Dè am prionnsapal a th’ ann an todhar meatailt a’ gabhail a-steach ghathan infridhearg agus dè na factaran a tha a’ toirt buaidh air?
Tha pàirt chudromach aig todhar meatailt, nam measg todhar talmhainn tearc, ann an gabhail a-steach infridhearg. Mar phrìomh chompanaidh ann an todhar meatailt tearc agus talmhainn tearc,Companaidh Teicneòlais UrbanMines, Earrantaa’ frithealadh faisg air 1/8 de luchd-ceannach an t-saoghail airson gabhail a-steach infridhearg. Gus dèiligeadh ri ceistean teicnigeach ar luchd-ceannach air a’ chùis seo, tha ionad rannsachaidh is leasachaidh na companaidh againn air an artaigil seo a chur ri chèile gus freagairtean a thoirt seachad.
1. Prionnsabal agus feartan gabhail a-steach infridhearg le todhar meatailt
Tha prionnsapal gabhail a-steach infridhearg le todhar meatailt stèidhichte sa mhòr-chuid air crith an structair mhóileciuil agus na ceanglaichean ceimigeach aca. Bidh speactroscopaidh infridhearg a’ sgrùdadh structar mhóileciuil le bhith a’ tomhas gluasad crith intramhóileciuil agus ìrean lùth rothlach. Bidh crith cheanglaichean ceimigeach ann an todhar meatailt a’ leantainn gu gabhail a-steach infridhearg, gu sònraichte ceanglaichean meatailt-organach ann an todhar meatailt-organach, crith mòran cheanglaichean neo-organach, agus crith frèam a’ chriostail, a nochdas ann an diofar roinnean den speactram infridhearg.
Coileanadh diofar choimeasgaidhean meatailt ann an speactram infridhearg:
(1). Stuth MXene: 'S e todhar dà-thaobhach meatailt-charboin/naitridean eadar-ghluasaid a th' ann am MXene le co-phàirtean beairteach, seoltachd meatailteach, farsaingeachd uachdar sònraichte mòr, agus uachdar gnìomhach. Tha ìrean gabhail infridhearg eadar-dhealaichte aige anns na còmhlain infridhearg faisg air agus meadhan/fada agus chaidh a chleachdadh gu farsaing ann an camouflage infridhearg, tionndadh photothermal, agus raointean eile anns na bliadhnachan mu dheireadh.
(2).Coimeasgaidhean copair: Bidh coimeasgaidhean copair anns a bheil fosfaras ag obair gu math am measg luchd-sùghaidh infridhearg, a’ cur casg èifeachdach air an iongantas dubhadh air adhbhrachadh le ghathan ultraviolet agus a’ cumail suas feartan sàr-mhath tar-chuir solais faicsinneach agus gabhail infridhearg gu seasmhach airson ùine mhòr3.
Cùisean tagraidh practaigeach
(1).Camouflage infridhearg: Tha stuthan MXene air an cleachdadh gu farsaing ann an camouflage infridhearg air sgàth na feartan sàr-mhath aca a thaobh gabhail a-steach infridhearg. Faodaidh iad feartan infridhearg an targaid a lughdachadh gu h-èifeachdach agus falach a leasachadh2.
(2).Tionndadh foto-theirmeach: Tha feartan sgaoilidh ìosal aig stuthan MXene anns na còmhlain infridhearg meadhanach/fada, a tha freagarrach airson tagraidhean tionndaidh foto-theirmeach agus as urrainn lùth solais a thionndadh gu lùth teas gu h-èifeachdach2.
(3). Stuthan uinneig: Bithear a’ cleachdadh stuthan roisinn anns a bheil sùghadairean infridhearg ann an stuthan uinneig gus ghathan infridhearg a bhacadh gu h-èifeachdach agus èifeachdas lùtha a leasachadh.
Tha na cùisean tagraidh seo a’ sealltainn iomadachd agus practaigeachd choimeasgaidhean meatailt ann an gabhail a-steach infridhearg, gu sònraichte an dreuchd chudromach ann an saidheans agus gnìomhachas an latha an-diugh.
2. Dè na todhar meatailt as urrainn ghathan infridhearg a ghabhail a-steach?
Tha todhar meatailt as urrainn ghathan infridhearg a ghabhail a-steach a’ gabhail a-steachogsaid staoin antimony (ATO), ogsaid staoin indium (ITO), alùmanum-sinc ocsaid (AZO), tri-ocsaid tungsten (WO3), iarann teitrocsaid (Fe3O4) agus strontium titanate (SrTiO3).
2.1 Feartan gabhail a-steach infridhearg choimeasgaidhean meatailt
Ocsaid staoin antimony (ATO): Faodaidh e solas faisg air infridhearg le tonn-fhaid nas motha na 1500 nm a dhìon, ach chan urrainn dha solas ultraviolet agus solas infridhearg le tonn-fhaid nas lugha na 1500 nm a dhìon.
