Принсипи фурӯ бурдани нурҳои инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ чист ва омилҳои таъсиррасон ба он кадомҳоянд?
Пайвастагиҳои металлӣ, аз ҷумла пайвастагиҳои нодирзаминӣ, дар ҷабби инфрасурх нақши муҳим мебозанд. Ҳамчун пешсаф дар пайвастагиҳои металлҳои нодир ва нодирзаминӣ,Ширкати UrbanMines Tech. Ltd.. қариб 1/8 муштариёни ҷаҳонро барои ҷабби инфрасурх хидмат мерасонад. Барои посух додан ба дархостҳои техникии муштариёни мо дар ин масъала, маркази тадқиқот ва рушди ширкати мо ин мақоларо барои пешниҳоди ҷавобҳо тартиб додааст.
1. Принсип ва хусусиятҳои ҷабби инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ
Принсипи ҷабби инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ асосан ба ларзиши сохтори молекулавии онҳо ва пайвандҳои кимиёвӣ асос ёфтааст. Спектроскопияи инфрасурх сохтори молекулавиро тавассути чен кардани гузариши ларзиши дохилимолекулавӣ ва сатҳҳои энергияи гардишӣ меомӯзад. Ларзиши пайвандҳои кимиёвӣ дар пайвастагиҳои металлӣ боиси ҷабби инфрасурх, махсусан пайвандҳои металлӣ-органикӣ дар пайвастагиҳои металлӣ-органикӣ, ларзиши бисёр пайвандҳои ғайриорганикӣ ва ларзиши чаҳорчӯбаи кристаллӣ мегардад, ки дар минтақаҳои гуногуни спектри инфрасурх пайдо мешаванд.
Самаранокии пайвастагиҳои гуногуни металлӣ дар спектрҳои инфрасурх:
(1). Маводи MXene: MXene як пайвастагии дученака аз металл-карбон/нитрогени гузариш бо ҷузъҳои бой, гузаронандагии металлӣ, масоҳати калони сатҳи мушаххас ва сатҳи фаъол мебошад. Он дорои суръати гуногуни ҷабби инфрасурх дар бандҳои наздики инфрасурх ва миёна/дури инфрасурх мебошад ва дар солҳои охир дар камуфляжии инфрасурх, табдили фототермалӣ ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад.
(2). Пайвастагиҳои мис: Пайвастагиҳои мисии дорои фосфор дар байни ҷаббандаҳои инфрасурх хуб кор мекунанд, падидаи сиёҳшавии аз нурҳои ултрабунафш ба вуҷуд омадаро самаранок пешгирӣ мекунанд ва хосиятҳои гузариши аълои нури намоён ва ҷаббандагии инфрасурхро барои муддати тӯлонӣ устувор нигоҳ медоранд.
Ҳолатҳои татбиқи амалӣ
(1).Намукафзори инфрасурх: Маводҳои MXene дар камуфляжии инфрасурх ба таври васеъ истифода мешаванд, зеро онҳо хосиятҳои аълои ҷабби инфрасурхи худро доранд. Онҳо метавонанд хусусиятҳои инфрасурхи ҳадафро самаранок коҳиш диҳанд ва пинҳонкуниро беҳтар кунанд2.
(2).Табдилёбии фототермалӣ: Маводҳои MXene дорои хусусиятҳои пасти партоб дар бандҳои инфрасурхи миёна/дур мебошанд, ки барои татбиқи табдилдиҳии фототермалӣ мувофиқанд ва метавонанд энергияи рӯшноиро ба энергияи гармӣ самаранок табдил диҳанд2.
(3). Маводҳои тиреза: Таркибҳои қатронӣ, ки дорои ҷаббандаҳои инфрасурх мебошанд, дар маводҳои тиреза барои пешгирии самараноки шуоъҳои инфрасурх ва беҳтар кардани самаранокии энергия истифода мешаванд.
Ин ҳолатҳои татбиқ гуногунрангӣ ва амалии пайвастагиҳои металлиро дар ҷабби инфрасурх, бахусус нақши муҳими онҳоро дар илм ва саноати муосир нишон медиҳанд.
2. Кадом пайвастагиҳои металлӣ метавонанд шуоъҳои инфрасурхро фурӯ баранд?
Пайвастагиҳои металлӣ, ки метавонанд нурҳои инфрасурхро фурӯ баранд, инҳоянд:оксиди қалъагии сурма (ATO), оксиди қалъагии индий (ITO), оксиди руҳи алюминий (AZO), триоксиди волфрам (WO3), тетроксиди оҳан (Fe3O4) ва титанати стронций (SrTiO3).
2.1 Хусусиятҳои ҷабби инфрасурхи пайвастагиҳои металлӣ
Оксиди қалъагии сурма (ATO): Он метавонад нури наздики инфрасурхро бо дарозии мавҷи бештар аз 1500 нм муҳофизат кунад, аммо наметавонад нури ултрабунафш ва нури инфрасурхро бо дарозии мавҷи камтар аз 1500 нм муҳофизат кунад.
