หลักการของสารประกอบโลหะที่ดูดซับรังสีอินฟราเรดคืออะไรและปัจจัยที่มีอิทธิพลคืออะไร?
สารประกอบโลหะรวมถึงสารประกอบโลกหายากมีบทบาทสำคัญในการดูดซับอินฟราเรด ในฐานะผู้นำในสารประกอบโลหะหายากและดินหายากUrbanmines Tech Co. , Ltd- ให้บริการลูกค้าเกือบ 1/8 ของโลกสำหรับการดูดซึมอินฟราเรด เพื่อตอบคำถามทางเทคนิคของลูกค้าเกี่ยวกับเรื่องนี้ศูนย์วิจัยและพัฒนาของ บริษัท ของเราได้รวบรวมบทความนี้เพื่อให้คำตอบ
1. หลักการและลักษณะของการดูดซึมอินฟราเรดโดยสารประกอบโลหะ
หลักการของการดูดซึมอินฟราเรดโดยสารประกอบโลหะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการสั่นสะเทือนของโครงสร้างโมเลกุลและพันธะเคมี การศึกษาสเปกโทรสโกปีด้วยอินฟราเรดโครงสร้างโมเลกุลโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือนภายในโมเลกุลและระดับพลังงานการหมุน การสั่นสะเทือนของพันธะเคมีในสารประกอบโลหะจะนำไปสู่การดูดซึมอินฟราเรดโดยเฉพาะอย่างยิ่งพันธะโลหะอินทรีย์ในสารประกอบโลหะอินทรีย์การสั่นสะเทือนของพันธะอนินทรีย์จำนวนมากและการสั่นสะเทือนของเฟรมคริสตัลซึ่งจะปรากฏในภูมิภาคต่าง ๆ ของสเปกตรัมอินฟราเรด
ประสิทธิภาพของสารประกอบโลหะที่แตกต่างกันในอินฟราเรดสเปกตรัม:
(1). วัสดุ MXENE: MXENE เป็นสารประกอบการเปลี่ยนผ่านโลหะคาร์บอน/ไนโตรเจนสองมิติที่มีส่วนประกอบที่อุดมไปด้วยการนำไฟฟ้าเมทัลลิกพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่และพื้นผิวที่ใช้งานอยู่ มันมีอัตราการดูดซับอินฟราเรดที่แตกต่างกันในแถบใกล้อินฟราเรดและกลาง-/ไกล่เกลี่ยและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการอำพรางอินฟราเรดการแปลงด้วยแสงความร้อนและสาขาอื่น ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
(2). Copper สารประกอบ: สารประกอบทองแดงที่มีฟอสฟอรัสทำงานได้ดีระหว่างการดูดซับอินฟราเรดช่วยป้องกันปรากฏการณ์การดำน้ำที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างมีประสิทธิภาพและยังคงการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้อย่างดีเยี่ยม
กรณีแอปพลิเคชันภาคปฏิบัติ
(1). ลายพราง infrared : วัสดุ MXENE ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการอำพรางอินฟราเรดเนื่องจากคุณสมบัติการดูดซับอินฟราเรดที่ยอดเยี่ยม พวกเขาสามารถลดลักษณะอินฟราเรดของเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงการปกปิด 2
(2) .photothermal Conversion: วัสดุ MXENE มีลักษณะการปล่อยก๊าซต่ำในแถบอินฟราเรดกลาง/ไกลซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานการแปลงด้วยแสงความร้อนและสามารถแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(3). วัสดุ Window: องค์ประกอบเรซิ่นที่มีตัวดูดซับอินฟราเรดถูกนำมาใช้ในวัสดุหน้าต่างเพื่อป้องกันรังสีอินฟราเรดอย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 3
กรณีแอปพลิเคชันเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายและการใช้งานจริงของสารประกอบโลหะในการดูดซึมอินฟราเรดโดยเฉพาะอย่างยิ่งบทบาทสำคัญในวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมสมัยใหม่
2. สารประกอบโลหะใดที่สามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดได้?
