Hver er meginreglan á bak við það að málmsambönd gleypa innrauða geisla og hverjir eru áhrifaþættirnir?
Málmsambönd, þar á meðal sjaldgæf jarðmálmasambönd, gegna lykilhlutverki í innrauðu frásogi. Sem leiðandi í framleiðslu á sjaldgæfum málmum og sjaldgæfum jarðmálmasamböndum,UrbanMines tæknifyrirtæki ehf.þjónustar næstum 1/8 af viðskiptavinum heimsins með innrauða frásog. Til að svara tæknilegum fyrirspurnum viðskiptavina okkar um þetta mál hefur rannsóknar- og þróunarmiðstöð fyrirtækisins tekið saman þessa grein til að veita svör.
1. Meginregla og einkenni innrauðrar frásogs með málmsamböndum
Meginreglan á bak við innrauða frásog málmsambanda byggist aðallega á titringi sameindabyggingar þeirra og efnatengja. Innrauða litrófsgreining rannsakar sameindabyggingu með því að mæla umskipti innansameinda titrings og snúningsorkustigs. Titringur efnatengja í málmsambandum mun leiða til innrauðrar frásogs, sérstaklega málm-lífrænna tengja í málm-lífrænum efnasamböndum, titrings margra ólífrænna tengja og kristallagrindartitrings, sem mun birtast á mismunandi svæðum innrauða litrófsins.
Virkni mismunandi málmsambanda í innrauðum litrófum:
(1).MXene efni: MXene er tvívítt umskiptamálm-kolefni/nitur efnasamband með ríkum efnisþáttum, málmleiðni, stóru yfirborðsflatarmáli og virku yfirborði. Það hefur mismunandi innrauð frásogshraða í nær-innrauða og mið-/fjær-innrauða böndunum og hefur verið mikið notað í innrauðum felulitum, ljóshitunarbreytingum og öðrum sviðum á undanförnum árum.
(2). Koparsambönd: Koparsambönd sem innihalda fosfór virka vel meðal innrauðra gleypiefna, koma í veg fyrir svartnun af völdum útfjólublárra geisla og viðhalda framúrskarandi ljósgegndræpi og innrauðra frásogseiginleikum stöðugum í langan tíma.
Hagnýt dæmi um notkun
(1). Innrauð felulitur: MXene efni eru mikið notuð í innrauðum felulitum vegna framúrskarandi eiginleika þeirra til að gleypa innrauð geislun. Þau geta dregið á áhrifaríkan hátt úr innrauðum eiginleikum skotmarksins og bætt feluleikann.
(2).Ljós- og hitauppstreymisbreyting: MXene efni hafa lága útgeislunareiginleika í mið-/fjærinnrauða böndunum, sem henta fyrir ljós- og hitauppstreymisbreytingar og geta á skilvirkan hátt breytt ljósorku í varmaorku2.
(3). Gluggaefni: Plastsamsetningar sem innihalda innrauð gleypiefni eru notaðar í gluggaefni til að loka á áhrifaríkan hátt fyrir innrauða geisla og bæta orkunýtni.
Þessi notkunartilvik sýna fram á fjölbreytileika og notagildi málmsambanda í innrauðum geislunarleiðum, sérstaklega mikilvægt hlutverk þeirra í nútímavísindum og iðnaði.
2. Hvaða málmsambönd geta gleypt innrauða geisla?
Málmsambönd sem geta gleypt innrauða geisla eru meðal annarsAntimon-tínoxíð (ATO), indíumtínoxíð (ITO), ál-sinkoxíð (AZO), wolframtríoxíð (WO3), járntetroxíð (Fe3O4) og strontíumtítanat (SrTiO3).
2.1 Innrauð frásogseiginleikar málmsambanda
Antimon-tínoxíð (ATO): Það getur varið nær-innrautt ljós með bylgjulengd meiri en 1500 nm, en getur ekki varið útfjólublátt ljós og innrautt ljós með bylgjulengd minni en 1500 nm.
Indíumtínoxíð (ITO): Líkt og ATO hefur það þau áhrif að það verndar nær-innrauða geislun.
Sink áloxíð (AZO): Það hefur einnig það hlutverk að verja nær-innrauða geislun.
Wolfram þríoxíð (WO3): Það hefur staðbundna yfirborðsplasmónómunaráhrif og lítinn pólóngleypni, getur varið innrauða geislun með bylgjulengd 780-2500 nm og er ekki eitrað og ódýrt.
Fe3O4: Það hefur góða innrauðgleypni og hitasvörun og er oft notað í innrauða skynjara og skynjara.
Strontíumtitanat (SrTiO3): hefur framúrskarandi innrauða frásog og ljósfræðilega eiginleika, hentugt fyrir innrauða skynjara og skynjara.
Erbíumflúoríð (ErF3): er sjaldgæft jarðefnasamband sem getur gleypt innrauða geisla. Erbíumflúoríð hefur rósrauð kristalla, bræðslumark 1350°C, suðumark 2200°C og eðlisþyngd 7,814 g/cm³. Það er aðallega notað í ljósleiðarahúðun, trefjablöndun, leysigeislakristalla, einkristalla hráefni, leysigeislamagnara, hvataaukefni og önnur svið.
