какие материалы пропускают инфракрасное излучение

Какой материал не пропускает инфракрасное излучение?

Купил комплект ИК-управляемых моделей «Танковый Бой»
с инфракрасными пушками (infra red).

Но возникла проблема с использованием препятствий.

Все заграждения из набора «пробиваемые».
При выстреле в танк через заграждение
инфракрасный луч из пушки танка проходит
через препятствия.

Я пробовал сам сделать препятствия:
из толстого картона (3 мм), оргалита.
Пробовал покрыть картон
полиэтиленовой плёнкой, тонкой фольгой.

Но всё равно танк простреливает
эти препятствия насквозь.

Из какого материала можно сделать
препятствия или чем можно их покрыть,
чтобы они не пропускали инфракрасный луч
пушки танка?

Без этого интересно играть не получается.

Активный участник форума

Купил комплект ИК-управляемых моделей «Танковый Бой»
с инфракрасными пушками (infra red).

Но возникла проблема с использованием препятствий.

Все заграждения из набора «пробиваемые».
При выстреле в танк через заграждение
инфракрасный луч из пушки танка проходит
через препятствия.

Я пробовал сам сделать препятствия:
из толстого картона (3 мм), оргалита.
Пробовал покрыть картон
полиэтиленовой плёнкой, тонкой фольгой.

Активный участник форума

Активный участник форума

Точно! Проблема в этом.

А стены в чёрный цвет не покрасишь.

Активный участник форума

Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей

Источник

Спектрально-селективные полимерные оконные пленки: Новая технология 3М в солнцезащите

Потребность в рациональном использовании энергии становится все более значимой на протяжении нескольких последних десятилетий. Данная статья посвящена альтернативному методу защиты от тепловой энергии солнца поступающей через окна – энергосберегающему остеклению оптически прозрачными оконными пленками.

Часть терминов в формате аббревиатур мы приводим для упрощения восприятия материала:

• Light-to-solar-gain (LSG) ratio — Коэффициент пропускания видимого света с отсечкой тепловой энергии
• Visible light transmission (VLT) — Коэффициент передачи видимого света
• Solar heat gain coefficient (SHGC) Коэффициент солнечного теплопоступления
• Near infrared rejection (NIR) Длинноволновая область спектра
• Water vapor transmission rates (WVTR) – Коэффициент водопаропроницаемости
• Metal-free solar reflecting films (SRF) — Не содержащие металла солнцезащитные пленки
• Antimony tin oxide (ATO) — Оксид сурьмы и олова
• Indium tin oxide (ITO), Оксид индия и олова
• Multilayer optical film (MOF) Многослойная оптическая пленка

Начиная разговор о солнцезащитных оптически прозрачных пленках вспомним, что белый свет, ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное излучение (ИК) – это все диапазоны спектра электромагнитного излучения, наряду с Гамма и Рентгеновским излучением.

В нашей статье мы поговорим о солнечном спектре в диапазоне длин от 0 до 2,5 Нано Метров (нм), о том, как Доктор Рагху Падият, научный сотрудник 3М, сделал уникальное изобретение многослойных оптически прозрачных оконных пленок, которые позволяют беспрепятственно проникать белому свету в помещение и при этом блокировать УФ и ИК Излучение. Между диапазонами нет резких переходов, но если рассматривать длину солнечного спектра, то 3% — ультрафиолет, 44% — видимый, 53% — инфракрасный.

Коэффициент пропускания видимого света с отсечкой тепловой энергии (LSG), обозначаемый как соотношение коэффициента передачи видимого света (VLT), и коэффициент солнечного теплопоступления (SHGC), часто используется для определения эффективности оконной пленки. Данный показатель пригоден для применений, при которых в дополнение к снижению доли пассивной солнечной энергии, поступающей через остекление зданий, требуется также повышенный уровень внутренней освещенности.

До настоящего момента все оконные пленки с высоким коэффициентом LSG, представленные на рынке, были изготовлены на основе структуры «диэлектрик-серебро-диэлектрик» [3,4]. В целом, в исполнении данных пленок используется до трех слоев серебра, что приводит к высокому коэффициенту отражения инфракрасных лучей длинноволновой области спектра NIR и VLT примерно 70 %.

Серебро выбрано благодаря его уникальным свойствам [5,6]. Одним из недостатков использования серебра является его подверженность окислению. Некачественная герметизация краев пленки может привести к возникновению потемнения и коррозии по периметру.

