长余辉材料的种类性质和应用
长余辉发光材料
长余辉发光材料
长余辉发光材料是一种特殊的发光材料,其发光原理是在受激发后,能够持续
发光一段时间,而且发光时间远远超过激发时间。这种材料具有许多优异的性能,被广泛应用于夜光材料、荧光标识、夜间安全标识等领域。本文将介绍长余辉发光材料的特性、应用领域以及未来发展趋势。
长余辉发光材料的特性。
长余辉发光材料具有以下特性:
1. 长发光时间,长余辉发光材料的发光时间可以持续数小时甚至更长时间,这
使得它在夜光材料领域有着广泛的应用前景。
2. 高亮度,长余辉发光材料的发光亮度较高,即使在光线较暗的环境下,也能
够清晰地发出光芒。
3. 耐候性强,长余辉发光材料具有较强的耐候性,能够在恶劣的气候条件下保
持良好的发光效果。
4. 环保无污染,长余辉发光材料不含有放射性元素,不会对环境造成污染,是
一种环保的发光材料。
长余辉发光材料的应用领域。
长余辉发光材料由于其独特的特性,在许多领域都有着广泛的应用,主要包括:
1. 夜光材料,长余辉发光材料被广泛应用于夜光钟表、夜光开关、夜光标识等
产品中,能够在夜晚提供清晰可见的发光效果,提高产品的实用性和安全性。
2. 荧光标识,长余辉发光材料可以用于制作荧光标识,如逃生指示标识、安全
出口标识等,能够在黑暗环境中提供清晰的标识信息,增强安全性。
3. 夜间安全标识,长余辉发光材料还可以应用于夜间安全标识,如交通标识、航空标识等,提高夜间能见度,减少安全隐患。
长余辉发光材料的未来发展趋势。
随着科学技术的不断进步,长余辉发光材料也在不断发展和完善,未来的发展趋势主要包括:
1. 提高发光亮度,未来的长余辉发光材料将会不断提高发光亮度,以满足更多领域对高亮度发光材料的需求。
长余辉材料
长余辉发光材料也被称作蓄光材料,或者夜光材料,指的是在自然光或其它人造光源照射下能够存储外界光辐照的能量,然后在某一温度下(指室温),缓慢地以可见光的形式释放这些存储能量的光致发光材料。
目前稀土离子掺杂的碱土铝(硅)酸盐长余辉材料已进入实用阶段。市场上可见的产品除了初级的荧光粉外,主要有夜光标牌、夜光油漆、夜光塑料、夜光胶带、夜光陶瓷、夜光纤维等, 主要用于暗环境下的弱光指示照明和工艺美术品等。随着长余辉材料的形态从粉末扩展至玻璃、单晶、薄膜和玻璃陶瓷,对长余辉材料应用的探讨也从弱光照明、指示等扩展到信息存储、高能射线探测等领域。长余辉材料受到人们越来越多的重视。
1 长余辉发光材料的类型及发展历程
从基质成分的角度划分,目前长余辉发光材料主、要包括硫化物型、碱土铝酸盐型、硅酸盐型及其它基质型长余辉发光材料。
1.1 硫化物长余辉材料
长余辉发光材料具有很长的发展历史。1866 年法国的Sidot 首先制备出发绿光的长余辉材料ZnS:Cu,并于20 世纪初实现了工业化生产。其后又开发出多种硫化物体系长余辉材料,如发蓝紫光的CaS:Bi,发黄色光的ZnCdS:Cu。但是硫化物体系长余辉材料发光亮度低、余辉时间短、化学稳定性差、易潮解, 虽然可以通过添加放射性元素、材料包膜处理等手段来克服这些缺点, 但放射性元素的加入对人身健康和环境都会造成危害, 因而在实际使用中受到了极大制约。
1.2 碱土铝酸盐长余辉材料
1968 年,Palilla 等人[1]在研究过程中首次观察到SrAl2O4:Eu2+的余辉现象,1991 年宋庆梅等[2,3]报道了铝酸锶铕(SrAl2O4:Eu2+和Sr4Al14O25:Eu2+)磷光体的合成及发光特性,1993 年肖志国[4]率先发现了以SrAl2O4:Eu2+,Dy3+为代表的多种稀土离子共掺杂碱土铝酸盐长余辉发光材料。由于Dy 的加入使得该材料的发光性能比SrAl2O4:Eu2+大大提高,余辉时间可达ZnS:Cu 的10 倍以上,从此以Eu2+为激活剂、多种稀土离子共掺杂的碱土铝酸盐发光材料成为国内外竞相研究开发的热点,并很快实现了产业化。
长余辉材料的应用
长余辉材料的应用
一、介绍
长余辉材料(Persistent Luminescent Materials),也被称为长余辉发光材料或长余辉荧光材料,是一类具有特殊发光特性的材料。它们可以在光源消失后仍然持续发出光,这种持续时间可以长达几分钟甚至几小时。长余辉材料被广泛应用于荧光标记、夜光材料和生物成像等领域,具有广阔的应用前景。
二、长余辉材料的原理
长余辉发光材料的发光机理可以分为两种类型:短暂激发和连续激发。
1. 短暂激发型长余辉材料
短暂激发型长余辉材料在可见光照射或紫外光激发下,可以吸收能量并在光源消失后持续发光。这种材料的发光原理主要是由于电子在能级间跃迁的过程中,部分电子会滞留在激发态能级上,随后在吸光结束后从激发态能级返回基态能级时放出储存的能量,并以光的形式释放出来。
