إتقان التحكم في الحرارة: ما هو ماسترباتش الأشعة تحت الحمراء، وكيف يعمل، وأهميته

تعتمد وظيفة ماسترباتش الأشعة تحت الحمراء على كيفية تفاعل إضافاتها المُدمجة مع أطوال موجية مختلفة من الأشعة تحت الحمراء. يمكن تقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى:

• الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR): 700–2500 نانومتر

• الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR): 2500–25000 نانومتر

• الأشعة تحت الحمراء البعيدة (FIR): > 25000 نانومتر

تم تصميم إضافات الأشعة تحت الحمراء المختلفة للتأثير على هذه الأطوال الموجية بطرق محددة:

1. امتصاص الأشعة تحت الحمراء

تحتوي الخلطات الرئيسية الماصة للأشعة تحت الحمراء على أصباغ أو مركبات التقاط الأشعة تحت الحمراء وتحويلها إلى حرارة.
ويتم تحقيق ذلك من خلال:

• التحولات الإلكترونية في الأصباغ العضوية

• اهتزازات الشبكة في الجسيمات غير العضوية

• قمم الامتصاص الانتقائية مُضبوط على الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة

آلية العمل:

• تمر الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة من ضوء الشمس عبر البلاستيك.

• تمتص إضافات الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة المنبعثة من التربة أو الأسطح أو الأشياء.

• يتم إعادة إطلاق الأشعة تحت الحمراء الممتصة بمعدل أبطأ، مما يقلل من فقدان الحرارة.

هذا المبدأ هو السبب وراء بقاء أفلام الدفيئة التي تحتوي على ممتصات الأشعة تحت الحمراء أكثر دفئًا في الليل.

2. انعكاس الأشعة تحت الحمراء

تستخدم المواد الخام العاكسة للأشعة تحت الحمراء جزيئات ذات انعكاسية عالية للأشعة تحت الحمراء، والتي غالبًا ما تكون مبنية على السيراميك، أو أكسيد معدني، أو أصباغ لؤلؤية.

آلية العمل:

• تحتوي المواد المضافة على عدم تطابق في معامل الانكسار مع مصفوفة البوليمر.

• بدلاً من امتصاص الأشعة تحت الحمراء، فإنها تبعثرها أو تعكسها إلى الخارج.

• لا يمكن للأشعة تحت الحمراء المنعكسة اختراق السطح البلاستيكي، مما يقلل من تراكم الحرارة.

وهذا مفيد بشكل خاص للتصميمات الداخلية للسيارات وأفلام البناء والمنتجات الخارجية حيث تصبح المواد البلاستيكية الداكنة ساخنة للغاية تحت أشعة الشمس.

3. انتقال الأشعة تحت الحمراء

تتم صياغة الدفعات الرئيسية الشفافة للأشعة تحت الحمراء (أو الشفافة للأشعة تحت الحمراء القريبة) باستخدام أصباغ سوداء غير كربونية أو صبغات خاصة التي تبدو داكنة ولكنها لا تحجب الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء.

آلية العمل:

• تمتص المواد المضافة الضوء المرئي ولكنها تترك أطوال الموجات تحت الحمراء متاحة.

• يمكن لأجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف وأنظمة فرز الأشعة تحت الحمراء القريبة اكتشاف البلاستيك.

• تمر إشارات الأشعة تحت الحمراء (من أجهزة التحكم عن بعد، والليدار، وما إلى ذلك) عبر المادة بأقل قدر من التوهين.

يعد هذا ضروريًا لأغلفة الإلكترونيات والبلاستيك الأسود القابل للكشف بالأشعة تحت الحمراء القريبة ومكونات النظام البصري.