太赫茲光譜檢測(cè)不同橡膠材料研究

梁煦　張娟

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，太赫茲檢測(cè)技術(shù)得到了較快的發(fā)展，太赫茲檢測(cè)技術(shù)比傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)性，因此將其運(yùn)用到各種行業(yè)檢測(cè)中，能夠有效推動(dòng)研究事業(yè)發(fā)展。本文主要研究的是運(yùn)用太赫茲光譜來檢測(cè)橡膠材料，從而得出不同橡膠材料對(duì)光的吸收率等，使太赫茲檢測(cè)技術(shù)成為檢測(cè)橡膠材料的有效手段。

關(guān)鍵詞：太赫茲 光譜 橡膠 檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（c）-0249-02

1 太赫茲技術(shù)與實(shí)驗(yàn)材料分析

1.1 太赫茲技術(shù)概述

太赫茲檢測(cè)技術(shù)的誕生為太空、生物行業(yè)等帶去了便利，并且太赫茲檢測(cè)技術(shù)具有傳統(tǒng)的光譜檢測(cè)技術(shù)沒有的優(yōu)勢(shì)，是科技發(fā)展的產(chǎn)物。太赫茲輻射主要是指其輻射的波長在30μm～3mm之間的電磁波，屬于遠(yuǎn)紅外波段的一種，太赫茲光譜中具有豐富的物理化學(xué)信息，能夠有效的運(yùn)用這樣的特征進(jìn)行材料屬性的檢測(cè)，太赫茲技術(shù)可以對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行一定的光譜分析，這種方法最常運(yùn)用的就是對(duì)炸藥與毒品等波段特征較強(qiáng)的物質(zhì)，這種新技術(shù)的產(chǎn)生極大地推動(dòng)了我國各行業(yè)的發(fā)展。運(yùn)用太赫茲技術(shù)對(duì)橡膠材質(zhì)進(jìn)行一定的檢測(cè)，可以利用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)橡膠內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)與形態(tài)等進(jìn)行一定的檢測(cè)，從而能夠更好的研究橡膠材料的構(gòu)成與其特有的性能。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料分析

橡膠是一種可以隨意改變形狀的材料，在室內(nèi)正常的溫度下橡膠會(huì)變得充滿彈性，在一定力的作用下橡膠的形狀會(huì)發(fā)生一定的改變，外力移除則又會(huì)恢復(fù)原狀，天然的橡膠就是樹木的汁液經(jīng)過凝固形成的固體形態(tài)，而現(xiàn)在人們經(jīng)常使用的橡膠大多是經(jīng)過加工合成的聚合物，橡膠經(jīng)過一定的加工會(huì)變得更加富有彈性，由于橡膠的優(yōu)點(diǎn)較多，因此被應(yīng)用的范圍較廣，使用較廣的橡膠材料主要有三種，分別是三元乙丙橡膠、氯丁橡膠與丁腈橡膠，三種橡膠的市場各有不同，三元乙丙橡膠與氯丁橡膠是人們較為常用的產(chǎn)品，而丁腈橡膠則是用來制作各種加工產(chǎn)品，市場的消耗量較大。

氯丁橡膠的主要組成材料是橡膠與CClCH=CH?，其優(yōu)勢(shì)主要是抗氧化能力較強(qiáng)，也具有一定的耐熱功能，由于具備的優(yōu)勢(shì)原因，這種橡膠被主要運(yùn)用于皮帶與膠管的制作中，除了制作一系列的橡膠制品，氯丁橡膠具有較強(qiáng)的粘合效果，也被充當(dāng)粘合劑使用。丁腈橡膠的優(yōu)勢(shì)則是抗磨、抗熱，主要的用途就是將其運(yùn)用在汽車制造、航空等領(lǐng)域，三元乙丙橡膠的組成成分就較為復(fù)雜，是由C2H?、C3H6等化學(xué)成分組成，其優(yōu)點(diǎn)是抗氧化能力較強(qiáng)。

2 實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

為對(duì)現(xiàn)今市場上應(yīng)用范圍較廣的三種橡膠材料進(jìn)行檢測(cè)，需要使用太赫茲檢測(cè)裝置進(jìn)行進(jìn)一步的材料檢測(cè)與分析，裝置如圖1所示。運(yùn)用太赫茲技術(shù)進(jìn)行橡膠的檢測(cè)，首先需要將光譜放大器的波長進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整為800nm，其脈寬調(diào)整為100滿量程，頻率調(diào)整為1Hz。電磁波技術(shù)主要運(yùn)用的是電光采樣技術(shù)進(jìn)行橡膠材料的探測(cè)，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)所需溫度為室溫，濕度需要控制在4%以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要盡可能地控制水蒸氣的產(chǎn)生，避免造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠更具準(zhǔn)確性，防止產(chǎn)生水蒸氣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，可以在充滿氮?dú)獾沫h(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在最大程度上保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在橡膠材料的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，可以通過檢測(cè)橡膠材料的不同振幅來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，通過檢測(cè)可以得出相應(yīng)的光譜值，從而得出各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系見公式（1）：

T=e i2π（n-1）dv/c=Aeiφ （1）

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)過程中用過對(duì)不同材質(zhì)的橡膠進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)橡膠的厚度對(duì)光學(xué)的參數(shù)有著一定的影響，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要將橡膠材料的厚度保持在0.6mm左右。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

運(yùn)用太赫茲光譜檢測(cè)法對(duì)不同橡膠進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)橡膠的材料不同，其對(duì)光的折射能力與吸收能力都不一樣，從而呈現(xiàn)出的最后光波也不一樣，主要的光譜圖如圖2所示。

從光譜圖中可以清楚的看出三種不同橡膠材料在波段中吸收光的效果有著明顯的區(qū)別，并且橡膠材料吸收光的系數(shù)會(huì)受到頻率的影響，系數(shù)越高頻率也會(huì)逐漸增高。對(duì)三種不同橡膠材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出丁腈橡膠與三元乙丙橡膠并沒有吸收高峰，而氯丁橡膠與前兩種橡膠有一定的區(qū)別，呈現(xiàn)出了一定的吸收高峰，通過實(shí)驗(yàn)可以看出三種橡膠材料的吸收性都比較不錯(cuò)，且存在一個(gè)共同的特點(diǎn)就是三種材料的吸收方式都為共振吸收，造成上述現(xiàn)象的主要原因是橡膠中的小分子與聚合物之間產(chǎn)生了微小的反應(yīng)。

在測(cè)量橡膠材料對(duì)于光的折射中，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖3可以清晰的看出不同的橡膠材料對(duì)于光的折射是不同的，三元丙丁橡膠的折射率會(huì)隨著頻率增加，而其他兩種橡膠材料則呈現(xiàn)相反的結(jié)果，因此可以看出橡膠材料的不同，其內(nèi)在的性質(zhì)也是不一樣的。

3 結(jié)語

通過對(duì)不同橡膠材料的實(shí)驗(yàn)分析，可以發(fā)現(xiàn)橡膠材料的不同，對(duì)光的折射程度也是不一樣的，對(duì)橡膠材料的折射率進(jìn)行分析，能夠運(yùn)用橡膠材料的不同性質(zhì)將其運(yùn)用到更加合適的領(lǐng)域中去。運(yùn)用太赫茲的光譜技術(shù)進(jìn)行橡膠材料的檢測(cè)，具有高效率的特點(diǎn)，并且對(duì)于橡膠材料的分析結(jié)果也較為準(zhǔn)確，可以將其技術(shù)運(yùn)用到各種領(lǐng)域中去。

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