[發明專利]一種氮氧化物彈性應力發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011242619.5
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112340712B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 莊逸熙;李武輝;林飛燕;陳昌健;周天亮;解榮軍
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01B21/082
• 分類號: C01B21/082;C09K11/79
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種氮氧化物彈性應力發光材料及其制備方法，所述氮氧化物彈性應力發光材料Y_2?xSi₃O₃N₄:Re_x(Re＝Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb)，其中x表示摩爾百分含量，0x0.5；上述氮氧化物彈性應力發光材料的制備方法：(1)按照元素摩爾配比分別稱取一定量的原料；(2)將稱取的原料研磨均勻后，在保護氣氛下焙燒；(3)將焙燒后的樣品取出，進行研磨后得到上述氮氧化物彈性應力發光材料。本發明的彈性應力發光材料具備優良的應力發光特性，其發光波長可調，發光效率高，在結構探傷、電子簽名系統、電子皮膚等涉及動態機械力變化監測等領域具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及無機發光材料領域，尤其涉及一種氮氧化物彈性應力發光材料及其制備方法。

背景技術

應力發光(Mechanoluminescence，簡稱ML)指的是以機械力作為激發源產生發光的現象，具備應力發光性質的材料稱為應力發光材料。應力發光材料分為破壞性應力發光材料和非破壞性應力發光材料，非破壞性應力發光材料又分為可自恢復的彈性應力發光材料和不可自恢復的塑性應力發光材料。應力發光材料獨特的能量轉換方式使其具有廣闊的應用前景。

應力發光材料由于其在無損探傷、可重復的實時應力檢測等領域具有重要應用潛力而受到廣泛的研究。人們對其發光機理、材料組成和結構特征做了大量的研究工作，開發出多種應力發光材料。然而，目前已報道的多數應力發光材料都屬于破壞性材料，難以在實際場景中得到廣泛應用。目前具有明顯應用潛力的應力發光材料都是彈性應力發光材料，主要包括以下幾種：SrAl₂O₄:Eu²⁺(綠光)、ZnS:Mn²⁺(黃光)；ZnS:Cu(藍綠光)、CaZnOS:Mn²⁺(紅光)等。上述幾種材料的發光波長僅限于可見波段，開發具有更長波段特別是近紅外應力發光材料對于其在生物體內應力傳感、可穿戴設備等應用具有重要意義。同時，上述幾種材料的化學穩定性普遍較差，急需開發能夠應用于高溫、高濕環境中的高穩定性彈性應力發光材料新體系。

當前，彈性應力發光材料的研究仍存在許多問題：(1)無需預激發的彈性應力發光材料的種類較少；(2)已知的彈性應力發光材料的發光強度較低，難以滿足實際應用需求；(3)彈性應力發光材料的發光機理尚未研究清楚，新型彈性應力發光材料的開發設計依然存在挑戰。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種氮氧化物彈性應力發光材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氮氧化物彈性應力發光材料，所述氮氧化物彈性應力發光材料的化學通式為Y_2-xSi₃O₃N₄:Re_x，其中Re包括稀土離子Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一種或多種，x表示摩爾百分含量，0x0.5。

所述氮氧化物彈性應力發光材料的晶體結構屬于四方晶系，空間群為

所述氮氧化物彈性應力發光材料組成中，0x0.05。

一種氮氧化物彈性應力發光材料的制備方法，包括以下步驟：

1)所述氮氧化物彈性應力發光材料Y_2-xSi₃O₃N₄:Re_x中，Y采用其氧化物或氮化物為原料，Si采用其氧化物或氮化物為原料，摻雜的稀土離子采用其氧化物或氮化物為原料，采用CaF₂、BaF₂或者SrF₂作為助熔劑，各元素按照其化學計量比稱取原料，研磨一段時間至混合均勻；