遠紅外輻射材料1

遠紅外輻射材料的研究及應(yīng)用西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院09級基地班李江

有關(guān)遠紅外輻射的概念及波長范圍大家通過學(xué)習(xí)波譜課程已經(jīng)知道，這里不做詳細介紹，今天主要從以下三點和大家一起學(xué)習(xí)，希望大家聽后有所啟發(fā)！遠紅外輻射基礎(chǔ)理論1遠紅外輻射器的原理及基本構(gòu)造2遠紅外輻射材料的組成及應(yīng)用3普朗克公式玻耳茲曼定律維恩定律基爾霍夫定律遠紅外線熱輻射特性的基本定律

1.

紅外技術(shù)的基礎(chǔ)理論

在給定溫度下，對于給定波長，所有物體的比輻射率與吸收率的比值相同，且等于該溫度和波長下理想黑體的比輻射率。基爾霍夫G.R.GustavRobertKirchhoff(1824～1887)基爾霍夫定律斯蒂芬-玻耳茲曼

一個黑體（能夠完全吸收照射到它上面的各種波長的電磁波的物體叫做絕對黑體，簡稱黑體）表面單位面積在單位時間內(nèi)輻射出的各種波長電磁波的總能量Mo(T)與黑體本身的熱力學(xué)溫度Ｔ（又稱絕對溫度）的四次方成正比

即：Mo(T)=σT^4式中σ=5.67051e-8Wm^-2稱為斯忒潘常數(shù)斯蒂芬-玻耳茲曼定律

該定律是物理學(xué)上描述黑體電磁輻射能流密度的峰值波長與自身溫度之間反比關(guān)系的定律，其數(shù)學(xué)表示為：λmax為輻射的峰值波長（單位米）；T為黑體的絕對溫度（單位開爾文）；b為比例常數(shù)，稱為維恩位移常數(shù)，數(shù)值等于2.8977685(51)×10–3mK維恩位移定律維恩右圖幾個不同溫度下的黑體輻射的電磁波譜（橫軸為輻射的波長，縱軸為相應(yīng)的能量密度）。維恩位移定律描述的就是輻射峰值隨黑體溫度變化的關(guān)系。

它給出輻射場能量密度w(v，T)按頻率的分布，式中T是熱力學(xué)溫度,k是玻耳茲曼常數(shù)。如圖表示輻射場能量密度隨波長變化的曲線，它同實驗結(jié)果完全一致。普朗克公式M.普朗克2.遠紅外輻射器的構(gòu)造原理

遠紅外輻射器件及裝置,基本上都是在基體金屬(或合金,或熔融石英管)上涂覆選定輻射波長等特性的遠紅外輻射物質(zhì)(材料),加熱使其輻射出所要求強度的遠紅外線以供利用。其構(gòu)造種類不一，按現(xiàn)有制品分類：

1.管狀發(fā)熱器—BO型遠紅外輻射器2.燈狀發(fā)熱器—LP型遠紅外輻射器3.板狀發(fā)熱器—FT型遠紅外輻射器

下面以管狀發(fā)熱器—BO型遠紅外輻射器這種輻射器為例說明。管狀發(fā)熱器—BO型遠紅外輻射器

在金屬管等管體表面,以最適當?shù)牧郊傲Ｗ臃植?用適當?shù)牧繃娡?或燒結(jié)上)選定的遠紅外輻射材料,在金屬殼的中心部分放進金屬電阻發(fā)熱體,其與管體間填充了MgO等絕緣物質(zhì),電阻發(fā)熱體(Ni一C:合金線等,)通電,產(chǎn)生的熱經(jīng)過MgO傳給金屬管壁使金屬表面的遠紅外輻射材料加熱,使其輻射出供利用的遠紅外線。3.遠紅外輻射材料的組成及應(yīng)用

截止目前,由實驗室擴大到生產(chǎn)實際應(yīng)用中的遠紅外輻射材料,有如半導(dǎo)體氧化鈦或?qū)儆谠刂芷诒淼诙?、第三周期元素的至少一種以上的氧化物和屬于第四、第五周期至少一種以上的氧化物的混合物，也有以鋯石為主體并有Fe、Co、Ni、Cr、Mn等氧化物加以有粘度物質(zhì)組成之混合物。這些混合物粒度一般使用30μm-2mm的微粉末、粒子(或添加枯合劑而造粒的粒子更好),通過燒結(jié)(或用等離子熔射,火焰熔射等進行熔接)。也有用耐熱粘接劑枯接再在其上涂覆遠紅外輻射材料。這些遠紅外輻射材料通過燒結(jié)(燒結(jié)要在其磁化溫度以下進行).燒結(jié)溫度范圍在1200-1450℃燒結(jié)工藝可以在燒結(jié)陶瓷的普通氣氛中進行。