Проблема возникновения коррозии может быть решена посредством использования сплавов серебра вместо чистого серебра, а также тщательной герметизации краев пленки. Данные пленки также обладают экранирующими свойствами и могут создавать помехи в работе электронных систем внутрирайонной связи, GPS, мобильных телефонов и пр.

Общеизвестно, что промышленное производство пленок на основе серебряных резонаторных отражателей затруднительно, так как весьма незначительное варьирование толщины слоя серебра в результате приводит к значительному изменению цвета, особенно если смотреть в отраженном свете. Кроме того, наличие серебра в покрытиях требует уплотнения краев наносимой пленки.

Другим недостатком используемых оконных пленок на основе технологии напыления серебра/диэлектрика заключается в том, что данные пленки имеют весьма низкую скорость водопаропроницаемости (WVTR). Вода используется для монтажа пленок и удаление ее остатков между адгезивным слоем и пленкой, является крайне важным.

Полимерные пленки, отражающие инфракрасные лучи

Отражающие инфракрасные лучи полимерные многослойные пленки были разработаны компанией 3M для использования в автомобильных лобовых стеклах и прочих применений [7,8].

Предвосхищая описание технологии, предлагаем Вашему вниманию короткое Видео, иллюстрирующее принцип работы пленки:

Ранее Alfrey и другие показали, что полимерная пленка, включающая сотни слоев двух материалов, отличающихся коэффициентом преломления, могут быть получены соэкструдированием с образованием флуоресцирующей пленки [9]. Использование полимерных многослойных пленок с двоякопреломляющими оптическими системами было далее разработано компанией 3M [10,11]. Использование двоякопреломляющих материалов в данных конструкциях приводит к возникновению нескольких уникальных свойств, которые невозможно получить при использовании тонкопленочной оптики, покрытой методом напыления [12].

В данных пленках ширина спектра и местоположение границы полосы определяются толщиной каждой пары слоев. Толщина данных слоев выбирается таким образом, чтобы полоса однократного отражения возникала в инфракрасной части спектра электромагнитных волн. При соответствующем выборе левой и правой границы полосы и точном контроле толщины пары слоев могут быть созданы высокоэффективные отражатели инфракрасных лучей длинноволновой области спектра с высоким пропусканием видимого света. Оптические свойства отражателей инфракрасных лучей длинноволновой области спектра, созданные из полимерных материалов, имеют преимущество вследствие низкого оптического поглощения, незначительной оптической дисперсии и оптических констант двоякопреломляющих систем. Данные пленки могут иметь высокую передачу видимого света, острые отражающие границы полос и низкую неравномерность вне полосы пропускания. В структуре со слоем ABAB простой ¼ волны, в которой A и B – два полимерных материала с различными коэффициентами преломления, по конструктивным соображениям ограничивают полосу отражения в диапазоне от 800 нм до 1200 нм. Дальнейшее увеличение ширины спектра приведет к получению полос вторичного отражения, придавая цвет пленке. Так как спектр падающего солнечного излучения распространяется далеко за пределы значения 1200 нм, необходимо предусмотреть средства для снижения доли солнечной энергии, поступающей через остекление и превышающей значение 1200 нм.

Были изучены нанофильтры, поглощающие инфракрасные лучи, для использования в остеклении [13,14]. Данные материалы имеют достаточно высокую передачу видимого света, а также значительное поглощение в части длинноволновой инфракрасной области спектра. Такие материалы могут быть нанесены на полимерные пленки, поглощающие инфракрасные лучи, для дальнейшего повышение коэффициента солнечного теплопоступления системы остекления. Покрытия на основе олово-сурьмяных оксидов (ATO) особенно интересны, так как их полоса поглощения выходит за пределы длинноволновой инфракрасной области спектра.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Смоделированный и измеренный спектры светопропускания многослойной полимерной пленки, состоящей из 224 слоев, изготовленной и использованием PET и PMMA, представлены на Рисунке 1a. Как видно из Рисунка 1a, практически весь свет в диапазоне 850 нм – 1200 нм отражается при отсутствии потери передачи (кроме потерь зон Френеля) в видимой части спектра и ИК-области спектра за пределами 1200 нм. При использовании покрытия ATO с внутренней стороны данной пленки передача в видимой части спектра может быть отрегулирована примерно до 70 %, при этом практически вся длинноволновая ИК-область спектра в диапазоне 850–2500 нм может быть заблокирована (Рисунок 1b) при поддержании высокого коэффициента отражения многослойного материала. Толщина или количество ATO в полимерном слое могут быть увеличены или уменьшены по желанию для регулирования коэффициента передачи видимого света. Частицы, такие как технический углерод, обладающие способностью поглощения в видимой части спектра используются для получения оконных пленок с отличным коэффициентом передачи видимого света [15]. Кроме того, можно включить данные частицы для резкого снижения коэффициента передачи в видимой части спектра без значительного изменения коэффициента передачи инфракрасного излучения или концентрации ATO в покрытии.