Оксиди қалъагии индий (ITO): Монанди ATO, он таъсири муҳофизати нури наздики инфрасурхро дорад.
Оксиди алюминийи руҳ (AZO): Он инчунин вазифаи муҳофизат кардани нури наздики инфрасурхро дорад.
Сеоксиди волфрам (WO3): Он дорои таъсири резонанси плазмонии сатҳи маҳаллӣ ва механизми хурди ҷабби полярон мебошад, метавонад радиатсияи инфрасурхро бо дарозии мавҷи 780-2500 нм муҳофизат кунад ва заҳролуд нест ва арзон аст.
Fe3O4: Он дорои хосиятҳои хуби ҷабби инфрасурх ва вокуниши гармӣ мебошад ва аксар вақт дар сенсорҳо ва детекторҳои инфрасурх истифода мешавад.
Стронсий титанат (SrTiO3): дорои хосиятҳои аълои ҷабби инфрасурх ва оптикӣ мебошад, ки барои сенсорҳо ва детекторҳои инфрасурх мувофиқ аст.
Фториди эрбий (ErF3): як пайвастагии нодири заминӣ аст, ки метавонад нурҳои инфрасурхро фурӯ барад. Фториди эрбий дорои кристаллҳои гулобӣ, нуқтаи обшавӣ 1350°C, нуқтаи ҷӯшиш 2200°C ва зичии 7.814 г/см³ мебошад. Он асосан дар рӯйпӯшҳои оптикӣ, легиркунии нах, кристаллҳои лазерӣ, ашёи хоми монокристаллӣ, тақвиятдиҳандаҳои лазерӣ, иловаҳои катализаторӣ ва дигар соҳаҳо истифода мешавад.
2.2 Истифодаи пайвастагиҳои металлӣ дар маводҳои ҷаббандаи инфрасурх
Ин пайвастагиҳои металлӣ дар маводҳои ҷабби инфрасурх ба таври васеъ истифода мешаванд. Масалан, ATO, ITO ва AZO аксар вақт дар рӯйпӯшҳои шаффофи ноқилӣ, зиддистатикӣ, муҳофизати радиатсионӣ ва электродҳои шаффоф истифода мешаванд; WO3 аз сабаби иҷрои аълои муҳофизати наздики инфрасурх ва хосиятҳои ғайритоксикии худ дар маводҳои гуногуни изолятсияи гармӣ, ҷаббидашавӣ ва инъикос ба таври васеъ истифода мешавад. Ин пайвастагиҳои металлӣ аз сабаби хусусиятҳои беназири ҷабби инфрасурхи худ дар соҳаи технологияи инфрасурх нақши муҳим мебозанд.
2.3 Кадом пайвастагиҳои нодири заминӣ метавонанд шуоъҳои инфрасурхро фурӯ баранд?
Аз байни унсурҳои нодири замин, гексабориди лантан ва бориди наноандоза метавонанд нурҳои инфрасурхро фурӯ баранд.Гексабориди Лантан (LaB6)маводест, ки дар радар, кайҳонӣ, саноати электроника, асбобсозӣ, таҷҳизоти тиббӣ, металлургияи асбобҳои рӯзгор, ҳифзи муҳити зист ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад. Аз ҷумла, монокристалли гексабориди лантан маводест барои сохтани найчаҳои электронии пуриқтидор, магнетронҳо, шуоъҳои электронӣ, шуоъҳои ионӣ ва катодҳои суръатбахш.
Илова бар ин, бориди лантани наноандоза инчунин хосияти фурӯ бурдани нурҳои инфрасурхро дорад. Он дар рӯйпӯши рӯи варақаҳои плёнкаи полиэтиленӣ барои пешгирӣ кардани нурҳои инфрасурх аз нури офтоб истифода мешавад. Ҳангоми фурӯ бурдани нурҳои инфрасурх, бориди лантани наноандоза нури намоёнро аз ҳад зиёд фурӯ намебарад. Ин мавод метавонад аз ворид шудани нурҳои инфрасурх ба шишаи тиреза дар иқлими гарм пешгирӣ кунад ва метавонад дар иқлими сард энергияи рӯшноӣ ва гармиро самараноктар истифода барад.
Унсурҳои нодири заминӣ дар бисёр соҳаҳо, аз ҷумла дар соҳаи низомӣ, энергетикаи ҳастаӣ, технологияи баланд ва маҳсулоти истеъмолии ҳаррӯза ба таври васеъ истифода мешаванд. Масалан, лантан барои беҳтар кардани самаранокии тактикии хӯлаҳо дар силоҳ ва таҷҳизот, гадолиний ва изотопҳои он ҳамчун ҷаббандаҳои нейтрон дар соҳаи энергетикаи ҳастаӣ ва церий ҳамчун иловаи шиша барои ҷаббида гирифтани нурҳои ултрабунафш ва инфрасурх истифода мешаванд.