2. 连续激发型长余辉材料
连续激发型长余辉材料可以在不间断的激发下持续发光,具有更长的持续时间。这种类型的材料一般由具有双态能级结构的元素或化合物构成。在外界光源的作用下,材料中的某些电子会被激发到高能态能级上,然后通过非辐射跃迁返回基态能级,并在这个过程中发出长余辉。
三、长余辉材料的应用领域
长余辉材料具有持久的发光特性,因此在多个领域有着广泛的应用。
1. 荧光标记
长余辉材料可以被用作荧光标记剂,用于生物分子探针、细胞成像和药物跟踪等应用。由于长余辉材料的发光时间较长,可以提高荧光标记的灵敏度和检测的准确性。
2. 夜光材料
长余辉材料在夜光材料中有着广泛的应用。通过吸收日光或人工光源的能量,长余辉材料可以在夜晚持续发光,提供光照。夜光长余辉材料广泛用于夜行车道、夜光指示标和消防安全装置等领域。
长余辉发光材料
5.4燃烧法
该法是针对高温固相法制备中的材 料粒径较大, 经球磨后晶形遭受破 坏, 而使发光亮度大幅度下降的缺 点而提出的。1990 年印度学者 首 次报道了用该法合成的长余辉发光 材料。
5.5共沉淀法
共沉淀法与高温固相法相比, 优点是可制备出活性 大、颗粒细和分布均匀的坯料, 并且可以优化材料 结构和降低烧结温度。沉淀法是指在包含一种或 多种离子的可溶性盐溶液中, 加入沉淀剂( 如OH- 、 C2O42- 、CO32-等) 或在一定温度下使溶液发生水解 后, 形成的不溶性氢氧化物、水合氧化物或盐类从 溶液中析出,并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去, 经热分解或脱水得到所需的氧化物粉料的方法。 共沉淀法是指含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂 后, 所有离子完全沉淀的方法, 它又可分为单相共 沉淀法和混合物共沉淀法。
5.6其它方法
除上述几种方法外, 还有高分子网络凝胶法、 微波辐射法等。在众多的合成方法中高温 固相合成法在工业化生产中具有不可替代 的地位。
新型长余辉发光材料研究和应用展望
目前对于Eu2+激活的碱土铝酸盐长余辉发光 材料的研究仍然十分活跃,其材料及相关的 发光品种已经工业化和商品化。尽管如此, 对于新型长余辉发光材料的研究和应用还 存在以下主要问题。
长余辉发光材料
功能材料 郑美勇
目录
一、长余辉材料的定义 二、发光原理 三、光能的释放 四、长余辉发光的应用 五、长余辉材料的制备方法 六、新型长余辉发光材料研究和应用展望
长余辉发光材料;碱土金属;铝硅酸盐;二价铕离子
长余辉发光材料
碱土金属与发光材料
碱土金属是指周期表中第2A族的元素,包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。这些元素具有低密度、低熔点和良好的导电性等特点,因此在许多领域都有广泛应用。
其中,钙、锶和钡等碱土金属元素及其化合物在光学材料中被广泛运用。这些元素能够吸收能量并发出特定的光线,从而产生发光现象。利用这种特性,科学家们研究和开发了一种称为长余辉发光材料的新型材料。
铝硅酸盐作为基质
铝硅酸盐是一类重要的无机非金属材料,具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械强度。它们由铝离子和硅酸根离子组成,并且可以与其他物质形成多种复合物。
铝硅酸盐在长余辉发光材料中起到了重要的作用。它们可以作为基质,将碱土金属元素或其化合物包裹在内部,形成稳定的结构。这种结构能够在外界激发下吸收能量,并在激发源消失后持续发光。
二价铕离子的发光机制
二价铕离子(Eu2+)是一种常见的碱土金属离子,具有良好的发光性能。它可以吸收紫外或蓝色光线,并在激发后发出红色或橙色的光。
二价铕离子的发光机制是基于电子跃迁。当二价铕离子受到外界能量激发时,其内部电子会从基态跃迁到激发态。随后,在电子重新回到基态时,会释放出特定波长的光线。
长余辉发光材料的应用
长余辉发光材料由碱土金属和铝硅酸盐组成,并利用二价铕离子的特性实现持续发光。这种材料具有广泛的应用前景。
发光标识和指示器
长余辉发光材料可以被用作标识和指示器。例如,在黑暗中,这种材料可以发出可见光,用于照明、标记和指示方向。它们可以应用于安全标识、逃生指示灯等场景,提高人们在紧急情况下的安全性。
长余辉发光材料概述
长余辉发光材料概述
摘要
