Ano ang prinsipyo ng mga compound ng metal na sumisipsip ng mga infrared ray at ano ang mga salik na nakakaimpluwensya nito?
Ang mga metal compound, kabilang ang mga rare earth compound, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa infrared absorption. Bilang isang pinuno sa mga bihirang metal at bihirang mga compound ng lupa,UrbanMines Tech. Co., Ltd. nagsisilbi sa halos 1/8 ng mga customer sa mundo para sa infrared absorption. Upang matugunan ang mga teknikal na katanungan ng aming mga customer sa bagay na ito, pinagsama-sama ng research and development center ng aming kumpanya ang artikulong ito para magbigay ng mga sagot
1. Ang prinsipyo at katangian ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound
Ang prinsipyo ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound ay pangunahing batay sa panginginig ng boses ng kanilang molekular na istraktura at mga bono ng kemikal. Ang infrared spectroscopy ay nag-aaral ng molekular na istraktura sa pamamagitan ng pagsukat sa paglipat ng intramolecular vibration at rotational energy na antas. Ang vibration ng mga chemical bond sa mga metal compound ay hahantong sa infrared absorption, lalo na ang metal-organic bond sa metal-organic compound, ang vibration ng maraming inorganic bond, at ang crystal frame vibration, na lalabas sa iba't ibang rehiyon ng infrared spectrum.
Pagganap ng iba't ibang metal compound sa infrared spectra :
(1).MXene material: Ang MXene ay isang two-dimensional na transition na metal-carbon/nitrogen compound na may mayayamang bahagi, metallic conductivity, isang malaking partikular na surface area, at isang aktibong surface. Ito ay may iba't ibang infrared absorption rate sa near-infrared at mid-/far-infrared bands at malawakang ginagamit sa infrared camouflage, photothermal conversion, at iba pang field sa mga nakaraang taon.
(2).Copper compound : Ang mga compound na tanso na naglalaman ng phosphorus ay gumaganap nang maayos sa mga infrared absorbers, na epektibong pinipigilan ang blackening phenomenon na dulot ng ultraviolet rays at pinapanatili ang mahusay na visible light transmittance at infrared absorption properties nang matatag sa mahabang panahon3.
Mga kaso ng praktikal na aplikasyon
(1).Infrared camouflage : Ang mga materyales ng MXene ay malawakang ginagamit sa infrared na camouflage dahil sa kanilang mahusay na infrared na pagsipsip ng mga katangian. Mabisa nilang mababawasan ang infrared na katangian ng target at mapahusay ang pagtatago2.
(2).Photothermal conversion : Ang mga MXene na materyales ay may mababang emission na katangian sa mid/far infrared bands, na angkop para sa photothermal conversion application at mahusay na mako-convert ang light energy sa heat energy2.
(3) Mga materyales sa bintana: Ang mga komposisyon ng resin na naglalaman ng mga infrared absorbers ay ginagamit sa mga materyales sa bintana upang epektibong harangan ang mga infrared ray at pahusayin ang kahusayan sa enerhiya 3.
Ang mga application case na ito ay nagpapakita ng pagkakaiba-iba at pagiging praktikal ng mga metal compound sa infrared absorption, lalo na ang kanilang mahalagang papel sa modernong agham at industriya.
2. Aling mga metal compound ang maaaring sumipsip ng mga infrared ray?
Kasama sa mga metal compound na maaaring sumipsip ng mga infrared rayantimony tin oxide (ATO), indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), tungsten trioxide (WO3), iron tetroxide (Fe3O4) at strontium titanate (SrTiO3).
2.1 Mga katangian ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound
Antimony tin oxide (ATO): Maaari nitong protektahan ang malapit-infrared na ilaw na may wavelength na higit sa 1500 nm, ngunit hindi kayang protektahan ang ultraviolet light at infrared na ilaw na may wavelength na mas mababa sa 1500 nm.
Indium Tin Oxide (ITO): Katulad ng ATO, mayroon itong epekto ng pagprotekta sa malapit-infrared na ilaw.
