Металл нэгдлүүд хэт улаан туяаг шингээх зарчим юу вэ, түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд юу вэ?
Ховор металлын нэгдлүүд зэрэг металлын нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны шингээлтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ховор металл болон ховор металлын нэгдлүүдийн тэргүүлэгчийн хувьд,УрбанМайнс Технологи ХХК. нь дэлхийн хэрэглэгчдийн бараг 1/8-д нь хэт улаан туяаны шингээлтийг хангадаг. Энэ асуудлаарх хэрэглэгчдийн техникийн асуултад хариулахын тулд манай компанийн судалгаа, хөгжлийн төв энэхүү нийтлэлийг эмхэтгэн хариулт өгөхөөр бэлтгэсэн.
1. Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн зарчим ба шинж чанарууд
Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн зарчим нь голчлон тэдгээрийн молекулын бүтэц болон химийн холбооны чичиргээнд суурилдаг. Хэт улаан туяаны спектроскопи нь молекулын доторх чичиргээ болон эргэлтийн энергийн түвшний шилжилтийг хэмжих замаар молекулын бүтцийг судалдаг. Металл нэгдлүүдийн химийн холбооны чичиргээ нь хэт улаан туяаны шингээлт, ялангуяа металл-органик нэгдлүүдийн металл-органик холбоо, олон органик бус холбооны чичиргээ, мөн хэт улаан туяаны спектрийн өөр өөр бүсэд гарч ирэх болор хүрээний чичиргээнд хүргэдэг.
Хэт улаан туяаны спектр дэх янз бүрийн металлын нэгдлүүдийн гүйцэтгэл:
(1).MXene материал: MXene нь баялаг бүрэлдэхүүн хэсэг, металл дамжуулалт, том тодорхой гадаргуугийн талбай, идэвхтэй гадаргуутай хоёр хэмжээст шилжилтийн металл-нүүрстөрөгч/азотын нэгдэл юм. Энэ нь ойрын хэт улаан туяаны болон дунд/алс хэт улаан туяаны зурвасуудад өөр өөр хэт улаан туяаны шингээлтийн хурдтай бөгөөд сүүлийн жилүүдэд хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлалт, фототермаль хувиргалт болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгдэж байна.
(2).Зэсийн нэгдлүүд: Фосфор агуулсан зэсийн нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны шингээгчдэд сайн нөлөө үзүүлдэг бөгөөд хэт ягаан туяанаас үүдэлтэй харлах үзэгдлийг үр дүнтэйгээр зогсоож, харагдах гэрлийн маш сайн дамжуулалт болон хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанарыг удаан хугацаанд тогтвортой хадгалдаг3.
Практик хэрэглээний тохиолдлууд
(1).Хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлалт: MXene материалыг хэт улаан туяаны шингээлтийн маш сайн шинж чанартай тул хэт улаан туяаны өнгөлөн далдлалтад өргөн ашигладаг. Эдгээр нь байны хэт улаан туяаны шинж чанарыг үр дүнтэй бууруулж, нуугдалтыг сайжруулж чаддаг2.
(2). Фототермаль хувиргалт: MXene материалууд нь дунд/алс хэт улаан туяаны зурваст бага ялгаралтын шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь фототермаль хувиргалтын хэрэглээнд тохиромжтой бөгөөд гэрлийн энергийг дулааны энерги болгон үр ашигтайгаар хувиргаж чаддаг.
(3).Цонхны материал: Хэт улаан туяаны шингээгч агуулсан давирхайн найрлагыг цонхны материалд хэт улаан туяаг үр дүнтэй хааж, эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэхэд ашигладаг.
Эдгээр хэрэглээний тохиолдлууд нь хэт улаан туяаны шингээлт дэх металлын нэгдлүүдийн олон янз байдал, практик байдлыг, ялангуяа орчин үеийн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлд гүйцэтгэх чухал үүргийг харуулж байна.
2. Ямар металлын нэгдлүүд хэт улаан туяаг шингээж чаддаг вэ?
Хэт улаан туяаг шингээж чаддаг металлын нэгдлүүд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.сурьма цагаан тугалганы исэл (ATO), индий цагаан тугалганы исэл (ITO), хөнгөн цагааны цайрын исэл (AZO), вольфрамын триоксид (WO3), төмрийн тетроксид (Fe3O4) болон стронций титанат (SrTiO3).