Серий, ҳамчун иловаи шиша, метавонад нурҳои ултрабунафш ва инфрасурхро фурӯ барад ва ҳоло дар шишаи автомобилҳо васеъ истифода мешавад. Он на танҳо аз нурҳои ултрабунафш муҳофизат мекунад, балки ҳарорати дохили мошинро низ паст мекунад ва бо ин васила нерӯи барқро барои кондитсионер сарфа мекунад. Аз соли 1997 инҷониб, шишаи автомобилҳои Ҷопон бо оксиди серий илова карда мешавад ва он дар соли 1996 дар автомобилҳо истифода мешуд.
3. Хусусиятҳо ва омилҳои таъсиррасон ба ҷабби инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ
3.1 Хусусиятҳо ва омилҳои таъсиррасони ҷабби инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ асосан ҷанбаҳои зеринро дар бар мегиранд:
Диапазони суръати ҷаббиш: Сатҳи ҷаббишҳои пайвастагиҳои металлӣ ба шуоъҳои инфрасурх вобаста ба омилҳо ба монанди намуди металл, ҳолати сатҳ, ҳарорат ва дарозии мавҷи шуоъҳои инфрасурх фарқ мекунад. Металлҳои маъмулӣ ба монанди алюминий, мис ва оҳан одатан суръати ҷаббишҳои шуоъҳои инфрасурхро дар ҳарорати хонагӣ аз 10% то 50% доранд. Масалан, суръати ҷаббишҳои сатҳи алюминийи холис ба шуоъҳои инфрасурх дар ҳарорати хонагӣ тақрибан 12% аст, дар ҳоле ки суръати ҷаббишҳои сатҳи ноҳамвори мис метавонад ба тақрибан 40% расад.
3.2 Хусусиятҳо ва омилҳои таъсиррасон ба ҷабби инфрасурх аз ҷониби пайвастагиҳои металлӣ:
Намудҳои металлҳо: Металлҳои гуногун сохторҳои гуногуни атомӣ ва тартиби электрон доранд, ки дар натиҷа қобилиятҳои гуногуни ҷабби онҳо барои шуоъҳои инфрасурх ба вуҷуд меоянд.
Ҳолати сатҳ: Ноҳамворӣ, қабати оксидӣ ё пӯшиши сатҳи металл ба суръати азхудкунӣ таъсир мерасонад.
Ҳарорат: Тағйирёбии ҳарорат ҳолати электронии дохили металлро тағйир медиҳад ва бо ин ба ҷабби нурҳои инфрасурх аз ҷониби он таъсир мерасонад.
Дарозии мавҷи инфрасурх: Дарозии мавҷҳои гуногуни шуоъҳои инфрасурх қобилиятҳои гуногуни ҷабби металлҳоро доранд.
Тағйирот дар шароити мушаххас: Дар шароити муайяни мушаххас, суръати азхудкунии нурҳои инфрасурх аз ҷониби металлҳо метавонад ба таври назаррас тағйир ёбад. Масалан, вақте ки сатҳи металл бо қабати маводи махсус пӯшонида мешавад, қобилияти он барои азхудкунии нурҳои инфрасурх метавонад афзоиш ёбад. Илова бар ин, тағйирот дар ҳолати электронии металлҳо дар муҳитҳои ҳарорати баланд низ метавонад боиси афзоиши суръати азхудкунӣ гардад.
Соҳаҳои татбиқ: Хусусиятҳои ҷабби инфрасурхи пайвастагиҳои металлӣ дар технологияи инфрасурх, аксбардории гармӣ ва дигар соҳаҳо арзиши муҳими татбиқӣ доранд. Масалан, бо назорати рӯйпӯш ё ҳарорати сатҳи металлӣ, ҷабби нурҳои инфрасурхи он метавонад танзим карда шавад, ки имкон медиҳад, ки онҳо дар андозагирии ҳарорат, аксбардории гармӣ ва ғайра истифода шаванд.
Усулҳои таҷрибавӣ ва заминаи тадқиқот: Муҳаққиқон суръати азхудкунии нурҳои инфрасурхро аз ҷониби металлҳо тавассути андозагириҳои таҷрибавӣ ва таҳқиқоти касбӣ муайян карданд. Ин маълумот барои фаҳмидани хосиятҳои оптикии пайвастагиҳои металлӣ ва таҳияи замимаҳои марбут муҳим аст.
Хулоса, хосиятҳои ҷабби инфрасурхи пайвастагиҳои металлӣ аз бисёр омилҳо таъсир мегиранд ва дар шароити гуногун метавонанд ба таври назаррас тағйир ёбанд. Ин хосиятҳо дар бисёр соҳаҳо ба таври васеъ истифода мешаванд.