Zinc aluminum oxide (AZO): Mayroon din itong function ng shielding near-infrared light.
Tungsten trioxide (WO3): Ito ay may localized na surface plasmon resonance effect at maliit na polaron absorption mechanism, kayang protektahan ang infrared radiation na may wavelength na 780-2500 nm, at hindi nakakalason at mura.
Fe3O4: Mayroon itong magandang infrared absorption at thermal response properties at kadalasang ginagamit sa mga infrared sensor at detector.
Strontium titanate (SrTiO3): may mahusay na infrared absorption at optical properties, na angkop para sa infrared sensor at detector.
Erbium fluoride (ErF3) : ay isang rare earth compound na maaaring sumipsip ng infrared rays. Ang Erbium fluoride ay may mga kristal na kulay rosas, isang melting point na 1350°C, isang boiling point na 2200°C, at isang density na 7.814g/cm³. Pangunahing ginagamit ito sa optical coatings, fiber doping, laser crystals, single-crystal raw na materyales, laser amplifier, catalyst additives, at iba pang larangan.
2.2 Paglalapat ng mga metal compound sa infrared absorbing materials
Ang mga metal compound na ito ay malawakang ginagamit sa infrared absorption materials. Halimbawa, ang ATO, ITO, at AZO ay kadalasang ginagamit sa transparent na conductive, antistatic, radiation protection coatings at transparent electrodes; Ang WO3 ay malawakang ginagamit sa iba't ibang heat insulation, absorption, at reflection infrared na materyales dahil sa mahusay nitong pagganap ng near-infrared shielding at hindi nakakalason na mga katangian. Ang mga metal compound na ito ay may mahalagang papel sa larangan ng infrared na teknolohiya dahil sa kanilang natatanging infrared na pagsipsip na mga katangian.
2.3 Aling mga rare earth compound ang maaaring sumipsip ng mga infrared ray?
Kabilang sa mga bihirang elemento ng lupa, ang lanthanum hexaboride at nano-sized na lanthanum boride ay maaaring sumipsip ng mga infrared ray.Lanthanum hexaboride (LaB6)ay isang materyal na malawakang ginagamit sa radar, aerospace, industriya ng electronics, instrumentasyon, kagamitang medikal, metalurhiya ng kasangkapan sa bahay, proteksyon sa kapaligiran, at iba pang larangan. Sa partikular, ang lanthanum hexaboride single crystal ay isang materyal para sa paggawa ng mga high-power na electron tube, magnetron, electron beam, ion beam, at accelerator cathodes.
Bilang karagdagan, ang nano-scale lanthanum boride ay mayroon ding pag-aari ng pagsipsip ng mga infrared ray. Ito ay ginagamit sa patong sa ibabaw ng polyethylene film sheet upang harangan ang mga infrared ray mula sa sikat ng araw. Habang sumisipsip ng mga infrared ray, ang nano-scale lanthanum boride ay hindi sumisipsip ng masyadong nakikitang liwanag. Maaaring pigilan ng materyal na ito ang mga infrared ray na pumasok sa salamin sa bintana sa mainit na klima, at mas epektibong magagamit ang liwanag at init na enerhiya sa malamig na klima.
Ang mga elemento ng rare earth ay malawakang ginagamit sa maraming larangan, kabilang ang militar, enerhiyang nuklear, mataas na teknolohiya, at pang-araw-araw na mga produkto ng consumer. Halimbawa, ang lanthanum ay ginagamit upang mapabuti ang taktikal na pagganap ng mga haluang metal sa mga armas at kagamitan, ang gadolinium at ang mga isotopes nito ay ginagamit bilang neutron absorbers sa nuclear energy field, at ang cerium ay ginagamit bilang isang glass additive upang sumipsip ng ultraviolet at infrared rays.