本文综述了长余辉材料的发光机理及制备方法,并简单介绍了硫化物长余辉发光材料、铝酸盐长余辉发光材料及硅酸盐长余辉发光材料。
关键词:长余辉;发光材料
1.长余辉发光材料简介
长余辉发光材料简称长余辉材料,又称夜光材料、蓄光材料。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光的能量后,将部分能量储存起来,然后缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来,在光源撤除后仍然可以长时间发出可见光的物质[1]。
2.长余辉发光材料的基本机理
长余辉材料被激发以后,能长时间持续发光,其关键在于有适当深度的陷阱能态(即能量存储器)。光激发时产生的自由电子(或自由空穴)落入陷阱中储存起来,激发停止后,靠常温下的热扰动而释放出被俘的陷阱电子(或陷阱空穴)与发光中心复合产生余辉光。随着陷阱逐渐被腾空,余辉光也逐渐衰减至消失。而陷阱态来源于晶体的结构缺陷,换言之,寻求最佳的晶体缺陷以形成最佳陷阱(种类、深度、浓度等)是获得长余辉的主要因素。余辉时间的长短决定于陷阱深度与余辉强度,余辉光的强度依赖于陷阱浓度、容量与释放电子(或空穴)的速率。而晶体缺陷的产生除了材料制备过程中自然形成的结构缺陷外,主要是掺杂。
长余辉发光机理实际是发光中心与缺陷中心间如何进行能量传递的过程,具体的长余辉材料有不同的发光模型,但最流行的是两类:一是载流子传输;二是
隧穿效应。前者包含电子传输、空穴传输和电子空穴共传输,后者包括激发、能量存储与热激励产生发射的全程隧穿和仅是“热激励”发射的半程隧穿。除这两类外,学术界还有学者提出位形坐标[2]、能量传递、双光子吸收和Vk传输模型。至今为止,上述模型都是根据已有的实验结果提出的假设,可以解释一定的实验现象,但缺乏足够的论据,也存在若干不确定因素,难以让人信服,而发光机理的研究又是为新材料设计提供物理依据所必须的,有待进一步深入。
长余辉材料的种类-性质和应用
长余辉材料的种类,性质和应用
摘要:长余辉发光材料又称蓄光型发光材料,是一种重要的发光材料,在陶瓷、消防、传感、涂料、纺织、高分子中都发挥着重要的作用。本文简述长余辉发光材料的种类、性质,介绍长余辉发光材料的研究进展和最新研究成果,剖析长余辉发光材料发光机理,对长余辉发光材料的应用有着积极的研究参考作用。
关键词:长余辉发光材料;发光机理;基本规律
长余辉发光材料简称长余辉材料,又被称为蓄光型发光材料、夜光材料,其本质上是一种光致发光材料。发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光材料是在各种形式能量激发下能发光的固体物质。长余辉发光材料是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在 20min 以上的发光材料。[1]
长余辉发光材料是常见的发光材料,应用非常广泛,如环卫工人的工作服,发光涂料、发光塑料、发光玻璃和发光陶瓷等夜光产品,背光显示、甚至应用于生物医学检测探针,对我们日常生活也发挥着非常重要的作用。
余辉其实就是在撤去光源后发出的光,这种现象在我们古代的时候就有发现,比如说夜光杯或是夜明珠在夜间发出的夜光,但那时候人们并没有对这种现象进行深入的研究。直到20 世纪初,第二次世界大战军事和防空的需要,进一步促进了这种功能材料的研究和应用。
在1866 年,法国化学家 Theodore Sidot 初次成功制备了ZnS:Cu,该晶体经过激发光源后,能发出较长的余辉。这种晶体的成功制备是长余辉发光材料的一个里程碑,大大地激发着科研人员进一步研究长余辉发光材料,也就是从20 世纪初,长余辉得到了迅猛的发展。[2]
长余辉材料
位移坐标模型最早是邱建荣和苏锵等人提出。图 2 是位移坐标模型示意图。A 为 Eu2+ 的基态能级,B 为其激发态能级,C 能级为缺陷能级。C 可以是掺入的杂质离子,也可以是 由基质中的某些缺陷产生的缺陷能级。苏锵等人认为 C 可以起到捕获电子的作用。在外部 光源的作用下,电子受激发从基态跃迁到激发态(1),一部分电子跃迁回到低能态发光 (2)。另一部分电子通过弛豫过程储存在缺陷能及 C 中(3)。当缺陷能级电子吸收能量时, 重新受到激发回到激发态能级,跃迁回基态而发光。余晖的时间长短与储存在缺陷能级中 的电子数量,及吸收的能量(热量)有关,缺陷能级中的电子数量越多,余晖时间越长, 吸收的能量多,从而产生持续的发光。