Рисунок 1a и 1b: Смоделированный и измеренный спектры светопропускания полимерной многослойной пленки без покрытия (Рисунок 1a) и пленки с покрытием ATO (Рисунок 1b).

В отличие от напыляемых пленок со структурой «серебро/диэлектрик» все полосы отражения, основанные на диэлектрических компонентах, имеют переход к меньшим длинам полос с увеличением угла падения (далеко от нормального падения). Данное смещение угла вызвано зависимостью косинуса угла сдвига фаз между лучами, отраженными от смежных поверхностей контакта.

Вследствие увеличения угла падения центры полос отражения с поляризацией, перпендикулярной плоскости падения пучка, и с поляризацией, параллельной плоскости падения пучка, переходят к более коротким длинам волн с учетом эффективной фазовой толщины слоев. Полимер с высокой двоякопреломляющей способностью может быть использован для создания диэлектрических отражателей, которые поддерживают или увеличивают свой коэффициент отражения при увеличении угла падения. Кроме того, для падения не по нормали поляризационные эффекты в изотропных материалах ограничивают крутизну границы полосы естественного света, которая может оказывать значительное влияние на чистоту цвета.

Двоякопреломляющие полимеры могу быть использованы для создания отражателя, который имеет согласованную границу полосы малой длины волны при всех углах как для света с поляризацией, параллельной плоскости падения пучка, так и для света с поляризацией, перпендикулярной плоскости падения пучка, исключая данные трудности.

Так как полоса отражения многослойного полимерного отражателя переходит к волнам с меньшей длиной, в которых находится большее количество солнечной энергии (Рисунок 3a), происходит быстрое снижение коэффициента солнечного теплопоступления при больших углах падения. Как видно из Рисунка 2a и 2b, данный переход в значительной степени выше в многослойных полимерных конструкциях по сравнению с оконными пленками на основе структуры «диэлектрик/серебро». Оптические свойства данных двух типов пленки при падении по нормали и при 60 от нормали (задано как 0 в таблице и на рисунках) представлены в Таблице 1.

Следует отметить, что не существует никаких стандартов по характеристикам вне оси. Методы промышленных стандартов (см. Совет по оценке светопрозрачных конструкций, www.nfrc.org) и программное обеспечение (Window 5, доступное для загрузки с сайта windows.lbl.gov/software/window/window.html) предназначены для выполнения расчетов вне центра с учетом типа материалов, исходя из алгоритма, описанного Furler [15], данные расчеты приводят к недостаточной аппроксимации для двоякопреломляющих материалов. В результате расчеты годовой потребности в энергии представляют приблизительный прогноз по экономии, достигаемой при использовании многослойных полимерных оконных пленок. Кроме того, так как падающая солнечная энергия варьируется от места к месту и зависит от большого ряда факторов, включая водяной пар, способный сконденсироваться и дать осадки, альбедо земной поверхности, подпитку и концентрацию атмосферных загрязнителей помимо прочего, коэффициенты солнечного теплопоступления варьируется в зависимости от формы спектра падающего солнечного излучения.

Таблица 1: Свойства по пропусканию солнечной энергии полимерной оконной пленки для послепродажного нанесения и оконной пленки со структурой диэлектрик/серебро.

Рисунок 2a и 2b: Коэффициент передачи многослойной полимерной пленки с покрытием ATO (Рисунок 2a) и 7-слойной ITO/Ag/ITO пленки (Рисунок 2b) при нормальном падении и при 60 от нормального падения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отражающие инфракрасные лучи полимерные многослойные пленки были покрыты наночастицами ATO, поглощающими инфракрасное излучение, для создания оконных пленок для послепродажного нанесения с высоким коэффициентом светопроницаемости и высоким коэффициентом отведения тепла. Было показано, что данные пленки имеют более высокий коэффициент отведения тепла при увеличенных углах высоты солнца. Так как данные пленки не содержат никаких напыляемых слоев, они имеют высокие скорости водопаропроницаемости и их проще установить. Представлено сравнение данных пленок и напыляемых пленок со структурой «серебро/диэлектрик».