Ang Cerium, bilang isang glass additive, ay maaaring sumipsip ng ultraviolet at infrared ray at ngayon ay malawakang ginagamit sa salamin ng sasakyan. Hindi lamang nito pinoprotektahan laban sa ultraviolet rays ngunit binabawasan din ang temperatura sa loob ng kotse, kaya nakakatipid ng kuryente para sa air conditioning. Mula noong 1997, ang salamin ng sasakyan ng Hapon ay idinagdag na may cerium oxide, at ginamit ito sa mga sasakyan noong 1996.
3. Mga katangian at nakakaimpluwensya sa mga kadahilanan ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound
3.1 Ang mga katangian at nakakaimpluwensyang mga salik ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound ay pangunahing kinabibilangan ng mga sumusunod na aspeto:
Saklaw ng rate ng pagsipsip: Ang rate ng pagsipsip ng mga metal compound sa mga infrared ray ay nag-iiba depende sa mga salik gaya ng uri ng metal, estado ng ibabaw, temperatura, at wavelength ng mga infrared ray. Ang mga karaniwang metal gaya ng aluminyo, tanso, at bakal ay karaniwang may rate ng pagsipsip ng mga infrared ray sa pagitan ng 10% at 50% sa temperatura ng silid. Halimbawa, ang rate ng pagsipsip ng purong aluminyo na ibabaw sa mga infrared ray sa temperatura ng silid ay humigit-kumulang 12%, habang ang rate ng pagsipsip ng magaspang na ibabaw ng tanso ay maaaring umabot ng halos 40%.
3.2 Mga katangian at nakakaimpluwensyang mga salik ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound :
Mga uri ng metal: Ang iba't ibang metal ay may iba't ibang atomic structure at electron arrangement, na nagreresulta sa kanilang magkakaibang kakayahan sa pagsipsip para sa infrared rays.
Kondisyon sa ibabaw: Ang pagkamagaspang, oxide layer, o coating ng metal surface ay makakaapekto sa absorption rate.
Temperatura: Ang mga pagbabago sa temperatura ay magbabago sa elektronikong estado sa loob ng metal, sa gayon ay makakaapekto sa pagsipsip nito ng mga infrared ray.
Infrared wavelength: Ang iba't ibang wavelength ng infrared ray ay may iba't ibang kakayahan sa pagsipsip para sa mga metal.
Mga pagbabago sa ilalim ng mga partikular na kundisyon: Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, ang rate ng pagsipsip ng mga infrared ray ng mga metal ay maaaring magbago nang malaki. Halimbawa, kapag ang isang metal na ibabaw ay pinahiran ng isang layer ng espesyal na materyal, ang kakayahang sumipsip ng mga infrared ray ay maaaring mapahusay. Bilang karagdagan, ang mga pagbabago sa elektronikong estado ng mga metal sa mga kapaligirang may mataas na temperatura ay maaari ring humantong sa pagtaas ng rate ng pagsipsip.
Mga patlang ng aplikasyon: Ang mga katangian ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound ay may mahalagang halaga ng aplikasyon sa teknolohiyang infrared, thermal imaging, at iba pang larangan. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagkontrol sa patong o temperatura ng ibabaw ng metal, ang pagsipsip nito ng mga infrared ray ay maaaring iakma, na nagpapahintulot sa mga aplikasyon sa pagsukat ng temperatura, thermal imaging, atbp.
Mga Paraan ng Eksperimento at Background ng Pananaliksik: Tinukoy ng mga mananaliksik ang rate ng pagsipsip ng mga infrared ray ng mga metal sa pamamagitan ng mga eksperimentong sukat at propesyonal na pag-aaral. Ang mga data na ito ay mahalaga para sa pag-unawa sa mga optical na katangian ng mga metal compound at pagbuo ng mga kaugnay na aplikasyon.
Sa buod, ang mga katangian ng infrared na pagsipsip ng mga metal compound ay apektado ng maraming mga kadahilanan at maaaring magbago nang malaki sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon. Ang mga katangiang ito ay malawakang ginagamit sa maraming larangan.