表1列出了在加熱時能輻射出3-50μm波長的遠紅外線的陶瓷材料是指金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硼化物和金屬氧化物等無機化合物的一種或兩種以上的混合物,熔融物或固溶體，其加熱溫度范圍在200-1500℃之間。遠紅外輻射材料的應(yīng)用

1.遠紅外線在加熱與干燥技術(shù)中的應(yīng)用

利用遠紅外輻射器發(fā)出的遠紅外線為被加熱物體吸收,直接轉(zhuǎn)變成熱而達到加熱干燥的目的。它特別適用于各種有機物、高分子物質(zhì)及含有水分的各砷物質(zhì)的加熱和干燥。諸如各種樹脂、油漆、枯接劑涂膜的烘烤,糧食、蔬菜、食品、纖維制品、塑料制品、膠合板、紙張、印刷、油墨粉末制品、金屬加工、車輛涂飾、玻璃、橡皮等加熱干燥、硬化和熱加工等。

以食品工業(yè)為例：茶、紫菜、尤魚、蘑菇干菜、各種水產(chǎn)品和各類掛面的脫水干燥;烤面包、餅干、食品的保溫加熱、加工;罐頭食品滅菌以及食品包裝的熱源。遠紅外輻射材料的應(yīng)用

對魚類輻射遠紅外線,不僅照射到魚類的肉表面,而且還深透到其內(nèi)部。這種處理不但可均勻地使其加熱干燥,而且遠紅外線還能使魚類肉中的磷酸酶的活性降低,以使魚肉內(nèi)肌貳酸的生成量增大,起到魚類的滋味加濃與保鮮的作用。Iamdelicious！遠紅外輻射材料的應(yīng)用2.遠紅外輻射材料在醫(yī)療上的應(yīng)用

人體皮膚在受到遠紅外輻射刺激之后,皮膚上的神經(jīng)就能把此種刺激向上傳導(dǎo)到大腦,腦神經(jīng)就會立即產(chǎn)生反應(yīng)，最終導(dǎo)致植物性神經(jīng)和內(nèi)分泌腺活動的活躍。植物性神經(jīng)的活躍,必然引起內(nèi)臟活動加強,血管擴張,血流加快。如此一來,身體的機能就大為振奮,身體抵抗力也大大加強。內(nèi)分泌的許多功用之中,有的是加強人體防御力量的,有的是使人體更適應(yīng)環(huán)境的,有的則具有動員人體力量的作用,因此,使某些疾病得了改善或治療。遠紅外線能使被照射部位發(fā)生充血、組織松軟、鎮(zhèn)痛,有消炎增強人體抵抗力的作用。也可用于急性或慢性損傷、發(fā)炎、疼痛等癥,對于風(fēng)濕性疾病和關(guān)節(jié)炎有療效。實踐也證明,遠紅外輻射治療和保健設(shè)備對人體無任何副作用。各式各樣的遠紅外治療儀遠紅外輻射材料的應(yīng)用3.遠紅外線消除金屬焊件局部應(yīng)力

在石油化學(xué)工業(yè)中的各種反應(yīng)塔、罐.壓力容器.大型電力變壓器油箱,大口徑鋼管以及其它工業(yè)中鋼板焊接過程中.消除局部應(yīng)力是必不可少的重要程序。否則在高溫高壓下使用時.焊接處的內(nèi)部應(yīng)力容易發(fā)生局部裂傷,從而可能引發(fā)事故造成損失。消除應(yīng)力需要給予一定的熱量,對加熱器的設(shè)備要求是不論鋼板厚度尺寸如何都能均勻地加熱,并且能重復(fù)所需加熱程序,施工簡便。實踐證明遠紅外加熱器鉤成的立力消除裝置具備這種條件,而且處理效果好,已有實用。遠紅外輻射材料的應(yīng)用4.遠紅外輻射育種和處理農(nóng)作物種子

遠紅外輻射育種是輻射育種中的一個手段,通過遠紅外輻射處理作物來誘發(fā)突變,從中選育出優(yōu)良變異個體,通過一系列育種程序,培育出新品種。遠紅外射線也可以改變微生物細菌的遺傳特性,培養(yǎng)有用的優(yōu)良菌種。用遠紅外線適當處理農(nóng)作物種子,有利于其吸水和呼吸,有提高發(fā)芽率和提早成熟及增產(chǎn)的作用。國內(nèi)外在此方面的研究和