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力通根1保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷0资配不料置仅试技可卷术以要是解求指决,机吊对组顶电在层气进配设行置备继不进电规行保范空护高载高中与中资带资料负料试荷试卷下卷问高总题中2体2资配,料置而试时且卷,可调需保控要障试在各验最类;大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况1卷下中安与,全过要,度加并工强且作看尽下护可1都能关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资;中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整,高核或中对者资定对料值某试,些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位,卷置编.工写保况复护进杂层行设防自备腐动与跨处装接理置地,高线尤中弯其资曲要料半避试径免卷标错调高误试等高方,中案要资,求料编技试5写术卷、重交保电要底护气设。装设备管置备4高线动调、中敷作试电资设,高气料技并中课3试术且资件、卷中拒料中管试包绝试调路验含动卷试敷方线作技设案槽,术技以、来术及管避系架免统等不启多必动项要方高案式中;,资对为料整解试套决卷启高突动中然过语停程文机中电。高气因中课此资件,料中电试管力卷壁高电薄中气、资设接料备口试进不卷行严保调等护试问装工题置作,调并合试且理技进利术行用,过管要关线求运敷电行设力高技保中术护资。装料线置试缆做卷敷到技设准术原确指则灵导:活。在。对分对于线于调盒差试处动过,保程当护中不装高同置中电高资压中料回资试路料卷交试技叉卷术时调问,试题应技,采术作用是为金指调属发试隔电人板机员进一,行变需隔压要开器在处组事理在前;发掌同生握一内图线部纸槽故资内障料,时、强,设电需备回要制路进造须行厂同外家时部出切电具断源高习高中题中资电资料源料试,试卷线卷试缆切验敷除报设从告完而与毕采相,用关要高技进中术行资资检料料查试,和卷并检主且测要了处保解理护现。装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
长余辉发光材料
长余辉发光材料
长余辉发光材料是一种具有特殊发光效果的材料,它可以在光源消失后仍然持续发光一段时间。这种材料在夜间或低光环境下具有很好的应用前景,可以被广泛应用于夜光表面、安全标识、装饰艺术等领域。长余辉发光材料的发光原理是通过吸收光能,然后在光源消失后释放出光能,从而实现持续发光的效果。
长余辉发光材料的应用范围非常广泛,它可以应用于建筑物的夜光装饰、交通标识、航空航天领域、军事领域等。在建筑物的夜光装饰中,长余辉发光材料可以作为夜光涂料,涂刷在建筑物的外墙或装饰物上,不仅可以美化建筑物的外观,还可以在夜间提供照明效果,起到节能环保的作用。在交通标识方面,长余辉发光材料可以应用于道路标线、交通标牌等,提高夜间交通的安全性。在航空航天领域和军事领域,长余辉发光材料可以用于夜间导航、标识和照明。
长余辉发光材料的发光效果和持久性是评价其质量的重要指标。优质的长余辉发光材料应具有高亮度、长发光时间、稳定的发光效果和耐久性。通过不断的研究和开发,科学家们已经开发出了各种各样的长余辉发光材料,包括无机型和有机型两大类。无机型长余辉发光材料具有耐候性好、光稳定性高、发光亮度高等特点,适用于室外环境;有机型长余辉发光材料则具有柔韧性好、加工性强、色彩丰富等特点,适用于室内环境。
随着科技的不断进步和人们对环保节能的重视,长余辉发光材料将会有更广阔的应用前景。未来,长余辉发光材料有望在建筑、交通、航空航天、军事等领域得到更广泛的应用,为人们的生活和工作带来更多便利和安全保障。
总的来说,长余辉发光材料作为一种新型材料,具有独特的发光效果和广泛的应用前景。它不仅可以满足人们对于美观、节能、环保的需求,还可以在夜间提供照明和安全保障。相信随着科学技术的不断发展,长余辉发光材料将会有更多的创新和突破,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
长余辉发光材料的应用
长余辉发光材料的应用
长余辉发光材料是一种特殊的材料,可以在光源关闭后继续发光一段时间。
长余辉发光材料的应用非常广泛,其中一些典型应用包括:
1.紧急疏散标识
长余辉发光材料可以应用于安全标识和紧急疏散标识,例如灭火器、安全门、应急出口等,在灯光照明故障或停电情况下仍然能够清晰地指示出来,防止因灯光故障或停电而导致的紧急情况中的安全隐患。
