تسلط بر کنترل حرارت: مستربچ IR چیست، چگونه کار می‌کند و چرا اهمیت دارد

عملکرد مستربچ IR بر اساس نحوه تعامل افزودنی‌های تعبیه شده در آن با طول موج‌های مختلف تابش مادون قرمز است. نور مادون قرمز را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• مادون قرمز نزدیک (NIR): 700-2500 نانومتر

• مادون قرمز میانی (MIR): 2500–25000 نانومتر

• مادون قرمز دور (FIR): > 25000 نانومتر

افزودنی‌های مختلف IR برای تأثیرگذاری بر این طول موج‌ها به روش‌های خاص طراحی شده‌اند:

۱. جذب تابش فروسرخ

مستربچ‌های جاذب IR حاوی رنگدانه‌ها یا ترکیباتی هستند که جذب تابش IR و تبدیل آن به گرما.
این امر از طریق موارد زیر محقق می‌شود:

• انتقال الکترونیکی در رنگ‌های آلی

• ارتعاشات شبکه‌ای در ذرات معدنی

• پیک‌های جذب انتخابی تنظیم شده برای IR موج بلند

مکانیزم کار:

• امواج کوتاه مادون قرمز (IR) از نور خورشید از پلاستیک عبور می‌کنند.

• افزودنی‌های IR، امواج IR با طول موج بلند ساطع شده از خاک، سطوح یا اشیاء را جذب می‌کنند.

• IR جذب شده با سرعت کمتری دوباره منتشر می‌شود و باعث کاهش اتلاف گرما می‌شود.

این اصل دلیل گرم‌تر ماندن لایه‌های نازک گلخانه‌ای حاوی جاذب‌های فروسرخ در شب است.

۲. بازتاب تابش فروسرخ

مستربچ‌های منعکس‌کننده‌ی IR از ذراتی با ... استفاده می‌کنند. بازتاب بالای IRاغلب بر پایه سرامیک، اکسید فلزی یا رنگدانه‌های صدفی هستند.

مکانیزم کار:

• افزودنی‌ها دارای عدم تطابق ضریب شکست با ماتریس پلیمری هستند.

• آنها به جای جذب IR، آن را به بیرون پراکنده یا منعکس می‌کنند.

• IR منعکس شده نمی‌تواند به سطح پلاستیک نفوذ کند و باعث کاهش تجمع گرما می‌شود.

این امر به ویژه برای قطعات داخلی خودرو، فیلم‌های ساختمانی و محصولات فضای باز که پلاستیک‌های تیره در زیر نور خورشید بیش از حد داغ می‌شوند، بسیار ارزشمند است.

۳. انتقال تابش مادون قرمز

مستربچ‌های شفاف IR (یا شفاف NIR) با استفاده از فرموله می‌شوند رنگدانه‌های سیاه غیر کربنی یا رنگ‌های مخصوص که تیره به نظر می‌رسند اما طول موج‌های مادون قرمز را مسدود نمی‌کنند.

مکانیزم کار:

• مواد افزودنی نور مرئی را جذب می‌کنند اما طول موج‌های IR را در دسترس باقی می‌گذارند.

• حسگرها، آشکارسازها و سیستم‌های مرتب‌سازی NIR می‌توانند پلاستیک را تشخیص دهند.

• سیگنال‌های مادون قرمز (از کنترل‌های از راه دور، لیدار و غیره) با حداقل تضعیف از مواد عبور می‌کنند.

این امر برای محفظه‌های الکترونیکی، پلاستیک‌های سیاه قابل تشخیص در NIR و اجزای سیستم نوری ضروری است.