UPD: Друзья, спасибо за комментарии и ваши отзывы!
Хотим предложить еще несколько статей по этой теме:

Публикации доктора Рагху Падиятха (Dr. Raghu Padiyath), изобретателя оптически прозрачных пленок

Источник

Что такое инфракрасный нагрев и когда его лучше использовать

Инфракрасные системы нагрева доступны уже несколько десятилетий. Из-за текущего роста цен на электроэнергию многие технологические процессы сейчас все больше переходят на инфракрасный нагрев. Следующие несколько советов представляют собой общие моменты, которые следует учитывать компаниям, планирующим использовать инфракрасные нагреватели на своих производственных объектах.

Как работает инфракрасный нагрев

Инфракрасные системы содержат инфракрасные излучатели, нагревающие объект до высоких температур. Конечная температура детали определяется временем выдержки ее в инфракрасной печи. Передача ИК энергии растет по мере увеличения разницы между температурой нагревателя и температурой нагреваемой детали.

Инфракрасная или ИК энергия состоит из электромагнитных волн, которые передают энергию непосредственно продукту со скоростью света. При высоких температурах окружающей среды в печи немного энергии рассеивается на влажность воздуха внутри, и эта потеря оказывает незначительное влияние на производительность системы. Если энергия отражается или не попадает в продукт, она не теряется. Вместо этого инфракрасные лучи отражаются от внутренних стенок печи, которые могут быть с отражающей поверхностью, или повторно излучается на продукт от противоположного нагревателя.

Все органические материалы, такие как краски, порошки, пластмассы, пленки, ткани и бумага, имеют уникальные спектры электромагнитного поглощения, которые, как и отпечатки пальцев, являются характеристиками, специфичными для состава материала. Спектры поглощения обычно основаны на определенной толщине материала и будут показывать максимальную и минимальную длины волн. То есть области, где материал поглощает инфракрасную энергию, области, где материал пропускает инфракрасное излучение через материал, и области с частичным поглощением.

Основываясь на этих знаниях, можно выбрать длину волны нагревателя, эффективную для нагрева поверхности или всей толщины для каждого материала.

Определите, когда использовать инфракрасный, а когда конвекционный обогрев

В электрических системах обычно используются открытые нихромовые спирали, сухие керамические ТЭНы или ТЭНы с металлической оболочкой для воздуха. В газовых системах прямого сжигания пламя используется для непосредственного нагрева воздуха. В газовых системах косвенного сжигания используется теплообменник для отделения технологического воздуха от воздуха для горения.

Чтобы понять разницу между конвекционным обогревом и инфракрасным излучением, рассмотрим следующий пример: вы сидите перед закрытым окном перед восходом солнца, а в комнате прохладно. Вы включаете обогрев в комнате, и температура в комнате постепенно повышается до вашего комфортного уровня. Когда солнце начинает светить в окно, сразу становится тепло, хотя температура воздуха в комнате не изменилась. Солнце дает вам инфракрасную энергию быстрее, чем воздух в комнате отводит ее. Инфракрасная энергия может передаваться непосредственно продукту с гораздо большей скоростью, чем конвекция.

В конвекционной печи продукт проводит значительную часть от общего времени пребывания в ней только до достижения температуры процесса. Это основная часть потребляемой энергии.

Инфракрасное излучение нагревает материал до температуры быстрее, чем конвекционная печь, из-за более высокой скорости передачи энергии, а также производит нагрев с большей эффективностью.

Проверьте совместимость деталей с инфракрасным излучением

Цель состоит в том, чтобы определить, будет ли система, разработанная с использованием инфракрасного излучения, иметь преимущества перед конвекционной системой.

Трудности с инфракрасным нагревом могут возникнуть, если:

Инфракрасный нагрев будет эффективен в случаях, если:

Поймите разницу между коротковолновым, средним и длинноволновым инфракрасным излучением

Доступны инфракрасные обогреватели, которые излучают в коротковолновой, средней и длинноволновой областях инфракрасного спектра. Наиболее эффективный тип нагревателя для конкретного процесса определяется фактическим процессом и потребностями продукта. Это относится к спектрам электромагнитного поглощения нагреваемого продукта и к тому, сколько энергии требуется для этого процесса.

Коротковолновые нагреватели

Коротковолновые или высокоинтенсивные нагреватели излучают энергию в диапазоне длин волн менее 2 микрон. Поскольку коротковолновые нагреватели могут излучать часть своей энергии в области видимого света, процесс может быть чувствительным к разным цветным покрытиям и может потребовать различных настроек печи для каждого из них. Коротковолновая энергия имеет тенденцию проникать через тонкие органические покрытия.