2.航空航天领域
在航空航天领域,长余辉发光材料可以应用于指示仪器、仪表与救生设备上。在黑暗中,使用这种发光材料,可以让仪器、仪表与救生设备等设备在黑暗中一目了然,提高安全性和适应性。
3.建筑、装饰和艺术设计领域
在建筑、装饰和艺术设计领域,长余辉发光材料可以应用于创建独特的、灵活性高的照明效果,营造出神秘、奇异、梦幻的氛围,替代传统的照明方式,并且耗能低,具有环保性。
4.防伪领域
在防伪领域,长余辉发光材料可以利用其在黑暗中发光的特性,与安全标识、身份证件等材料结合使用,从而可以有效地增强防伪性能。
5.玩具、文具等消费品领域
在玩具、文具等消费品领域,长余辉发光材料可以通过与彩色材料的结合,制成发光笔、发光贴纸、发光飞盘等,充分发挥消费品的潜力,丰富人们的生活和娱乐方式。
总之,长余辉发光材料具有广泛而优越的应用前景,可以在很多不同的领域中为人们的生产、生活和娱乐提供更加安全、适宜、环保等方面的服务。
长余辉材料的应用
长余辉材料的应用
长余辉材料是一种新型的发光材料,它具有高亮度、长寿命、低功耗等优点,因此在各个领域得到了广泛的应用。
在照明领域,长余辉材料可以用于制造LED灯。LED灯具有高亮度、低功耗、长寿命等优点,而长余辉材料可以提高LED灯的亮度和寿命,使其更加节能环保。此外,长余辉材料还可以用于制造夜光灯、路灯等照明设备,使其在黑暗中发出柔和的光芒,提高夜间行车和行走的安全性。
在电子产品领域,长余辉材料可以用于制造显示屏。长余辉材料可以发出红、绿、蓝三种颜色的光,可以制造出高清晰度、高亮度的彩色显示屏。此外,长余辉材料还可以用于制造电子钟表、电子游戏机等电子产品,使其更加美观、实用。
在建筑领域,长余辉材料可以用于制造装饰材料。长余辉材料可以发出柔和的光芒,可以制造出美观、实用的装饰材料,如夜光瓷砖、夜光墙纸等。此外,长余辉材料还可以用于制造夜光标志、夜光路牌等,提高夜间行车和行走的安全性。
在医疗领域,长余辉材料可以用于制造医疗器械。长余辉材料可以发出柔和的光芒,可以制造出美观、实用的医疗器械,如夜光血压计、夜光体温计等。此外,长余辉材料还可以用于制造夜光手术器械、夜光救护车等,提高医疗救护的效率和安全性。
长余辉材料具有广泛的应用前景,可以在照明、电子产品、建筑、医疗等领域得到广泛的应用。随着科技的不断发展,长余辉材料的应用前景将会更加广阔。
长余辉发光材料
长余辉发光材料
长余辉发光材料的性质
长余辉发光材料通常是由发光粉和基材组成的复合材料。发光粉是长余辉发光材料的核心部分,它是通过掺杂不同的稀土元素或者其他发光物质来实现长余辉发光效果的。这些发光物质在光照条件下可以吸收光能,然后在光源消失后释放出光能,从而实现长余辉发光效果。而基材则是用来固定发光粉的材料,通常选择透明的树脂或者塑料作为基材,以便光能可以充分地照射到发光粉上。
长余辉发光材料的制备方法
制备长余辉发光材料的关键是选择合适的发光粉和基材,并且要确保它们之间有良好的结合。一般来说,制备长余辉发光材料的方法可以分为物理法和化学法两种。
物理法是通过将发光粉均匀地分散在基材中,然后通过加热或者压制等方法将它们固定在一起。这种方法简单易行,但是往往无法达到理想的发光效果。
化学法则是通过化学反应将发光粉和基材牢固地结合在一起。
这种方法可以在分子层面上实现发光粉和基材的结合,从而获得更
稳定和持久的长余辉发光效果。
长余辉发光材料的应用领域
长余辉发光材料在各种领域中都有着重要的应用价值。在夜光
表盘中,长余辉发光材料可以在夜间持续发光,从而方便人们在暗
光环境下查看时间。在应急标识中,长余辉发光材料可以在灾难发
生时提供可靠的疏散指引。在夜间安全装备中,长余辉发光材料可
以为行人和车辆提供有效的夜间警示。
除此之外,长余辉发光材料还可以用于航空航天领域、海洋勘
测领域、军事领域等。在太空环境中,长余辉发光材料可以为航天
器提供可靠的标识和警示。在海洋环境中,长余辉发光材料可以为
潜水员提供可靠的夜间照明。在军事领域中,长余辉发光材料可以
长余辉材料的种类,性质和应用汇总
长余辉材料的种类,性质和应用
摘要:长余辉发光材料又称蓄光型发光材料,是一种重要的发光材料,在陶瓷、消防、传感、涂料、纺织、高分子中都发挥着重要的作用。本文简述长余辉发光材料的种类、性质,介绍长余辉发光材料的研究进展和最新研究成果,剖析长余辉发光材料发光机理,对长余辉发光材料的应用有着积极的研究参考作用。
关键词:长余辉发光材料;发光机理;基本规律