2.2 Notkun málmsambanda í innrauðum gleypandi efnum
Þessi málmsambönd eru mikið notuð í innrauðum frásogsefnum. Til dæmis eru ATO, ITO og AZO oft notuð í gegnsæjum leiðandi, stöðurafmagnsvörn, geislunarvörn og gegnsæjum rafskautum; WO3 er mikið notað í ýmsum einangrunar-, frásogs- og endurskins-innrauðum efnum vegna framúrskarandi nær-innrauðrar varnarmáttar og eiturefnalausra eiginleika. Þessi málmsambönd gegna mikilvægu hlutverki á sviði innrauðrar tækni vegna einstakra innrauðrar frásogseiginleika sinna.
2.3 Hvaða sjaldgæf jarðefnasambönd geta gleypt innrauða geisla?
Meðal sjaldgæfra jarðefna geta lantanhexaboríð og nanóstórt lantanboríð gleypt innrauða geisla.Lanthanum hexaboríð (LaB6)er efni sem er mikið notað í ratsjár-, geimferða-, rafeindaiðnaði, mælitækjum, lækningatækjum, málmvinnslu heimilistækja, umhverfisvernd og öðrum sviðum. Einkum er lantanhexaboríð einkristall efni til að búa til öflug rafeindarör, segulmagnaðir rafeindageislar, rafeindageisla, jóngeisla og hröðlunarkatóða.
Að auki hefur nanó-lantanbóríð einnig þann eiginleika að gleypa innrauða geisla. Það er notað í húðun á yfirborði pólýetýlenfilmu til að loka fyrir innrauða geisla frá sólarljósi. Þó að nanó-lantanbóríð gleypi innrauða geisla gleypir það ekki of mikið sýnilegt ljós. Þetta efni getur komið í veg fyrir að innrauðir geislar komist inn í gluggagler í heitu loftslagi og getur nýtt ljós- og varmaorku betur í köldu loftslagi.
Sjaldgæf jarðefni eru mikið notuð á mörgum sviðum, þar á meðal í hernaði, kjarnorku, hátækni og daglegum neysluvörum. Til dæmis er lantan notað til að bæta taktíska afköst málmblöndu í vopnum og búnaði, gadólíníum og samsætum þess er notað sem nifteindagleyparar á sviði kjarnorku og serín er notað sem gleraukefni til að gleypa útfjólubláa og innrauða geisla.
Seríum, sem aukefni í gleri, getur gleypt útfjólubláa og innrauða geisla og er nú mikið notað í bílagler. Það verndar ekki aðeins gegn útfjólubláum geislum heldur lækkar einnig hitastigið inni í bílnum og sparar þannig rafmagn fyrir loftkælingu. Frá árinu 1997 hefur seríumoxíð verið bætt við í japanskt bílagler og það var notað í bíla árið 1996.
3. Eiginleikar og áhrifaþættir innrauðrar frásogs frá málmsamböndum
3.1 Eiginleikar og áhrifaþættir innrauðrar frásogs frá málmsamböndum fela aðallega í sér eftirfarandi þætti:
Frásogshraðabil: Frásogshraða málmsambanda í innrauða geisla er breytilegt eftir þáttum eins og gerð málms, yfirborðsástandi, hitastigi og bylgjulengd innrauða geislanna. Algengir málmar eins og ál, kopar og járn hafa venjulega frásogshraða í innrauða geisla á milli 10% og 50% við stofuhita. Til dæmis er frásogshraða hreins ályfirborðs í innrauða geisla við stofuhita um 12%, en frásogshraða grófs koparyfirborðs getur náð um 40%.
3.2 Eiginleikar og áhrifaþættir innrauðrar frásogs af málmsamböndum:
Tegundir málma: Mismunandi málmar hafa mismunandi atómbyggingu og rafeindaröðun, sem leiðir til mismunandi frásogsgetu þeirra fyrir innrauða geisla.
Yfirborðsástand: Hrjúfleiki, oxíðlag eða húðun málmyfirborðsins hefur áhrif á frásogshraðann.
Hitastig: Hitabreytingar breyta rafeindaástandi málmsins og hafa þannig áhrif á frásog hans á innrauðum geislum.
Innrauð bylgjulengd: Mismunandi bylgjulengdir innrauðra geisla hafa mismunandi frásogsgetu fyrir málma.
Breytingar við sérstakar aðstæður: Við ákveðnar aðstæður getur frásogshraði innrauðra geisla frá málmum breyst verulega. Til dæmis, þegar málmyfirborð er húðað með lagi af sérstöku efni, getur geta þess til að gleypa innrauða geisla aukist. Að auki geta breytingar á rafeindaástandi málma í umhverfi með háum hita einnig leitt til aukinnar frásogshraða.
Notkunarsvið: Innrauða frásogseiginleikar málmsambanda hafa mikilvægt notkunargildi í innrauðri tækni, hitamyndgreiningu og öðrum sviðum. Til dæmis, með því að stjórna húðun eða hitastigi málmyfirborðs, er hægt að aðlaga frásog innrauðra geisla þess, sem gerir kleift að nota í hitamælingum, hitamyndgreiningu o.s.frv.
Tilraunaaðferðir og rannsóknarbakgrunnur: Rannsakendur ákvarðuðu frásogshraða innrauðra geisla af málmum með tilraunamælingum og faglegum rannsóknum. Þessi gögn eru mikilvæg til að skilja ljósfræðilega eiginleika málmsambanda og þróa tengd notkunarsvið.
Í stuttu máli má segja að innrauða frásogseiginleikar málmsambanda séu undir áhrifum margra þátta og geti breyst verulega við mismunandi aðstæður. Þessir eiginleikar eru mikið notaðir á mörgum sviðum.