基于長余輝發光材料的消防安全標志技術

邢 玉 凱

(晉城市消防支隊城區大隊，山西 晉城 048000)

基于長余輝發光材料的消防安全標志技術

邢 玉 凱

(晉城市消防支隊城區大隊，山西 晉城 048000)

介紹了長余輝發光材料的特點和發光機理，通過在film上涂覆一層長余輝發光材料，可使film在暗室情況下具有較好的可視效果，應用于消防標志技術，將滿足現代建筑規模化、高層化、復雜化以及臨時建筑、特殊建筑的生命安全防災體系要求。

film，長余輝，發光材料，消防安全標志

隨著建筑的規模化、高層化、復雜化及多功能化發展，以及臨時建筑、特殊建筑的增多，保障人民的生命安全防災體系面臨新挑戰。以近幾年火災亡人事故為例，往往發生火災后造成人員被困傷亡的基本是依靠外力滅火防災，而事實更應注重確保在火災發生后主動及時地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡。因此具有安裝便捷、易彎曲、發光效果好、非線路供電的智能型疏散指示標志和安全出口標志等消防安全標志成為現在市場的需求，以構造現代建筑的生命安全防災體系。

1 長余輝發光材料

長余輝發光材料簡稱長余輝材料，又被稱作夜光材料、蓄光型發光材料，其本質上是一種光致發光材料。它不消耗電能，是一類能夠吸收如可見光，紫外光，X-ray等，并在激發停止后仍可繼續發光的物質，通過把吸收的可見光，紫外光，X-ray等儲存起來，然后在較暗的環境中發出明亮可辨的可見光，從而實現照明功能，起到指示照明的作用，屬于“綠色”發光材料。

關于長余輝材料的發光機理，一般認為缺陷是導致長余輝產生的直接原因，缺陷可以俘獲激發態的電子，被俘獲的電子能在室溫下逃逸出來，并與空穴或激活離子復合，從而產生長余輝發光，但是這個過程十分復雜，到目前為止還沒有非常有效的手段來加以表征和分析[1]。

長余輝發光材料共有兩個重要指標，一個是激發光源關閉時的亮度值，即初始亮度；另一個是發光在人眼可視的亮度范圍內持續的時間，即余輝時間。嚴格地說，理論值0.32 mcd/m2是人眼可視值，在這種情況下，可視距離要求非常近，或者要求發光標志非常大；其次需要人在暗室中呆上一定的時間才能辨別出其光亮[2]。所以在消防安全領域實際應用中，各規范、標準組織把0.32 mcd/m2作為最低發光值[3]。

長余輝發光材料發光值不小于0.32 mcd/m2的有效時間為余輝時間，表1為一些常見的長余輝材料。

表1 一些常見的長余輝材料及余輝時間

目前研究長余輝發光材料在藍綠色發光材料方面有進展，余輝時間長，其他顏色的長余輝發光材料研究進展和應用相對緩慢。目前，已知余輝時間最長的綠色長余輝發光材料是SrAl2O4:Eu2+,Dy3+，藍色長余輝發光材料是CaAl2O4：Eu2+，Nd3+[4],其中SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的余輝時間可達60 h以上，有著廣泛的應用前景。

因此，我們可以利用長余輝發光材料自身發光的特點，設計一種不需要電源，不需要布線的便捷式消防安全標志，以滿足臨時建筑、特殊建筑的要求，適用于現代建筑，確保人民的生命安全。

2 基于長余輝發光材料的消防安全標志結構原理

長余輝發光材料是一種新型的自發光材料，具有發光亮度高，余輝時間長，穩定性好等優點，將長余輝發光材料進行包膜涂覆以后置于film表面后，可以使film在暗室環境下也有較好的顯示效果(見圖1)。本技術原理即是在film上涂覆長余輝發光材料，下面以鋁酸鹽長余輝發光材料為例在film上涂覆進行詳細說明。

鋁酸鹽是一類成熟的發光材料，如SrAl2O4:Eu2+,Dy3+是一種發綠光長余輝發光材料，進行紫外線照射或自然光照射后，撤掉光源，發光余輝時間完全滿足實用需求。將SrAl2O4:Eu2+,Dy3+長余輝發光粉進行包覆以后(防止其水解)，按照消防安全標志的要求均勻涂覆在EPD film上。涂覆密度不能太大，以防止完全遮擋住film薄膜，在自然光下，不影響film可視效果和內容，同時發光材料反射自然光顯示標志內容，當將film移入暗室以后，長余輝發光材料緩慢釋放在自然光下吸收的能量，進行發光顯示標志內容，同時film信息在余輝光下進行可視。

長余輝發光粉的涂覆在EPD film上還可以將電子粉末與長余輝發光材料按一定的比例混合，在制備EPD film時直接將長余輝發光材料與film合為一層，這樣用途將更為廣泛。

第一步：將一定量的正硅酸乙酯溶液(以SiO2含量計)溶于乙醇和去離子水中，用酸或者堿調節混合溶液的pH值，加熱攪拌，使之生成透明的正硅酸乙酯溶膠。

第二步：將長余輝發光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+浸入正硅酸乙酯溶膠中，待發光粉膨脹疏松，正硅酸乙酯成為凝膠時，停止加熱。

第三步：把包覆好的混合物過濾放在烘干箱烘干。

第四步：經清洗干燥后得到用SiO2包覆好的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+長余輝發光粉。

第五步：將包覆好的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+與正負帶電粒子混合進行乳化聚合成微囊膜顆粒，將微囊顆粒與適合印刷的載體均勻混合，形成漿狀物，混合的載體可以為UV膠，熱膠或水膠。

第六步：以印刷的方式將漿狀物涂步在film材上，便制成長余輝發光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+混合的EPD film。

通過上述方法我們可以得到具有低功耗，可折疊彎曲，畫面顯示細膩，可視角寬，與數字化信息技術緊密結合，信息容量大，可循環多次使用，不需要電源或低耗電的，能夠顯示與周圍環境相一致的智能化的消防安全標志，以滿足臨時建筑、特殊建筑的要求，適用于現代建筑，確保人民的生命安全。

3 結語

基于長余輝發光材料的消防安全標志結構具有安裝便捷、易彎曲、發光效果好，能夠應對并滿足現代建筑規模化、高層化、復雜化以及臨時建筑、特殊建筑的生命安全防災體系的要求，在火災發生后能夠有效并主動及時地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡，盡管目前還沒有開發，但其具有潛在的應用價值。

[1] 劉應亮，雷炳富，鄺金勇.長余輝發光材料研究進展[J].無機化學學報，2009,25(8)：12-13.

[2] 李艷琴.Eu2+激活的多色長余輝材料的合成及其發光特性研究[D].蘭州：蘭州大學,2011.

[3] 李成宇，蘇 鏘，邱建榮.長余輝發光材料研究進展[J].發光學報，2003,24(1)：21-25.

[4] 張太中，張俊英.無機光致發光材料及應用[M].北京：化學工業出版社,2005.

The fire safety sign technology based on long afterglow luminescent material

Xing Yukai

(CityBrigade,JinchengFireBrigade,Jincheng048000,China)

This paper introduced the characteristics and luminescence mechanism of long afterglow materials, through coated with a layer of long afterglow luminescent material in film, could make film had better visual effect in the darkroom conditions, application of fire sign technology, will meet the life safety disaster prevention system requirements of modern architecture large-scale, high-rise, complex and temporary buildings,special buildings.

film, long afterglow, luminescent material, fire safety sign

1009-6825(2017)22-0235-02

2017-05-26

邢玉凱(1985- )，男，碩士，助理工程師

TU998

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