Ocsaid staoin indium (ITO): Coltach ri ATO, tha buaidh aige a bhith a’ dìon solas faisg air infridhearg.
Ogsaid alùmanaim sinc (AZO): Tha gnìomh aige cuideachd airson solas faisg air infridhearg a dhìon.
Triocsaid tungstain (WO3): Tha buaidh ath-shuidheachaidh plasmon uachdar ionadail aige agus inneal beag gabhail a-steach polaron, faodaidh e rèididheachd infridhearg a dhìon le tonn-fhaid de 780-2500 nm, agus chan eil e puinnseanta agus saor.
Fe3O4: Tha deagh thogalaichean glacaidh infridhearg agus freagairt teirmeach aige agus gu tric bidh e air a chleachdadh ann am mothachairean agus lorgairean infridhearg.
Titanat strontium (SrTiO3): tha feartan sàr-mhath aige airson solas infridhearg a ghabhail a-steach agus airson optaig, agus tha e freagarrach airson mothachairean agus lorgairean infridhearg.
Fluaraid erbium (ErF3): 'S e todhar talmhainn tearc a th' ann a dh'fhaodas ghathan infridhearg a ghabhail a-steach. Tha criostalan ròs-dathte aig fluaraid erbium, puing leaghaidh de 1350°C, puing goil de 2200°C, agus dùmhlachd de 7.814g/cm³. Tha e air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an còtaichean optigeach, doping snàithleach, criostalan laser, stuthan amh aon-chriostail, amplifiers laser, stuthan cur-ris catalyst, agus raointean eile.
2.2 Cleachdadh choimeasgaidhean meatailt ann an stuthan a tha a’ gabhail a-steach infridhearg
Tha na todhar meatailt seo air an cleachdadh gu farsaing ann an stuthan glacaidh infridhearg. Mar eisimpleir, bidh ATO, ITO, agus AZO gu tric air an cleachdadh ann an còtaichean giùlain follaiseach, antistatic, dìon rèididheachd agus electrodan follaiseach; tha WO3 air a chleachdadh gu farsaing ann an grunn stuthan inslithe teas, glacaidh, agus meòrachaidh infridhearg air sgàth a choileanadh dìon faisg air infridhearg sàr-mhath agus feartan neo-phuinnseanta. Tha pàirt chudromach aig na todhar meatailt seo ann an raon teicneòlas infridhearg air sgàth na feartan glacaidh infridhearg sònraichte aca.
2.3 Dè na todhar talmhainn tearc as urrainn ghathan infridhearg a ghabhail a-steach?
Am measg nan eileamaidean talmhainn tearc, faodaidh lanthanum hexaboride agus lanthanum boride nano-mheud ghathan infridhearg a ghabhail a-steach.Lanthanum heacsaboride (LaB6)'S e stuth a th' ann a thathas a' cleachdadh gu farsaing ann an radar, aerospace, gnìomhachas eileagtronaigeach, ionnsramaidean, uidheam meidigeach, meatailteachd innealan dachaigh, dìon na h-àrainneachd, agus raointean eile. Gu sònraichte, 's e criostal singilte lantanum hexaboride stuth a th' ann airson tiùban dealanach àrd-chumhachd, magnetrons, gathan dealanach, gathan ian, agus catodan luathachaidh a dhèanamh.
A bharrachd air sin, tha comas aig boride lantanum nano-sgèile ghathan infridhearg a ghabhail a-steach. Tha e air a chleachdadh ann an còmhdach air uachdar siotaichean film polyethylene gus ghathan infridhearg a bhacadh bho sholas na grèine. Ged a tha e a’ gabhail a-steach ghathan infridhearg, chan eil boride lantanum nano-sgèile a’ gabhail a-steach cus solas faicsinneach. Faodaidh an stuth seo casg a chuir air ghathan infridhearg bho bhith a’ dol a-steach do ghlainne uinneig ann an gnàth-shìde theth, agus faodaidh e lùth solais is teas a chleachdadh nas èifeachdaiche ann an gnàth-shìde fhuar.
Tha eileamaidean talmhainn tearc air an cleachdadh gu farsaing ann an iomadh raon, a’ gabhail a-steach armachd, lùth niùclasach, teicneòlas àrd, agus toraidhean luchd-cleachdaidh làitheil. Mar eisimpleir, thathas a’ cleachdadh lantanaum gus coileanadh innleachdach aloidhean ann an armachd agus uidheamachd a leasachadh, thathas a’ cleachdadh gadolinium agus na h-iseatopan aige mar ghlacadairean neodron ann an raon lùth niùclasach, agus thathas a’ cleachdadh cerium mar stuth-leasachaidh glainne gus ghathan ultraviolet agus infridhearg a ghabhail a-steach.