Коротковолновые нагреватели обычно представляют собой кварцево-вольфрамовые галогенные лампы и обычно используют отражатели или огнеупоры, чтобы направить часть производимой энергии на продукт. Предполагаемый срок службы нагревателя составляет примерно 5000 часов при работе на номинальной мощности.

Средневолновые нагреватели

Обогреватели средней длины волны или средней интенсивности излучают в диапазоне длин волн от 2 до 4 микрон. Средневолновые нагреватели доступны во многих конфигурациях, включая трубчатые кварцевые нагреватели, стандартные кварцевые панели QP, карбоновые ик излучатели, а также нестандартные кварцевые панели.

Инфракрасное излучение средней длины волны имеет тенденцию непосредственно поглощаться органическими покрытиями. Пиковое поглощение воды попадает в этот режим, что делает его пригодным для эффективного нагрева продуктов с высоким содержанием влаги или покрытий на водной основе. Некоторые конструкции обогревателей имеют встроенные световозвращающие устройства для сокращения затрат на техническое обслуживание. Продолжительность жизни может превышать 30 000 часов.

Длинноволновые нагреватели

Длинноволновые или низкоинтенсивные нагреватели излучают в области более 4 микрон. На самых низких уровнях энергии длинноволновые обогреватели приближаются к более низкой эффективности конвекционной печи.

Керамические инфракрасные нагреватели относятся к средне и длинноволновому излучению, так как они могут иметь длину волны от 2 до 10 мкм в зависимости от мощности.

Разработайте конвейерную систему, совместимую с инфракрасным излучением

Инфракрасное излучение, как и свет, передает энергию тому, что видит. Внутри инфракрасной печи энергия, которая не поглощается продуктом напрямую, будет отражаться или повторно излучаться (обычно на более низкой длине волны) внутри корпуса печи, предоставляя множество возможностей для поглощения энергии продуктом. Материал, из которого изготовлено изделие, может способствовать передаче энергии, получаемой от инфракрасного обогревателя, к скрытым областям на изделии. Это касается металлических изделий с высокой проводимостью.

При использовании инфракрасной системы наиболее эффективное представление детали происходит в одном измерении. Если покрытие находится на одной стороне, инфракрасное излучение можно разместить на стороне с покрытием или на обеих сторонах, чтобы сократить общее время пребывания в печи. Для трехмерных деталей вращение детали в печи часто повышает однородность нагрева продукта.

Инфракрасное излучение не обеспечивает максимальной эффективности:

когда детали имеют большие размеры и сложную форму;

когда они транспортируются с несколькими частями по ширине конвейера;

когда они подвешены на стойке, где одна часть может быть заблокирована или скрыта от инфракрасной энергии другой частью.

Если вы не полагаетесь на теплопроводность от открытых участков или на помощь горячего воздуха, изделие должно иметь близкую к «прямой видимости» инфракрасную энергию.

Контроль температуры процесса

В управлении процессом с обратной связью используется устройство измерения, такое как термопара. Системы управления с обратной связью могут автоматически компенсировать изменения температуры окружающей среды, изменения температуры продукта на входе и колебания линейных напряжений в электрических системах.

Для некритических процессов, где допустимая температура продукта может находиться в диапазоне от 14 до 28 o C, регулирование с разомкнутым контуром является более эффективным с точки зрения затрат и может обеспечить достаточный контроль продукта и повторяемость процесса. Там, где требуется жесткий контроль температуры, например, менее 5 ø C, замкнутый контур управления является предпочтительным выбором.

Комбинированные системы могут использоваться, когда первая часть процесса регулируется без обратной связи, чтобы поднять продукт до общего температурного диапазона, а последняя часть системы является замкнутой, обеспечивая желаемый конечный температурный допуск и повторяемость для всего процесса.

Используйте инфракрасный нагрев для модернизации и замены систем

Если у вашей компании есть конвекционная печь или даже существующая инфракрасная печь, которая не работает должным образом для достижения ваших производственных целей, подумайте о модернизации системы. Если существующая печь находится в хорошем состоянии и на линии есть место для добавления инфракрасной системы предварительного или последующего нагрева, бустерная система может обеспечить наибольшую окупаемость инвестиций.

Компания Полимернагрев производит инфракрасные нагреватели различных типов: керамические, кварцевые, галогенные лампы, карбоновые, а также готовое инфракрасное оборудование, такое как печи полимеризации порошкового окрашивания, формовочные столы, инфракрасные панели, туннельные сушки и многое другое.

Источник