2.1 Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанарууд
Сурьма цагаан тугалганы исэл (ATO): Энэ нь 1500 нм-ээс их долгионы урттай хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалж чаддаг боловч 1500 нм-ээс бага долгионы урттай хэт ягаан туяа болон хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалж чадахгүй.
Индиум цагаан тугалганы исэл (ITO): ATO-той төстэй, энэ нь хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалах үйлчилгээтэй.
Цайрын хөнгөн цагааны исэл (AZO): Энэ нь мөн ойрын хэт улаан туяаны гэрлийг хамгаалах үүрэгтэй.
Вольфрамын триоксид (WO3): Энэ нь орон нутгийн гадаргуугийн плазмон резонансын нөлөө болон жижиг поларон шингээлтийн механизмтай, 780-2500 нм долгионы урттай хэт улаан туяаны цацрагийг хамгаалж чаддаг, хоргүй бөгөөд хямд.
Fe3O4: Энэ нь хэт улаан туяаны шингээлт болон дулааны хариу урвалын сайн шинж чанартай бөгөөд ихэвчлэн хэт улаан туяаны мэдрэгч болон илрүүлэгчдэд ашиглагддаг.
Стронцийн титанат (SrTiO3): маш сайн хэт улаан туяаны шингээлт болон оптик шинж чанартай бөгөөд хэт улаан туяаны мэдрэгч болон илрүүлэгчдэд тохиромжтой.
Эрби фтор (ErF3): хэт улаан туяаг шингээх чадвартай ховор шороон нэгдэл юм. Эрби фтор нь ягаан өнгийн талстуудтай, хайлах цэг нь 1350°C, буцлах цэг нь 2200°C, нягтрал нь 7.814г/см³. Үүнийг голчлон оптик бүрхүүл, шилэн хольц, лазер талст, дан талст түүхий эд, лазер өсгөгч, катализаторын нэмэлт болон бусад салбарт ашигладаг.
2.2 Хэт улаан туяаны шингээгч материалд металлын нэгдлүүдийг хэрэглэх нь
Эдгээр металлын нэгдлүүдийг хэт улаан туяаны шингээлтийн материалд өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, ATO, ITO, AZO-г ихэвчлэн тунгалаг дамжуулагч, антистатик, цацрагийн хамгаалалтын бүрхүүл болон тунгалаг электродуудад ашигладаг; WO3 нь маш сайн хэт улаан туяаны хамгаалалтын гүйцэтгэл болон хоргүй шинж чанартай тул янз бүрийн дулаан тусгаарлагч, шингээлт болон ойлтын хэт улаан туяаны материалд өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр металлын нэгдлүүд нь өвөрмөц хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанараараа хэт улаан туяаны технологийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
2.3 Ямар ховор шороон нэгдлүүд хэт улаан туяаг шингээж чаддаг вэ?
Ховор шороон элементүүдийн дотроос лантан гексаборид болон нано хэмжээтэй лантан борид нь хэт улаан туяаг шингээж чаддаг.Лантан гексаборид (LaB6)нь радар, сансар судлал, электроникийн үйлдвэрлэл, багаж хэрэгсэл, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгслийн металлурги, байгаль орчныг хамгаалах болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг материал юм. Ялангуяа лантан гексаборидын дан талст нь өндөр хүчин чадалтай электрон хоолой, магнетрон, электрон цацраг, ионы цацраг, хурдасгуур катод хийхэд ашиглагддаг материал юм.
Үүнээс гадна, нано хэмжээний лантан борид нь хэт улаан туяаг шингээх шинж чанартай. Үүнийг полиэтилен хальсан хуудасны гадаргуу дээрх бүрхүүлд хэт улаан туяаг нарны гэрлээс хаахын тулд ашигладаг. Хэт улаан туяаг шингээхийн зэрэгцээ нано хэмжээний лантан борид нь харагдах гэрлийг хэт их шингээдэггүй. Энэ материал нь халуун цаг агаарт хэт улаан туяаг цонхны шилэнд орохоос сэргийлж, хүйтэн цаг агаарт гэрэл болон дулааны энергийг илүү үр дүнтэй ашиглаж чаддаг.