长余辉发光材料简称长余辉材料,又被称为蓄光型发光材料、夜光材料,其本质上是一种光致发光材料。发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光材料是在各种形式能量激发下能发光的固体物质。长余辉发光材料是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在20min 以上的发光材料。[1]
长余辉发光材料是常见的发光材料,应用非常广泛,如环卫工人的工作服,发光涂料、发光塑料、发光玻璃和发光陶瓷等夜光产品,背光显示、甚至应用于生物医学检测探针,对我们日常生活也发挥着非常重要的作用。
余辉其实就是在撤去光源后发出的光,这种现象在我们古代的时候就有发现,比如说夜光杯或是夜明珠在夜间发出的夜光,但那时候人们并没有对这种现象进行深入的研究。直到20 世纪初,第二次世界大战军事和防空的需要,进一步促进了这种功能材料的研究和应用。
在1866 年,法国化学家Theodore Sidot 初次成功制备了ZnS:Cu,该晶体经过激发光源后,能发出较长的余辉。这种晶体的成功制备是长余辉发光材料的一个里程碑,大大地激发着科研人员进一步研究长余辉发光材料,也就是从20 世纪初,长余辉得到了迅猛的发展。[2]
长余辉材料的应用
长余辉材料的应用
长余辉材料是一种近年来逐渐兴起的新型功能材料,其具有在光照之后仍能够发光的特性,被广泛应用于夜间照明、标识、装饰等领域。长余辉材料的应用不仅为人们带来了方便,同时也减少了能源浪费,降低了环境污染。
在夜间照明方面,长余辉材料被用于制作路灯、指示灯等,不需要外部电源,节能环保且寿命长久。在标识方面,长余辉材料可以制作标识牌、指示牌等,即使在黑暗环境下也能被清晰地看到,提高了交通安全性和便利性。在装饰方面,长余辉材料可以被用于制作手表、手机壳等,使其在黑暗中也能够显得精美时尚。
除了以上领域,长余辉材料还有其他的应用。例如,可以制作用于航空航天领域的仪器仪表,可以制作用于医疗领域的医用材料等。随着对长余辉材料性能的深入研究,其应用领域将会越来越广泛,给人们带来越多的便利和惊喜。
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无机功能材料-长余辉发光材料综述
2.1 热释光
低温下激发 荧光完全消失后,慢慢地升高温度 影响因素:陷阱的个数、陷阱的深度
2.2 光致释光与光致猝灭
含有深陷阱杂质的荧光粉激发后,再用红 外或红光照射,会出现: 发光强度增强——光释发光 (Photostimulation) 发光强度减弱——光致猝灭 (Photoquenching)
注:铝酸盐体系长余辉发光材料与硅酸盐体系长余辉发光材料 可称为第二代长余辉发光材料。
4.4红色长余辉发光材料
1997 年肖志国改进了现有的红色长余辉发 光材料, 主要组份化学表示式为:αM θ ·βLn2 θ ’3 ·δR:Eux , Rey 其中M 为碱土元素; L n 为稀土元素; θ、 θ’ θ’为O 或S ; R 为助熔 剂; Re 为次激活剂,其中包含过渡元素。 余辉性能提高到CaS:Eu 的六倍以上水平, 而且化学稳定性好, 长时间不分解, 是长余辉 行业的又一进步( 分别标记为RO、REO, 发 射光谱峰值分别为630nm 和626nm)
铝酸盐掺铕镝的长余辉原理图——位移坐标模型
位移坐标模型:当电子受激发从基态到激发态后一 部分电子通过弛豫过程储存在陷阱能级C 中,当电 子吸收能量重新跃回基态,实现持续发光。 A 为Eu2+ 的基态, B 为Eu2+ 激发态能级, C 为陷 阱能级, 它可以捕获电子。陷阱能级可以是掺入的 杂质离子( 如一些三价稀土离子) 引起, 也可以是基 质中的一些其他缺陷如氧空位所产生的。当电子受 激发从基态到激发态后(1) , 一部分电子跃迁回低能 级而产生发光(2) , 另一部分电子通过弛豫过程储存 在陷阱能级C 中(3) 。当C 中的电子吸收能量( 热能) 时, 重新受激发回到激发态能级B, 然后跃迁回基态 而产生发光。余辉时间的长短与储存在陷阱能级C 中的电子数量及吸收的能量(热能) 有关, 杂质能级中 的电子数量多, 余辉时间长, 吸收的能量多, 使电子 容易克服缺陷能级与激发能级之间的能量间隔Er , 从而产生持续的发光现象。余辉强度则取决于陷阱 能级C 中电子在单位时间内返回激发态能级B 的速 率。
长余辉荧光试剂和钙钛矿量子点材料
长余辉荧光试剂和钙钛矿量子点材料
一、长余辉荧光试剂
