Кој е принципот на апсорпција на инфрацрвени зраци од метални соединенија и кои се факторите на влијание?
Металните соединенија, вклучувајќи ги и соединенијата на ретки земни елементи, играат клучна улога во инфрацрвената апсорпција. Како лидер во ретките метали и соединенијата на ретки земни елементи,УрбанМајнс Техн. Ко., ДООЕЛ. опслужува речиси 1/8 од светските клиенти за инфрацрвена апсорпција. За да одговори на техничките прашања на нашите клиенти во врска со ова прашање, центарот за истражување и развој на нашата компанија го состави овој напис за да даде одговори.
1. Принцип и карактеристики на инфрацрвена апсорпција од метални соединенија
Принципот на инфрацрвена апсорпција од страна на метални соединенија главно се базира на вибрациите на нивната молекуларна структура и хемиските врски. Инфрацрвената спектроскопија ја проучува молекуларната структура со мерење на преминот на интрамолекуларните вибрации и нивоата на ротација на енергија. Вибрациите на хемиските врски во металните соединенија ќе доведат до инфрацрвена апсорпција, особено метално-органски врски во метално-органски соединенија, вибрациите на многу неоргански врски и вибрациите на кристалната рамка, кои ќе се појават во различни региони од инфрацрвениот спектар.
Перформанси на различни метални соединенија во инфрацрвени спектри:
(1).MXene материјал: MXene е дводимензионално соединение од преоден метал-јаглерод/азот со богати компоненти, метална спроводливост, голема специфична површина и активна површина. Има различни стапки на инфрацрвена апсорпција во близок-инфрацрвениот и среден/далеку-инфрацрвениот опсег и во последниве години е широко користен во инфрацрвена камуфлажа, фототермална конверзија и други области.
(2).Бакарни соединенија: Бакарните соединенија што содржат фосфор се добри меѓу инфрацрвените апсорбери, ефикасно спречувајќи го феноменот на затемнување предизвикан од ултравиолетовите зраци и одржувајќи одлична пропустливост на видлива светлина и својства на инфрацрвена апсорпција стабилно долго време3.
Практични случаи на примена
(1).Инфрацрвена камуфлажа: MXene материјалите се широко користени во инфрацрвената камуфлажа поради нивните одлични својства на апсорпција на инфрацрвено зрачење. Тие можат ефикасно да ги намалат инфрацрвените карактеристики на целта и да го подобрат прикривањето2.
(2).Фототермална конверзија: MXene материјалите имаат карактеристики на ниска емисија во средните/далечните инфрацрвени опсези, што се погодни за апликации за фототермална конверзија и можат ефикасно да ја претворат светлосната енергија во топлинска енергија2.
(3). Материјали за прозорци: Смолните композиции што содржат инфрацрвени апсорбери се користат во материјалите за прозорци за ефикасно блокирање на инфрацрвените зраци и подобрување на енергетската ефикасност.
Овие случаи на примена ја демонстрираат разновидноста и практичноста на металните соединенија во инфрацрвената апсорпција, особено нивната важна улога во модерната наука и индустрија.
2. Кои метални соединенија можат да апсорбираат инфрацрвени зраци?
Металните соединенија што можат да апсорбираат инфрацрвени зраци вклучуваатантимон калај оксид (ATO), индиум калај оксид (ITO), алуминиум цинк оксид (AZO), волфрам триоксид (WO3), железен тетроксид (Fe3O4) и стронциум титанат (SrTiO3).
2.1 Карактеристики на инфрацрвена апсорпција на метални соединенија
Антимон-калај оксид (ATO): Може да заштити блиско-инфрацрвена светлина со бранова должина поголема од 1500 nm, но не може да заштити ултравиолетова светлина и инфрацрвена светлина со бранова должина помала од 1500 nm.
Индиум калај оксид (ITO): Слично на ATO, има ефект на заштита од блиска инфрацрвена светлина.
Цинк алуминиум оксид (AZO): Исто така, има функција на заштита од блиска инфрацрвена светлина.
Волфрам триоксид (WO3): Има локализиран ефект на површинска плазмонска резонанца и механизам за апсорпција на мали поларони, може да заштити инфрацрвено зрачење со бранова должина од 780-2500 nm, не е токсичен и ефтин.
Fe3O4: Има добри својства на инфрацрвена апсорпција и термички одговор и често се користи во инфрацрвени сензори и детектори.
Стронциум титанат (SrTiO3): има одлична инфрацрвена апсорпција и оптички својства, погоден за инфрацрвени сензори и детектори.
Ербиум флуорид (ErF3): е соединение од ретки земни елементи кое може да апсорбира инфрацрвени зраци. Ербиум флуоридот има розови кристали, точка на топење од 1350°C, точка на вриење од 2200°C и густина од 7,814 g/cm³. Главно се користи во оптички премази, допирање со влакна, ласерски кристали, монокристални суровини, ласерски засилувачи, катализаторски адитиви и други области.