Ховор шороон элементүүдийг цэргийн, цөмийн эрчим хүч, өндөр технологи, өдөр тутмын хэрэглээний бүтээгдэхүүн зэрэг олон салбарт өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, лантаныг зэвсэг, тоног төхөөрөмжийн хайлшийн тактикийн гүйцэтгэлийг сайжруулахад ашигладаг, гадолиний болон түүний изотопуудыг цөмийн эрчим хүчний салбарт нейтрон шингээгч болгон ашигладаг, цериумыг хэт ягаан болон хэт улаан туяаг шингээх шилэн нэмэлт болгон ашигладаг.
Цери нь шилэн нэмэлт болохын хувьд хэт ягаан болон хэт улаан туяаг шингээж чаддаг бөгөөд одоо автомашины шилэнд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь зөвхөн хэт ягаан туяанаас хамгаалаад зогсохгүй машины доторх температурыг бууруулж, улмаар агааржуулагчийн цахилгааныг хэмнэдэг. 1997 оноос хойш Японы автомашины шилэнд церийн исэл нэмж, 1996 онд автомашинд ашиглаж эхэлсэн.
3. Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар ба нөлөөлөх хүчин зүйлс
3.1 Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар ба нөлөөлөх хүчин зүйлс нь голчлон дараах талуудыг агуулдаг.
Шингээлтийн хурдны хязгаар: Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяанд шингээлтийн хурд нь металлын төрөл, гадаргуугийн төлөв байдал, температур, хэт улаан туяаны долгионы урт зэрэг хүчин зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг. Хөнгөн цагаан, зэс, төмөр зэрэг нийтлэг металлууд нь өрөөний температурт хэт улаан туяаны шингээлтийн хурд 10% - 50% хооронд байдаг. Жишээлбэл, өрөөний температурт цэвэр хөнгөн цагаан гадаргуугийн хэт улаан туяанд шингээлтийн хурд 12% орчим байдаг бол барзгар зэсийн гадаргуугийн шингээлтийн хурд 40% орчимд хүрч болно.
3.2 Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар ба нөлөөлөх хүчин зүйлс:
Металлын төрлүүд: Өөр өөр металлууд нь өөр өөр атомын бүтэц, электрон зохион байгуулалттай байдаг тул хэт улаан туяаг шингээх чадвар нь өөр өөр байдаг.
Гадаргуугийн байдал: Металл гадаргуугийн барзгар байдал, исэлдсэн давхарга эсвэл бүрхүүл нь шингээлтийн түвшинд нөлөөлнө.
Температур: Температурын өөрчлөлт нь металлын доторх электрон төлөвийг өөрчилж, улмаар хэт улаан туяаны шингээлтэд нөлөөлнө.
Хэт улаан туяаны долгионы урт: Хэт улаан туяаны өөр өөр долгионы урт нь металлын хувьд өөр өөр шингээх чадвартай байдаг.
Тодорхой нөхцөлд гарах өөрчлөлтүүд: Тодорхой тодорхой нөхцөлд металлын хэт улаан туяаны шингээлтийн хурд мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөж болно. Жишээлбэл, металлын гадаргууг тусгай материалын давхаргаар бүрхэхэд хэт улаан туяаны туяаг шингээх чадварыг нь сайжруулж болно. Үүнээс гадна, өндөр температурт металлын электрон төлөвийн өөрчлөлт нь шингээлтийн хурдыг нэмэгдүүлэхэд хүргэж болзошгүй юм.
Хэрэглээний хүрээ: Металл нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанар нь хэт улаан туяаны технологи, дулааны дүрслэл болон бусад салбарт чухал хэрэглээний ач холбогдолтой. Жишээлбэл, металл гадаргуугийн бүрхүүл эсвэл температурыг хянах замаар хэт улаан туяаны шингээлтийг тохируулж, температурын хэмжилт, дулааны дүрслэл гэх мэтэд ашиглах боломжтой.
Туршилтын аргууд ба судалгааны үндэслэл: Судлаачид туршилтын хэмжилт болон мэргэжлийн судалгаагаар металлын хэт улаан туяаны шингээлтийн хурдыг тодорхойлсон. Эдгээр өгөгдөл нь металлын нэгдлүүдийн оптик шинж чанарыг ойлгох, холбогдох хэрэглээг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Товчхондоо, металлын нэгдлүүдийн хэт улаан туяаны шингээлтийн шинж чанарт олон хүчин зүйл нөлөөлдөг бөгөөд өөр өөр нөхцөлд мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөж болно. Эдгээр шинж чанаруудыг олон салбарт өргөн ашигладаг.