Faodaidh cerium, mar stuth-leasachaidh glainne, ghathan ultraviolet agus infridhearg a ghabhail a-steach agus tha e a-nis air a chleachdadh gu farsaing ann an glainne chàraichean. Chan e a-mhàin gu bheil e a’ dìon an aghaidh ghathan ultraviolet ach cuideachd a’ lughdachadh an teòthachd taobh a-staigh a’ chàir, agus mar sin a’ sàbhaladh dealain airson fionnarachadh-àile. Bho 1997, chaidh cerium ocsaid a chur ri glainne chàraichean Iapanach, agus chaidh a chleachdadh ann an càraichean ann an 1996.
3. Feartan agus factaran buaidh air gabhail a-steach infridhearg le todhar meatailt
3.1 Tha na feartan agus na factaran buaidh a tha aig gabhail a-steach infridhearg le todhar meatailt a’ toirt a-steach na taobhan a leanas sa mhòr-chuid:
Raon ìre gabhail a-steach: Bidh an ìre gabhail a-steach de choimeasgaidhean meatailt gu ghathan infridhearg ag atharrachadh a rèir nithean leithid seòrsa meatailt, staid uachdar, teòthachd, agus tonn-fhaid ghathan infridhearg. Mar as trice bidh ìre gabhail a-steach de ghathan infridhearg eadar 10% agus 50% aig meatailtean cumanta leithid alùmanum, copar, agus iarann aig teòthachd an t-seòmair. Mar eisimpleir, tha an ìre gabhail a-steach de uachdar alùmanum fìor-ghlan gu ghathan infridhearg aig teòthachd an t-seòmair mu 12%, agus faodaidh an ìre gabhail a-steach de uachdar copair garbh ruighinn mu 40%.
3.2 Feartan agus factaran buaidh air gabhail a-steach infridhearg le todhar meatailt:
Seòrsachan meatailtean: Tha structaran atamach agus rèiteachaidhean dealanach eadar-dhealaichte aig diofar mheatailtean, agus mar thoradh air an sin tha comasan eadar-dhealaichte aca airson ghathan infridhearg a ghabhail a-steach.
Suidheachadh an uachdair: Bheir garbh-chruth, còmhdach ogsaid, no còmhdach uachdar a’ mheatailt buaidh air an ìre gabhail a-steach.
Teòthachd: Atharraichidh atharrachaidhean teòthachd an staid dealain taobh a-staigh a’ mheatailt, agus mar sin a’ toirt buaidh air mar a bhios e a’ gabhail a-steach ghathan infridhearg.
Tonn-fhaid infridhearg: Tha comasan sùghaidh eadar-dhealaichte aig diofar thonnan-fhaid de ghathan infridhearg airson meatailtean.
Atharrachaidhean fo chumhachan sònraichte: Fo chumhachan sònraichte sònraichte, faodaidh ìre gabhail a-steach ghathan infridhearg le meatailtean atharrachadh gu mòr. Mar eisimpleir, nuair a thèid uachdar meatailt a chòmhdach le sreath de stuth sònraichte, faodar a chomas ghathan infridhearg a ghabhail a-steach a leasachadh. A bharrachd air an sin, faodaidh atharrachaidhean ann an staid dealain mheatailtean ann an àrainneachdan àrd-teodhachd leantainn gu àrdachadh anns an ìre gabhail a-steach cuideachd.
Raonaichean tagraidh: Tha luach cudromach aig feartan gabhail a-steach infridhearg choimeasgaidhean meatailt ann an teicneòlas infridhearg, ìomhaighean teirmeach, agus raointean tagraidh eile. Mar eisimpleir, le bhith a’ cumail smachd air còmhdach no teòthachd uachdar meatailt, faodar an gabhail a-steach de ghathan infridhearg atharrachadh, a’ leigeil le tagraidhean ann an tomhas teòthachd, ìomhaighean teirmeach, msaa.
Modhan Deuchainneach agus Eachdraidh Rannsachaidh: Mhìnich luchd-rannsachaidh ìre gabhail a-steach ghathan infridhearg le meatailtean tro thomhasan deuchainneach agus sgrùdaidhean proifeasanta. Tha an dàta seo cudromach airson tuigse fhaighinn air feartan optigeach choimeasgaidhean meatailt agus airson tagraidhean co-cheangailte a leasachadh.
Mar gheàrr-chunntas, tha mòran nithean a’ toirt buaidh air feartan gabhail a-steach infridhearg choimeasgaidhean meatailt agus faodaidh iad atharrachadh gu mòr fo dhiofar shuidheachaidhean. Tha na feartan seo air an cleachdadh gu farsaing ann an iomadh raon.