紅色長余輝發(fā)光材料在發(fā)光陶瓷上的應(yīng)用

謝 婷，馬喜寧，周紅麗，王永鵬

（寧夏理工工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

以往，發(fā)光陶瓷主要是通過對陶瓷釉的使用來進(jìn)行的。陶瓷釉是陶瓷制品表面上一種很薄的玻璃材質(zhì)，他對提高陶瓷制品的質(zhì)感、裝飾作用非常的強(qiáng)。而發(fā)光陶瓷主要是通過在陶瓷釉中添加一種具有發(fā)光作用的重金屬離子或者是稀土離子來讓硫化鋅或者是堿土性金屬硫化物的長余輝發(fā)光粉。但是這些物質(zhì)具有一定的缺點(diǎn)，如發(fā)光強(qiáng)度比較低，發(fā)光余輝時間不長、并且化學(xué)性質(zhì)也不夠穩(wěn)定。為了更好的讓發(fā)光余輝時間加長，會在長余輝發(fā)光材料中添加一些具有放射性質(zhì)的元素，而這種元素會對人的身體和環(huán)境產(chǎn)生非常大的損壞作用。并且陶瓷釉這種陶瓷釉料的燒制溫度一般都比較高，在800℃以上，因此這種發(fā)光陶瓷一直沒有被制成成品在市面上的銷售，并且還處在研究階段[1]。但是隨著堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料被新型的稀土離子激活，其性能越來越穩(wěn)定，并且研究人員把這種新型的堿土鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料應(yīng)用到陶瓷行業(yè)。針對紅色長余輝發(fā)光材料進(jìn)行了研究，通過對不同體系的長余輝發(fā)光材料和基礎(chǔ)性陶瓷釉進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)了紅色長余輝發(fā)光材料在陶瓷制品中的應(yīng)用。

1 長余輝發(fā)光材料的機(jī)理

現(xiàn)階段，針對長余輝發(fā)光材料的機(jī)理研究并沒有形成統(tǒng)一的解釋，不同的學(xué)者有不同的看法。而最為常用的長余輝發(fā)光材料的機(jī)理主要是把具有激活性質(zhì)的材料和基質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，并且在禁帶中接近導(dǎo)帶位置的地方形成一種雜質(zhì)能級，并對導(dǎo)帶運(yùn)動中的電子進(jìn)行控制，這樣電子保持的時間就比較的長，并且可以在外力的作用下釋放出其自身的能量；之后在光子的作用下，電子轉(zhuǎn)化成激發(fā)狀態(tài)；如果電子直接返回到基態(tài)能級就會出現(xiàn)短時間的發(fā)光現(xiàn)象；而如果電子的能量可以被完全的激發(fā)出來，就可以通過導(dǎo)帶傳送和發(fā)光中心產(chǎn)生作用，實現(xiàn)長時間的發(fā)光，這也就是本文所說的長余輝。

余輝發(fā)光的長短和被控制的電子的數(shù)量和電子的能量有著非常緊密的關(guān)系，電子數(shù)量越多發(fā)光余暉的時間就越長，電子獲得的能量越多，余暉的時間也會越長，但是如果被控制的電子釋放出其全部能量的時候，余輝的時間就不會延長。

長余輝發(fā)光材料有兩種，一種是自發(fā)性長余輝發(fā)光材料，另外一種是蓄能型長余輝發(fā)光材料。自發(fā)光型長余輝發(fā)光材料還被稱為是永久性發(fā)光材料，這種材料是不需要借助任何外界的因素進(jìn)行發(fā)光的，是根據(jù)自身中含有的放射性同位素在蛻變中發(fā)出的粒子來實現(xiàn)的。而蓄能型長余輝發(fā)光材料主要是通過對太陽光、紫外線燈一些光源散發(fā)出來的光，進(jìn)行吸收和儲備，在通過自身的能量裝換來實現(xiàn)發(fā)光效果，這種長余輝發(fā)光材料的時間也比較的長，但是和前一種相比就會有一些不足之處[2]。

2 紅色長余輝發(fā)光釉的制備

2.1 燒成溫度

發(fā)光釉的燒成溫度有一定的范圍，并且這個范圍并不大。發(fā)光釉的燒成溫度不能太低，也不能過高，如果太低不能形成釉，但是如果太高，釉面會起泡。因此把控好發(fā)光釉的燒成溫度對發(fā)光釉的形成有著決定性的影響。這個溫度一般是在780℃～850℃，這個溫度中燒成的發(fā)光釉才更加的有光澤，并且紅色發(fā)光釉的燒制溫度也是在800℃左右。CaS：Eu2+熒光粉的發(fā)光釉發(fā)光性能比較好，亮度也非常高。但是Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+發(fā)光釉的亮度降低的速度要慢于CaS：Eu2+發(fā)光釉，這就說明兩者相比較來說，Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+具有更好的穩(wěn)定性。

2.2 紅色長余輝發(fā)光釉的形成

紅色長余輝發(fā)光釉的形成需要具備多種條件。首先紅色長余輝發(fā)光釉的燒制溫度和時間都有一定的限制，溫度需要控制在800℃左右，并且燒制的時間需要控制在10min左右。另外在紅色發(fā)光釉的亮度和時間方面，CaS：Eu2+發(fā)光釉的發(fā)光性能要高于Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+發(fā)光釉。