สารประกอบโลหะที่สามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดรวมถึงพลวงดีบุกออกไซด์ (ATO), อินเดียมดีบุกออกไซด์ (ITO), อลูมิเนียมสังกะสีออกไซด์ (AZO), ทังสเตนทิโอไซด์ (WO3), เหล็กเททรอกไซด์ (Fe3O4) และ Strontium titanate (SRTIO3)
2.1 ลักษณะการดูดซับอินฟราเรดของสารประกอบโลหะ
antimony Tin Oxide (ATO): มันสามารถป้องกันแสงอินฟราเรดใกล้ที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 1,500 นาโนเมตร แต่ไม่สามารถป้องกันแสงอัลตราไวโอเลตและแสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 1,500 นาโนเมตร
indium Tin Oxide (ITO): คล้ายกับ ATO มันมีผลของการป้องกันแสงอินฟราเรดใกล้อินฟราเรด
สังกะสีอลูมิเนียมออกไซด์ (AZO): นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชั่นการป้องกันแสงอินฟราเรดใกล้
Tungsten Trioxide (WO3): มันมีผลกระทบการสั่นพ้องของพื้นผิว plasmon ที่มีการแปลและกลไกการดูดซับโพลารอนขนาดเล็กสามารถป้องกันรังสีอินฟราเรดด้วยความยาวคลื่น 780-2500 นาโนเมตรและไม่เป็นพิษและราคาไม่แพง
FE3O4: มันมีคุณสมบัติการดูดซับอินฟราเรดและคุณสมบัติการตอบสนองทางความร้อนที่ดีและมักใช้ในเซ็นเซอร์อินฟราเรดและเครื่องตรวจจับ
strontium titanate (SRTIO3): มีการดูดซับอินฟราเรดที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติทางแสงที่เหมาะสำหรับเซ็นเซอร์อินฟราเรดและเครื่องตรวจจับ
Erbium Fluoride (ERF3): เป็นสารประกอบดินที่หายากที่สามารถดูดซับรังสีอินฟราเรด Erbium Fluoride มีผลึกสีกุหลาบจุดหลอมเหลว 1,350 ° C, จุดเดือดที่อุณหภูมิ 2200 ° C และความหนาแน่น 7.814g/cm³ ส่วนใหญ่จะใช้ในการเคลือบด้วยแสง, ยาสลบเส้นใย, คริสตัลเลเซอร์, วัตถุดิบผลึกเดี่ยว, แอมพลิฟายเออร์เลเซอร์, สารตัวเร่งปฏิกิริยาและฟิลด์อื่น ๆ
2.2 การประยุกต์ใช้สารประกอบโลหะในวัสดุดูดซับอินฟราเรด
สารประกอบโลหะเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุดูดซับอินฟราเรด ตัวอย่างเช่น ATO, ITO และ AZO มักจะใช้ในการนำไฟฟ้าป้องกันการป้องกันรังสีและอิเล็กโทรดโปร่งใส WO3 ใช้กันอย่างแพร่หลายในฉนวนกันความร้อนการดูดซับและการสะท้อนวัสดุอินฟราเรดเนื่องจากประสิทธิภาพการป้องกันอินฟราเรดใกล้ที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติที่ไม่เป็นพิษ สารประกอบโลหะเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในด้านเทคโนโลยีอินฟราเรดเนื่องจากลักษณะการดูดซับอินฟราเรดที่เป็นเอกลักษณ์
2.3 สารประกอบโลกหายากใดที่สามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดได้?
ในบรรดาองค์ประกอบของโลกหายาก Lanthanum Hexaboride และ Lanthanum Boride ขนาดนาโนสามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดได้Lanthanum Hexaboride (Lab6)เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเรดาร์, การบินและอวกาศ, อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์, เครื่องมือวัด, อุปกรณ์การแพทย์, เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน, การป้องกันสิ่งแวดล้อมและสาขาอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Lanthanum hexaboride ผลึกเดี่ยวเป็นวัสดุสำหรับการทำหลอดอิเล็กตรอนพลังงานสูง, แมกนิทตรอน, คานอิเล็กตรอน, คานไอออนและ cathodes เร่งความเร็ว
นอกจากนี้ Lanthanum Boride นาโนยังมีคุณสมบัติในการดูดซับรังสีอินฟราเรด มันถูกใช้ในการเคลือบบนพื้นผิวของแผ่นฟิล์มโพลีเอทิลีนเพื่อป้องกันรังสีอินฟราเรดจากแสงแดด ในขณะที่ดูดซับรังสีอินฟราเรด Lanthanum Boride นาโนไม่ดูดซับแสงที่มองเห็นได้มากเกินไป วัสดุนี้สามารถป้องกันไม่ให้รังสีอินฟราเรดเข้าสู่กระจกหน้าต่างในสภาพอากาศร้อนและสามารถใช้พลังงานแสงและพลังงานความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในสภาพอากาศหนาวเย็น
องค์ประกอบของโลกหายากถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลาย ๆ ด้านรวมถึงการทหารพลังงานนิวเคลียร์เทคโนโลยีชั้นสูงและสินค้าอุปโภคบริโภคทุกวัน ตัวอย่างเช่น Lanthanum ใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพทางยุทธวิธีของโลหะผสมในอาวุธและอุปกรณ์แกโดลิเนียมและไอโซโทปของมันถูกใช้เป็นโช้คอัพนิวตรอนในสนามพลังงานนิวเคลียร์และใช้ซีเรียมเป็นสารเติมแต่งแก้วเพื่อดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด
ซีเรียมเป็นสารเติมแต่งแก้วสามารถดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรดและตอนนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระจกรถยนต์ ไม่เพียง แต่ป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตเท่านั้น แต่ยังช่วยลดอุณหภูมิภายในรถซึ่งจะช่วยประหยัดไฟฟ้าสำหรับเครื่องปรับอากาศ ตั้งแต่ปี 1997 แก้วรถยนต์ญี่ปุ่นได้รับการเพิ่มด้วยซีเรียมออกไซด์และใช้ในรถยนต์ในปี 1996
3. ความเหมาะสมและปัจจัยที่มีอิทธิพลของการดูดซึมอินฟราเรดโดยสารประกอบโลหะ
3.1 คุณสมบัติและปัจจัยที่มีอิทธิพลของการดูดซึมอินฟราเรดโดยสารประกอบโลหะส่วนใหญ่รวมถึงด้านต่อไปนี้:
ช่วงอัตราการดูดซับ: อัตราการดูดซับของสารประกอบโลหะต่อรังสีอินฟราเรดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นชนิดโลหะสถานะพื้นผิวอุณหภูมิและความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรด โลหะทั่วไปเช่นอลูมิเนียมทองแดงและเหล็กมักจะมีอัตราการดูดซับของรังสีอินฟราเรดระหว่าง 10% ถึง 50% ที่อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างเช่นอัตราการดูดซับของพื้นผิวอลูมิเนียมบริสุทธิ์ต่อรังสีอินฟราเรดที่อุณหภูมิห้องอยู่ที่ประมาณ 12%ในขณะที่อัตราการดูดซับของพื้นผิวทองแดงขรุขระอาจถึงประมาณ 40%
3.2 properties และปัจจัยที่มีอิทธิพลของการดูดซึมอินฟราเรดโดยสารประกอบโลหะ :
types ของโลหะ : โลหะที่แตกต่างกันมีโครงสร้างอะตอมที่แตกต่างกันและการจัดเรียงอิเล็กตรอนทำให้เกิดความสามารถในการดูดซับที่แตกต่างกันสำหรับรังสีอินฟราเรด
เงื่อนไขของพื้นผิว : ความขรุขระชั้นออกไซด์หรือการเคลือบผิวโลหะจะส่งผลต่ออัตราการดูดซับ
Temperature: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะเปลี่ยนสถานะอิเล็กทรอนิกส์ภายในโลหะซึ่งจะส่งผลต่อการดูดซึมของรังสีอินฟราเรด
ความยาวคลื่นที่มีความยาวคลื่น : ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของรังสีอินฟราเรดมีความสามารถในการดูดซับที่แตกต่างกันสำหรับโลหะ
การเปลี่ยนแปลงภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ: ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการอัตราการดูดซับของรังสีอินฟราเรดโดยโลหะอาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นเมื่อพื้นผิวโลหะถูกเคลือบด้วยชั้นของวัสดุพิเศษความสามารถในการดูดซับรังสีอินฟราเรดสามารถปรับปรุงได้ นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงอาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอัตราการดูดซับ
แอปพลิเคชันฟิลด์: คุณสมบัติการดูดซับอินฟราเรดของสารประกอบโลหะมีค่าการใช้งานที่สำคัญในเทคโนโลยีอินฟราเรดการถ่ายภาพความร้อนและสาขาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นโดยการควบคุมการเคลือบหรืออุณหภูมิของพื้นผิวโลหะการดูดซึมของรังสีอินฟราเรดสามารถปรับได้ช่วยให้การใช้งานในการวัดอุณหภูมิการถ่ายภาพความร้อน ฯลฯ ฯลฯ
วิธีการตรวจสอบและพื้นหลังการวิจัย : นักวิจัยกำหนดอัตราการดูดซับของรังสีอินฟราเรดโดยโลหะผ่านการวัดการทดลองและการศึกษาระดับมืออาชีพ ข้อมูลเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางแสงของสารประกอบโลหะและการพัฒนาแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้อง
โดยสรุปคุณสมบัติการดูดซับอินฟราเรดของสารประกอบโลหะได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายอย่างและอาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน คุณสมบัติเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา