Kayu cahaya - Glow stick

Daripada Wikipedia, Ensiklopedia Percuma

Pin
Send
Share
Send

1. Selongsong plastik merangkumi cecair dalaman.
2. Kapsul kaca merangkumi larutan.
3. Larutan pewarna diphenyl oxalate dan fluorescent
4. Larutan hidrogen peroksida
5. Setelah kapsul kaca pecah dan larutan bercampur, glowstick akan menyala.
Tongkat cahaya warna yang berbeza dimaksudkan untuk digunakan sebagai gelang

A kayu cahaya adalah sumber cahaya jangka pendek yang serba lengkap. Ia terdiri daripada lut plastik tiub yang mengandungi bahan terpencil yang, apabila digabungkan, memancarkan cahaya chemiluminescence, jadi ia tidak memerlukan sumber tenaga luaran. Lampu tidak dapat dimatikan dan hanya dapat digunakan sekali. Tongkat cahaya sering digunakan untuk rekreasi, tetapi juga boleh dipercayai untuk cahaya semasa ketenteraan, polis, tembakan, atau perkhidmatan perubatan kecemasan operasi. Mereka juga digunakan oleh tentera dan polis untuk menandakan kawasan yang "jelas".

Sejarah

Bis (2,4,5-trichlorophenyl-6-carbopentoxyphenyl) oxalate, bertanda dagang "Cyalume", dicipta pada tahun 1971 Oleh Michael M. Rauhut[1] dan Laszlo J. Bollyky dari Cyanamid Amerika, berdasarkan karya oleh Edwin A. Chandross dari Makmal Bell.[2][3]

Kerja awal lain mengenai chemiluminescence dilakukan pada masa yang sama, oleh penyelidik di bawah Herbert Richter di Pusat Senjata Tentera Laut China.[4][5]

Beberapa AS paten untuk peranti jenis "glow stick" diterima oleh pelbagai penemu. Bernard Dubrow dan Eugene Daniel Guth mempatenkan bahan chemiluminescent yang dibungkus pada bulan Jun 1965 (Paten 3,774,022). Pada bulan Oktober 1973, Clarence W. Gilliam, David Iba Sr., dan Thomas N. Hall telah didaftarkan sebagai penemu Peranti Pencahayaan Kimia (Paten 3,764,796). Pada bulan Jun 1974, paten untuk Peranti Chemiluminescent dikeluarkan dengan Herbert P. Richter dan Ruth E. Tedrick disenaraikan sebagai penemu (Paten 3,819,925).

Pada bulan Januari 1976, paten dikeluarkan untuk Peranti Isyarat Chemiluminescent, dengan Vincent J. Esposito, Steven M. Little, dan John H. Lyons disenaraikan sebagai penemu (Paten 3,933,118). Paten ini mengesyorkan satu ampul kaca tunggal yang digantung dalam bahan kedua, apabila dipecahkan dan dicampur bersama, berikan cahaya chemiluminescent. Reka bentuknya juga menyertakan dudukan untuk alat isyarat sehingga dapat dilemparkan dari kenderaan yang bergerak dan tetap berdiri dalam posisi tegak di jalan. Ideanya ialah ini akan menggantikan suar tradisional di tepi jalan dan akan lebih baik, kerana bukan bahaya kebakaran, akan lebih mudah dan selamat digunakan, dan tidak akan menjadi tidak berkesan jika dilanda kenderaan yang lewat. Reka bentuk ini, dengan ampul kaca tunggal di dalam tiub plastik yang diisi dengan bahan kedua yang apabila dibengkokkan memecahkan gelas dan kemudian digegarkan untuk mencampurkan bahan, paling menyerupai tongkat cahaya khas yang dijual sekarang.

Pada bulan Disember 1977, paten dikeluarkan untuk Peranti Cahaya Kimia dengan Richard Taylor Van Zandt sebagai penemu (Paten 4,064,428). Perubahan reka bentuk ini mempunyai bola keluli yang menghancurkan ampul kaca ketika glow stick terkena tahap kejutan yang telah ditentukan; contohnya ialah anak panah yang terbang gelap tetapi menerangi lokasi pendaratannya apabila berlaku penurunan secara tiba-tiba.

Pembongkaran batang cahaya chemoluminescent, dari kiri ke kanan: (1) batang cahaya asli dan utuh; (2) tongkat cahaya terbuka dengan campuran peroksida dituangkan ke dalam silinder lulus dan ampul kaca fluorofor dikeluarkan; (3) ketiga-tiga di bawah pencahayaan UV yang menunjukkan pendarfluor fluorofor dan pendarfluor bekas plastik; (4) chemoluminescence bahan campuran dalam silinder bergradasi; (5) campuran kembali ke bekas plastik yang asli, menunjukkan warna pelepasan cahaya yang sedikit berbeza (lebih oren).

Kegunaan

Glow stick tahan air, tidak menggunakan bateri, menghasilkan haba yang boleh diabaikan, tidak mahal, dan boleh guna. Mereka boleh menahan tekanan tinggi, seperti yang terdapat di bawah air. Mereka digunakan sebagai sumber cahaya dan penanda cahaya oleh pasukan tentera, perkhemahan, dan penyelam rekreasi.[6]

Hiburan

Tongkat cahaya memberikan hiasan di pesta

Pelekat cahaya adalah penggunaan glow stick dalam menari.[7] Ini adalah salah satu kegunaan mereka yang paling terkenal dalam budaya popular, kerana ia sering digunakan untuk hiburan di pesta (khususnya rave), konsert, dan kelab tarian. Mereka digunakan oleh kumpulan pancaragam konduktor untuk persembahan malam; tongkat cahaya juga digunakan dalam perayaan dan perayaan di seluruh dunia. Tongkat cahaya juga berfungsi sebagai pelbagai fungsi sebagai mainan, peringatan malam yang mudah dilihat kepada pemandu kenderaan, dan tanda bercahaya yang membolehkan ibu bapa mengawasi anak-anak mereka. Namun penggunaan lain adalah untuk kesan cahaya yang dibawa belon. Glow stick juga digunakan untuk membuat kesan khas dalam fotografi dan filem dengan cahaya rendah.[8]

The Buku Rekod Guinness mengatakan tongkat cahaya terbesar di dunia retak setinggi 150 meter (492 kaki 2 inci). Ia dicipta oleh Universiti Wisconsin – Air PutihJabatan Kimia untuk meraikan ulang tahun sekolah, atau ulang tahun ke-150 di Air Putih, Wisconsin dan retak pada 09 September 2018.[9]

Operasi

Tongkat cahaya memancarkan cahaya apabila dua bahan kimia dicampurkan. Reaksi antara kedua bahan kimia ini dikatalisis oleh asas, biasanya natrium salisilat.[10] Tongkat terdiri daripada bekas kecil dan rapuh di dalam bekas luar yang fleksibel. Setiap bekas mempunyai penyelesaian yang berbeza. Apabila bekas luar dilenturkan, bekas dalaman pecah, membiarkan larutan bergabung, menyebabkan tindak balas kimia yang diperlukan. Selepas pecah, tiub digoncang untuk mencampurkan komponen dengan teliti.

Tongkat cahaya mengandungi dua bahan kimia, pemangkin asas, dan pewarna yang sesuai (peka, atau fluorofor). Ini mewujudkan tindak balas eksergonik. Bahan kimia di dalam tiub plastik adalah campuran pewarna, pemangkin asas, dan diphenyl oxalate. Bahan kimia dalam botol kaca ialah hidrogen peroksida. Dengan mencampurkan peroksida dengan ester fenil oksalat, a tindak balas kimia berlaku, menghasilkan dua mol fenol dan satu mol ester peroxyacid (1,2-dioksetanedione).[11] Peroksidasid terurai secara spontan ke karbon dioksida, membebaskan tenaga yang mengasyikkan pewarna, yang kemudian mengendurkan dengan melepaskan a foton. The panjang gelombang foton - warna cahaya yang dipancarkan - bergantung pada struktur pewarna. Tindak balas membebaskan tenaga kebanyakannya ringan, dengan sedikit panas.[10] Sebabnya adalah sebaliknya [2 + 2] penambahan photocycload daripada 1,2-dioxetanedione adalah a peralihan terlarang (ia melanggar Peraturan Woodward – Hoffmann) dan tidak dapat meneruskan mekanisme terma biasa.

Pengoksidaan diphenyl oxalate (atas), penguraian 1,2-dioxetanedione (tengah), kelonggaran pewarna (bawah)

Dengan menyesuaikan kepekatan kedua-dua bahan kimia dan asasnya, pengeluar dapat menghasilkan tongkat cahaya yang bersinar baik dengan terang untuk jangka masa yang pendek atau lebih malap untuk jangka masa yang panjang. Ini juga membolehkan tongkat cahaya berfungsi dengan memuaskan di iklim panas atau sejuk, dengan mengimbangi pergantungan suhu tindak balas. Pada kepekatan maksimum (biasanya hanya terdapat di persekitaran makmal), mencampurkan bahan kimia akan menghasilkan reaksi marah, menghasilkan sejumlah besar cahaya hanya selama beberapa saat. Kesan yang sama dapat dicapai dengan menambahkan jumlah natrium salisilat atau asas lain. Memanaskan glow stick juga menyebabkan tindak balas berjalan lebih cepat dan glow stick akan bersinar lebih terang untuk jangka masa yang singkat. Menyejukkan tongkat cahaya memperlambat reaksi sedikit dan menyebabkannya tahan lebih lama, tetapi cahaya lebih malap. Ini dapat ditunjukkan dengan menyejukkan atau membekukan tongkat cahaya aktif; apabila ia kembali panas, ia akan kembali bercahaya. Pewarna yang digunakan dalam tongkat cahaya biasanya menunjukkan pendarfluor apabila terdedah kepada ultraviolet sinaran - walaupun tongkat cahaya yang habis digunakan mungkin bersinar di bawah a lampu hitam.

Keamatan cahaya tinggi sejurus selepas pengaktifan, kemudian secara paksa merosot. Meratakan output tinggi awal ini dapat dilakukan dengan menyejukkan glow stick sebelum pengaktifan.[12]

Pelepasan spektral chemiluminescence (garis hijau) fluorofor campuran dan peroksida, yang dikeluarkan dari tongkat cahaya oren, pendarfluor fluorofor cair dalam ampul kaca sahaja (sebelum dicampurkan) sementara di bawah cahaya hitam (garis kuning-oren), pendarfluor plastik luar bekas tongkat cahaya oren di bawah cahaya hitam (garis merah), dan spektrum tongkat cahaya chemiluminescent yang dipasang semula (cecair bercahaya dituangkan kembali ke dalam botol plastik oren asli) (garis oren gelap). Oleh itu, plot ini menunjukkan bahawa cahaya oren dari tongkat cahaya oren (sama dengan yang terdapat pada gambar pembongkaran tongkat cahaya di atas) diciptakan oleh cahaya kuning kehijauan yang memancarkan cecair chemoluminescent yang sebahagiannya menyebabkan pendarfluor dalam (dan disaring oleh) plastik oren bekas.

Gabungan dua fluorofor dapat digunakan, dengan satu dalam larutan dan satu lagi dimasukkan ke dinding bekas. Ini menguntungkan apabila fluorofor kedua akan merosot dalam larutan atau diserang oleh bahan kimia. Spektrum pelepasan fluorofor pertama dan spektrum penyerapan yang kedua harus banyak bertindih, dan yang pertama harus mengeluarkan pada panjang gelombang yang lebih pendek daripada yang kedua. Konversi turun dari ultraviolet ke terlihat adalah mungkin, seperti penukaran antara panjang gelombang yang dapat dilihat (mis., Hijau ke oren) atau kelihatan ke inframerah dekat. Peralihannya boleh mencapai 200 nm, tetapi biasanya jaraknya sekitar 20-100 nm lebih panjang daripada spektrum penyerapan.[13] Tongkat cahaya menggunakan pendekatan ini cenderung mempunyai bekas berwarna, kerana pewarna yang tertanam di dalam plastik. Tongkat cahaya inframerah mungkin kelihatan merah gelap hingga hitam, kerana pewarna menyerap cahaya yang dapat dilihat yang dihasilkan di dalam bekas dan memancarkan inframerah dekat.

Cahaya yang dipancarkan dari tongkat cahaya putih. Empat atau lima puncak diperhatikan dalam spektrum, menunjukkan adanya empat atau lima fluorofor berbeza yang terdapat di dalam glow stick.

Sebaliknya, pelbagai warna juga dapat dicapai dengan hanya mencampurkan beberapa fluorofor dalam larutan untuk mencapai kesan yang diinginkan.[10][14] Pelbagai warna ini dapat dicapai kerana prinsip-prinsip warna tambah. Contohnya, gabungan fluorofor merah, kuning, dan hijau digunakan pada batang cahaya oren,[10] dan gabungan beberapa pendarfluor digunakan pada batang cahaya putih.[14]

Fluorofor digunakan

Isu keselamatan

Dalam tongkat cahaya, fenol dihasilkan sebagai produk sampingan. Dianjurkan untuk menjauhkan campuran dari kulit dan untuk mengelakkan penyerapan secara tidak sengaja sekiranya sarung glow stick terbelah atau pecah. Sekiranya tertumpah pada kulit, bahan kimia tersebut boleh menyebabkan sedikit kerengsaan kulit, bengkak, atau, dalam keadaan melampau, muntah dan mual. Sebilangan bahan kimia yang digunakan pada batang cahaya tua dianggap berpotensi karsinogen.[17] Sensitizer yang digunakan adalah hidrokarbon aromatik polinuklear, kelas sebatian yang terkenal dengan sifat karsinogeniknya.

Dibutyl phthalate, bahan yang kadang-kadang digunakan dalam tongkat cahaya, telah menimbulkan beberapa masalah kesihatan. Walaupun tidak ada bukti bahawa dibutil phthalate menimbulkan risiko kesihatan yang besar, ia dimasukkan ke dalam senarai California yang disyaki teratogen pada tahun 2006.[18]

Glow stick mengandungi bahan yang bertindak sebagai plasticizer. Ini bermaksud jika tongkat cahaya bocor ke plastik apa pun ia boleh mencairkannya.[19]

Diphenyl oxalate boleh menyengat dan membakar mata, merengsakan dan menyengat kulit dan boleh membakar mulut dan tekak jika tertelan.

Lihat juga

Rujukan

  1. ^ Rauhut, Michael M. (1969). "Chemiluminescence dari tindak balas penguraian peroksida bersamaan (sains)". Akaun Penyelidikan Kimia. 3 (3): 80–87. doi:10.1021 / ar50015a003.
  2. ^ Wilson, Elizabeth (22 Ogos 1999). "Apa barang itu? Tongkat ringan". Berita Kimia & Kejuruteraan. 77 (3): 65. doi:10.1021 / cen-v077n003.p065. Diarkibkan daripada asal (cetak semula) pada 19 Mei 2012.
  3. ^ Chandross, Edwin A. (1963). "Sistem chemiluminescent baru". Surat Tetrahedron. 4 (12): 761–765. doi:10.1016 / S0040-4039 (01) 90712-9.
  4. ^ Rood, S. A. "Bab 4 Kes Pasca Perundangan" (PDF). Pemindahan Teknologi Makmal Kerajaan: Proses dan Penilaian Impak (Disertasi Doktoral). Diarkibkan daripada asal pada 2015-10-26. Diperoleh 2020-09-23. Pautan luaran di | kerja = (menolong)
  5. ^ Steve Givens (27 Julai 2005). "Kontroversi tongkat hebat (Bahagian Forum)". Kehidupan seorang pelajar.
  6. ^ Davies, D (1998). "Peranti lokasi penyelam". Jurnal Persatuan Perubatan Bawah Laut Pasifik Selatan. 28 (3). Diarkibkan daripada asal pada 2009-05-19.
  7. ^ "Apa itu Glowsticking?". Glowsticking.com. 2009-09-19. Diarkibkan daripada asal pada 2013-01-28. Diperoleh 2012-12-21.
  8. ^ "Jai Glow! PCD lwn Team Ef Em El". Youtube. 2011-02-21. Diperoleh 2012-12-21.
  9. ^ "Glowstick terbesar". guinnessworldrecords.com. Diperoleh 2020-05-15.
  10. ^ a b c d Kuntzleman, Thomas Scott; Rohrer, Kristen; Schultz, Emeric (2012-06-12). "Kimia Batang Cahaya: Demonstrasi Untuk Menggambarkan Proses Kimia". Jurnal Pendidikan Kimia. 89 (7): 910–916. Kod Bib:2012JChEd..89..910K. doi:10.1021 / ed200328d. ISSN 0021-9584.
  11. ^ "Data" (PDF). www.bnl.gov. Diperoleh 2019-12-15.
  12. ^ "Maklumat". www.dtic.mil. Diperoleh 2019-12-15.
  13. ^ "Peranti pencahayaan kimia - Syarikat Cyanamid Amerika". Freepatentsonline.com. 1981-02-19. Diperoleh 2012-12-21.
  14. ^ a b Kuntzleman, Thomas S .; Keselesaan, Anna E .; Baldwin, Bruce W. (2009). "Glowmatografi". Jurnal Pendidikan Kimia. 86 (1): 64. Kod Bib:2009JChEd..86 ... 64K. doi:10.1021 / ed086p64.
  15. ^ Karukstis, Kerry K .; Van Hecke, Gerald R. (2003-04-10). Sambungan Kimia: Asas Kimia Fenomena Setiap Hari. Akhbar Akademik. hlm.139. ISBN 9780124001510. Diperoleh 2012-12-21. batang cahaya inframerah.
  16. ^ a b c d "Komposisi Kimia dan Kaedah Pembuatan Dan Penggunaannya - Permohonan Paten". Faqs.org. 2008-12-18. Diperoleh 2012-12-21.
  17. ^ "Artikel Dalam Talian SCAFO". scafo.org.
  18. ^ "Debutyl Phthalate". PubChem.
  19. ^ "Segala sesuatu yang perlu diketahui mengenai glowsticks ..." glowsticks.co.uk.

Pautan luaran

Pin
Send
Share
Send