长余辉荧光试剂是一种特殊的荧光材料,其具有在激发光源消失后仍能持续发光的特性。长余辉荧光试剂最早是由日本科学家发现的,其通过调整材料的组成和结构改变荧光的发光特性。长余辉荧光试剂的发光时间可以长达数小时,这使得它在多个领域都具有广泛的应用前景。
1. 安全夜光材料
长余辉荧光试剂的长时间发光特性使其成为一种理想的夜光材料。在黑暗环境中,长余辉荧光试剂能够持续发出柔和的光线,提供足够的照明,而无需额外的能源供应。因此,长余辉荧光试剂被广泛应用在夜光钟表、指南针和逃生标识等产品中。
2. 生物医学成像
长余辉荧光试剂在生物医学成像领域也具有重要的应用价值。由于其长时间的发光特性,长余辉荧光试剂可以在荧光显微镜下对生物样本进行长时间观察,提供更多的信息。这对于研究细胞活动、分子交互作用和疾病发展机制等具有重要意义。
3. 环境监测与安全保障
长余辉荧光试剂还可以应用于环境监测和安全保障领域。通过将长余辉荧光试剂应用于防伪标签、反光材料和安全标识等产品中,可以提高产品的可追溯性和安全性。此外,长余辉荧光试剂还可以用于污染物的检测和监测,为环境保护提供更多的手段。
二、钙钛矿量子点材料
钙钛矿量子点是一种新型的纳米材料,具有优异的光电性能和多样化的应用潜力。钙钛矿量子点的研究领域涉及光电子学、光催化、光伏等多个领域。
1. 光电子学应用
钙钛矿量子点在光电子学中具有重要的应用价值。由于其优异的光学性能和卓越的载流子传输特性,钙钛矿量子点可以用于制造高效的光电子器件,如太阳能电池、光电二极管和激光器等。
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长余辉材料的种类,性质和应用
摘要:长余辉发光材料又称蓄光型发光材料,是一种重要的发光材料,在陶瓷、消防、传感、涂料、纺织、高分子中都发挥着重要的作用。本文简述长余辉发光材料的种类、性质,介绍长余辉发光材料的研究进展和最新研究成果,剖析长余辉发光材料发光机理,对长余辉发光材料的应用有着积极的研究参考作用。
关键词:长余辉发光材料;发光机理;基本规律
长余辉发光材料简称长余辉材料,又被称为蓄光型发光材料、夜光材料,其本质上是一种光致发光材料。发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光材料是在各种形式能量激发下能发光的固体物质。长余辉发光材料是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在20min 以上的发光材料。[1]
长余辉发光材料是常见的发光材料,应用非常广泛,如环卫工人的工作服,发光涂料、发光塑料、发光玻璃和发光陶瓷等夜光产品,背光显示、甚至应用于生物医学检测探针,对我们日常生活也发挥着非常重要的作用。
余辉其实就是在撤去光源后发出的光,这种现象在我们古代的时候就有发现,比如说夜光杯或是夜明珠在夜间发出的夜光,但那时候人们并没有对这种现象进行深入的研究。直到20 世纪初,第二次世界大战军事和防空的需要,进一步促进了这种功能材料的研究和应用。
在1866 年,法国化学家Theodore Sidot 初次成功制备了ZnS:Cu,该晶体经过激发光源后,能发出较长的余辉。这种晶体的成功制备是长余辉发光材料的一个里程碑,大大地激发着科研人员进一步研究长余辉发光材料,也就是从20 世纪初,长余辉得到了迅猛的发展。[2]
1.长余辉材料的种类
1.1硫化物长余辉发光材料
长余辉材料的第一代是硫化物,如碱土硫化物、硫化锌等。最具代表性的是发光颜色为黄绿色的ZnS:Cu系列、发光颜色为蓝色的CaS:Bi系列和发光颜色为红色的CaS:Eu系列。硫化物长余辉发光材料的突出优点是体色鲜艳、发光颜色多样、弱光下吸光速度快;但是硫化物长余辉材料存在着明显的缺点,如余辉亮度低、余辉时间短、化学稳定性差、易潮解,不能用于室外:而且生产过程对环境污染大。其最大缺点是不耐紫外线,在紫外线照射下会逐渐发黑,极大地限制了其使用范围。经逐步完善,在加入Co、Er等激活剂后,该材料的余辉时间由原来的200min延长至约500min,但放射性元素的加入对人身健康和环境都造成危害因此材料的使用受到极大的限制。[1] 1.2铝酸盐长余辉发光材料
自从1993年Matsuzawa等合成了共掺Dy的SrAl2O4:Eu研究发现其余辉衰减时间长达2000min。随后,人们有相继开发了一系列稀土激活的铝酸盐长余辉材料,如蓝色CaAl2O4:Eu,Nd和蓝绿色Sr4Al14O25:Eu,Dy。铝酸盐的长余辉材料,其激活剂主要是Eu,余
晖发光颜色主要集中于蓝绿光波长范围。时至今日,虽然铝酸盐的耐水性不是很好,铝酸盐体系长余辉材SrAl2O4:Eu,DySr4Al14O25:Eu,Dy仍以获得了巨大的商业应用,是现阶段主要的长余辉材料的研究和应用关注材料。
