир медиҳад ва ба ин васила ба ҷабби он аз нурҳои инфрасурх таъсир мерасонад.
Дарозии мавҷҳои инфрасурх: дарозии мавҷҳои гуногуни рентгенҳои инфрасурх дорои қобилиятҳои гуногуни азхудкунии металлҳо мебошанд.
Тағйирот дар шароити мушаххас: Дар шароити муайяни мушаххас, суръати азхудкунии нурҳои инфрасурх аз ҷониби металлҳо метавонад ба таври назаррас тағйир ёбад. Масалан, вақте ки рӯи металл бо қабати маводи махсус пӯшонида мешавад, қобилияти азхудкунии шуоҳои инфрасурхро беҳтар кардан мумкин аст. Илова бар ин, тағирот дар ҳолати электронии металлҳо дар муҳитҳои ҳарорати баланд низ метавонад боиси афзоиши суръати азхудкунӣ гардад.
Майдонҳои татбиқ: Хусусиятҳои азхудкунии инфрасурхи пайвастагиҳои металлӣ дар технологияи инфрасурх, тасвири гармӣ ва дигар соҳаҳо аҳамияти муҳими татбиқӣ доранд. Масалан, тавассути назорат кардани пӯшиш ё ҳарорати сатҳи металл, ҷабби онро аз нурҳои инфрасурх танзим кардан мумкин аст, ки имкон медиҳад дар андозагирии ҳарорат, тасвири гармӣ ва ғайра истифода шавад.
Усулҳои таҷрибавӣ ва заминаи тадқиқот: Тадқиқотчиён суръати азхудкунии рентгенҳои инфрасурхро аз ҷониби металлҳоро тавассути ченакҳои таҷрибавӣ ва омӯзиши касбӣ муайян карданд. Ин маълумотҳо барои фаҳмидани хосиятҳои оптикии пайвастагиҳои металлӣ ва таҳияи барномаҳои марбут муҳиманд.
Хулоса, хосиятҳои азхудкунии инфрасурхҳои пайвастагиҳои металлӣ ба омилҳои зиёд таъсир мерасонанд ва дар шароити гуногун метавонанд ба таври назаррас тағйир ёбанд. Ин хосиятҳо дар бисёр соҳаҳо васеъ истифода мешаванд.