2.2 Примена на метални соединенија во материјали што апсорбираат инфрацрвено зрачење
Овие метални соединенија се широко користени во материјали за инфрацрвена апсорпција. На пример, ATO, ITO и AZO често се користат во транспарентни спроводливи, антистатички, премази за заштита од зрачење и транспарентни електроди; WO3 е широко користен во разни материјали за топлинска изолација, апсорпција и рефлекција на инфрацрвените зраци поради неговите одлични перформанси на заштита во близина на инфрацрвениот спектар и нетоксичните својства. Овие метални соединенија играат важна улога во областа на инфрацрвената технологија поради нивните уникатни карактеристики на инфрацрвена апсорпција.
2.3 Кои соединенија на ретки земни елементи можат да апсорбираат инфрацрвени зраци?
Меѓу ретките земни елементи, лантан хексаборидот и нано-големиот лантан борид можат да апсорбираат инфрацрвени зраци.Лантан хексаборид (LaB6)е материјал кој е широко користен во радарската, воздухопловната, електронската индустрија, инструментацијата, медицинската опрема, металургијата на домашни апарати, заштитата на животната средина и други области. Особено, монокристалот од лантан хексаборид е материјал за производство на електронски цевки со висока моќност, магнетрони, електронски зраци, јонски зраци и катоди на забрзувачи.
Покрај тоа, наноразмерниот лантан боред има и својство на апсорбирање на инфрацрвени зраци. Се користи во обложувањето на површината на полиетиленските фолии за блокирање на инфрацрвените зраци од сончевата светлина. Иако апсорбира инфрацрвени зраци, наноразмерниот лантан боред не апсорбира премногу видлива светлина. Овој материјал може да спречи инфрацрвените зраци да влезат во прозорското стакло во топлите клими и може поефикасно да ја користи светлината и топлинската енергија во ладните клими.
Ретките земни елементи се користат во многу области, вклучувајќи ја војската, нуклеарната енергија, високата технологија и секојдневните производи за широка потрошувачка. На пример, лантанот се користи за подобрување на тактичките перформанси на легурите во оружјето и опремата, гадолиниумот и неговите изотопи се користат како апсорбери на неутрони во полето на нуклеарната енергија, а цериумот се користи како додаток на стакло за апсорпција на ултравиолетови и инфрацрвени зраци.
Цериумот, како додаток за стакло, може да апсорбира ултравиолетови и инфрацрвени зраци и сега е широко користен во автомобилското стакло. Тој не само што штити од ултравиолетови зраци, туку и ја намалува температурата во автомобилот, со што заштедува електрична енергија за климатизација. Од 1997 година, на јапонското автомобилско стакло му се додава цериум оксид, а тој се користи во автомобилите во 1996 година.
3. Својства и фактори на влијание врз инфрацрвената апсорпција од метални соединенија
3.1 Својствата и факторите на влијание врз инфрацрвената апсорпција од метални соединенија главно ги вклучуваат следниве аспекти:
Опсег на стапка на апсорпција: Стапката на апсорпција на метални соединенија на инфрацрвени зраци варира во зависност од фактори како што се видот на металот, состојбата на површината, температурата и брановата должина на инфрацрвените зраци. Вообичаените метали како што се алуминиумот, бакарот и железото обично имаат стапка на апсорпција на инфрацрвени зраци помеѓу 10% и 50% на собна температура. На пример, стапката на апсорпција на чиста алуминиумска површина на инфрацрвени зраци на собна температура е околу 12%, додека стапката на апсорпција на груба бакарна површина може да достигне околу 40%.
3.2 Својства и фактори на влијание врз инфрацрвената апсорпција од метални соединенија:
Видови метали: Различните метали имаат различни атомски структури и електронски распореди, што резултира со нивни различни способности за апсорпција на инфрацрвени зраци.
Состојба на површината: Рапавоста, оксидниот слој или облогата на металната површина ќе влијаат на стапката на апсорпција.
Температура: Промените во температурата ќе ја променат електронската состојба во металот, со што ќе влијаат на неговата апсорпција на инфрацрвени зраци.
Инфрацрвена бранова должина: Различните бранови должини на инфрацрвените зраци имаат различни капацитети за апсорпција на металите.
Промени под специфични услови: Под одредени специфични услови, стапката на апсорпција на инфрацрвените зраци од страна на металите може значително да се промени. На пример, кога метална површина е обложена со слој од специјален материјал, нејзината способност да апсорбира инфрацрвени зраци може да се зголеми. Покрај тоа, промените во електронската состојба на металите во средини со висока температура може да доведат и до зголемување на стапката на апсорпција.
Поле на примена: Својствата на инфрацрвена апсорпција на металните соединенија имаат важна применлива вредност во инфрацрвената технологија, термичкото снимање и други области. На пример, со контролирање на облогата или температурата на металната површина, може да се прилагоди нејзината апсорпција на инфрацрвени зраци, што овозможува примена во мерењето на температурата, термичкото снимање итн.
Експериментални методи и позадина на истражувањето: Истражувачите ја утврдија стапката на апсорпција на инфрацрвените зраци од металите преку експериментални мерења и професионални студии. Овие податоци се важни за разбирање на оптичките својства на металните соединенија и развој на сродни апликации.
Накратко, својствата на инфрацрвена апсорпција на металните соединенија се под влијание на многу фактори и можат значително да се променат под различни услови. Овие својства се широко користени во многу области.