3 紅色長余輝發(fā)光材料在發(fā)光陶瓷上的應(yīng)用

3.1 金屬硫化物系列長余輝發(fā)光材料

現(xiàn)階段，在發(fā)光陶瓷制品中應(yīng)用最為廣泛的一種長余輝發(fā)光材料就是金屬硫化組合物，他是一種比較重要的無機(jī)發(fā)光材料。金屬硫化物主要包括了鈣、鎘、鋅、錳等金屬離子，同時還包括了氧、硫、硒等陰性離子。而且這些化和物質(zhì)是很多過渡元素反光激活劑的主要材料，也是目前應(yīng)用最為廣泛的金屬硫化物系列長余輝發(fā)光材料。而比較純的硫化鋅之所以會發(fā)光，主要是因為硫和鋅離子兩者之間的比例差距非常的大。在和激活劑喜愛那個碰撞之后，激活劑的位置就發(fā)生變化，并且這些變化并不會出現(xiàn)相互的排斥，甚至有可能同時存在。而把金屬硫化物長余輝發(fā)光材料和陶瓷中的陶瓷釉進(jìn)行融合，并進(jìn)行高溫?zé)?，就會形成發(fā)光陶瓷。

在以前金屬硫化物長余輝發(fā)光材料主要是和放射性的元素進(jìn)行融合來實現(xiàn)發(fā)光的，到那時因為放射性的物質(zhì)具有一定的危害性并且價格比較的昂貴，因此現(xiàn)階段針對紅色長余輝發(fā)光材料的研究主要是針對蓄光型材料進(jìn)行研究的，而主要的做法是通過融合一些稀土離子來實現(xiàn)長余輝的發(fā)光時間，這種材料的研究更加適合紅色長余輝發(fā)光材料在發(fā)光陶瓷中的應(yīng)用[3]。

3.2 稀土離子長余輝發(fā)光材料

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活方式也發(fā)生了很大的變化，如在人們的作息時間方面，越來越多的人更加喜歡夜生活。另外，隨著地下建筑和高層建筑的出現(xiàn)，安全隱患越來越多，同時人們的安全隱患意識也在逐漸的提高，一旦發(fā)生危險性的事件和災(zāi)難，怎樣在最短的時間內(nèi)逃生成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。解決這一問題的主要就是加強(qiáng)對疏散指示標(biāo)識的合理應(yīng)用，這也是國內(nèi)外學(xué)者們一致在重點(diǎn)研究的內(nèi)容。以硫化鋅為主的傳統(tǒng)的長余輝發(fā)光材料，無論是在發(fā)光時間、發(fā)光程度和耐光性等方面都有著一定的缺點(diǎn)，并且因為其具有一定的放射性，所以會對人體和環(huán)境產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，讓人們開始了對新的長余輝發(fā)光材料的研究。其中，稀土鋁酸鹽、硅酸鹽等長余輝發(fā)光材料的出現(xiàn)有效的彌補(bǔ)了硫化鋅長余輝發(fā)光材料的缺點(diǎn)。其發(fā)光亮度和持續(xù)時間是硫化鋅長余輝發(fā)光材料的50倍以上，并且還具有可以反復(fù)使用的特點(diǎn)，他的出現(xiàn)時以高效續(xù)光型發(fā)光材料為主的。近些年隨著這種長余輝發(fā)光材料的不斷完善，并應(yīng)用到各行各業(yè)中。在陶瓷制品中陶瓷材料有著更為突出的優(yōu)勢，如強(qiáng)度高、耐火性好、表面光滑、容易清洗、使用壽命比較長、耐熱性能比較好等。而長余輝發(fā)光材料和陶瓷的有效結(jié)合形成了發(fā)光陶瓷，并且讓陶瓷具有了發(fā)光的功能，并且讓陶瓷的使用范圍更加的廣泛。

4 結(jié)語

長期以來，針對紅色長余輝發(fā)光材料的研究非常多，但是一直沒有取得比較好的成效。并且在長余輝發(fā)光材料在陶瓷制品中應(yīng)用方面主要研究方向是以鋁酸鹽體系和硅酸鹽體系為主的研究，這種方法的應(yīng)用工藝比較簡單，但是主要的發(fā)光顏色以藍(lán)綠色為主。而紅色長余輝發(fā)光材料在發(fā)光陶瓷中的應(yīng)用研究并不多，為了了解到紅色長余輝發(fā)光材料在發(fā)光陶瓷中的應(yīng)用情況。本文以此為對象，進(jìn)行了分析和研究，發(fā)現(xiàn)紅色長余輝發(fā)光材料和陶瓷制品的結(jié)合，形成了紅色發(fā)光陶瓷，而這種發(fā)光陶瓷不僅有了陶瓷的耐火性、耐高溫性和耐水性等特點(diǎn)，同時最為突出的一個特點(diǎn)就是陶瓷具有了紅色發(fā)光性。