1.3硅酸盐长余辉发光材料
采用硅酸盐为基质的长余辉材料,由于硅酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性,同时原料SiO2廉价、易得,近些年来越来越受人们重视,并且这种硅酸盐材料广泛应用于照明及显示领域。自从1975年日本首先开发出硅酸盐长余辉材料Zn2SiO4:Mn,As,其余辉时间为30min。
此后,多种硅酸盐的长余辉材料也相继被开发,如Sr2MgSi2O7:Eu,Dy、Ca2MgSi2O7:Eu,Dy、MgSiO3:Mn,Eu,Dy。硅酸盐基质长余辉材料中的主要激活剂为Eu2+,其发光颜色仍集中于蓝绿光,虽然也有红光的硅酸盐长余辉材料报道。余辉性能较好的是Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7和Ca2MgSi2O7,其余辉持续时间大于20h。此外,在Mn, Eu,Dy三元素共掺杂的MgSiO3中观察到了红色长余辉现象。硅酸盐体系长余辉材料在耐水性方面具有铝酸盐体系无法比拟的优势,但其性能较铝酸盐差。[2]
1.4稀土长余辉发光材料
20世纪90 年代以来, 为了发展更优良的长余辉发光材料, 人们尝试使用稀土, 成功开发了二价铕和其他稀土离子掺杂的绿色、蓝绿色及蓝色长余辉发光材料。目前商用的蓝色长余辉发光材料是铕、镝
激发的铝酸钙(CaAl2O4∶Eu , Dy), 绿色长余辉发光材料是铕、镝激发的铝酸锶(SrAl2O4∶Eu , Dy), 其发光强度、余辉亮度及余辉时间均超过传统的碱土金属硫化物发光材料, 而且在空气中的化学稳定性比硫化物优良, 但缺点是浸泡在水中容易发生分解。[3]
1.5其他
除了上述的几大类长余辉材料外,还有Pr掺杂的钛酸盐CaTiO3: Pr, Al。截止目前,长余辉发光现象在氧化体系中被广泛研究,值得注意的是,含氯氧化物Ca8Zn ( SiO4 ) 4Cl2:Eu,含氮化物Ca2Si5N8:Eu 中也有长余辉现象。
基质形态的不同,对长余辉材料的发光性能和应用特性有着不同的影响。近年来出现了对于玻璃、单晶[4~6]、薄膜[7]和陶瓷[8~10]等不同形态的长余辉材料。玻璃均匀、透明、稳定性好、各向同性、易于制成各种不同形状的产品, 如玻璃纤维和大尺寸玻璃板,而且玻璃中可以掺杂较高浓度的稀土激活离子,所以玻璃就成为稀土长余辉发光材料的良好基质材料。同时,现代信息产业中许多关键的光电子元件,如放大器件、存储显示器件等都是由具有特殊光学功能的玻璃制成。因此,对长余辉玻璃的研究,不但从弱光照明、指示和工艺品等长余辉材料的传统应用的角度考虑是必要的,而且对于探寻新型光电材料有着巨大的潜在价值。长余辉发光玻璃有望应用于激光、光学放大器、光通讯、光存储、光显示等诸多领域。
1998 年Qiu 等[11,12]首先报道了Eu2+,Dy3+共掺杂的碱土硼铝酸盐玻璃和硅铝酸盐玻璃的长余辉现象。苏锵等人[13]研制出了硼
硅锌红色、绿色、黄色稀土长余辉玻璃,用光源照射10 min 后,红色稀土长余辉玻璃的余辉时间可达10 h 左右, 而绿色和黄色稀土长余辉玻璃的余辉时间更是长达72 h。目前研究长余辉玻璃的主要有日本的K.Hirao[14],邱建荣等[11,12],Hosono等[15],国内的中科院长春应化所[13]、长春理工大学[16]、暨南大学[17]等。
对于不同基质形态长余辉发光材料的研究,不仅可以扩展长余辉材料的传统应用,还能为寻找新型的光电材料和器件提供可能。2.长余辉材料制备方法
目前长余辉发光材料的合成方法主要有高温固相法[18]、化学共沉淀法[19]、溶胶凝胶法[20]、微波合成法[21]、燃烧法[22]、水热(溶剂)合成法[23]、微乳液法、喷雾热解法、爆轰法等。
2.1高温固相法
采用高温固相反应法制备长余辉材料是较为传统的方法,此方法应用较广。一般来讲,固相反应的一般操作是以固态粉末为原料。将达到要求纯度的原料按一定比例称量,并加入一定量助熔剂充分混和磨匀,然后在一定的条件下(温度、气氛、时间等)进行灼烧。按发光材料的化学计量比精确配方,置于高温电阻炉内在一定的保护气氛围或还原氛围中900℃~1450℃灼烧2h-5h即成。灼烧工艺、助溶剂和掺杂离子的种类及配比率等都对长余辉发光材料的结构和发光性能都有着显著地影响。[24]
由于高温固相法的反应条件控制、还原剂使用、助熔剂选择和原料配制方面都日趋优化,生产工艺成熟,因而被得到广泛应用。例如: