紅色長余輝發光材料在發光陶瓷上的應用

謝 婷，馬喜寧，周紅麗，王永鵬

（寧夏理工工學院，寧夏 石嘴山 753000）

以往，發光陶瓷主要是通過對陶瓷釉的使用來進行的。陶瓷釉是陶瓷制品表面上一種很薄的玻璃材質，他對提高陶瓷制品的質感、裝飾作用非常的強。而發光陶瓷主要是通過在陶瓷釉中添加一種具有發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光粉。但是這些物質具有一定的缺點，如發光強度比較低，發光余輝時間不長、并且化學性質也不夠穩定。為了更好的讓發光余輝時間加長，會在長余輝發光材料中添加一些具有放射性質的元素，而這種元素會對人的身體和環境產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光材料被新型的稀土離子激活，其性能越來越穩定，并且研究人員把這種新型的堿土鋁酸鹽長余輝發光材料應用到陶瓷行業。針對紅色長余輝發光材料進行了研究，通過對不同體系的長余輝發光材料和基礎性陶瓷釉進行結合，實現了紅色長余輝發光材料在陶瓷制品中的應用。

1 長余輝發光材料的機理

現階段，針對長余輝發光材料的機理研究并沒有形成統一的解釋，不同的學者有不同的看法。而最為常用的長余輝發光材料的機理主要是把具有激活性質的材料和基質進行結合，并且在禁帶中接近導帶位置的地方形成一種雜質能級，并對導帶運動中的電子進行控制，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，電子轉化成激發狀態；如果電子直接返回到基態能級就會出現短時間的發光現象；而如果電子的能量可以被完全的激發出來，就可以通過導帶傳送和發光中心產生作用，實現長時間的發光，這也就是本文所說的長余輝。

余輝發光的長短和被控制的電子的數量和電子的能量有著非常緊密的關系，電子數量越多發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。

長余輝發光材料有兩種，一種是自發性長余輝發光材料，另外一種是蓄能型長余輝發光材料。自發光型長余輝發光材料還被稱為是永久性發光材料，這種材料是不需要借助任何外界的因素進行發光的，是根據自身中含有的放射性同位素在蛻變中發出的粒子來實現的。而蓄能型長余輝發光材料主要是通過對太陽光、紫外線燈一些光源散發出來的光，進行吸收和儲備，在通過自身的能量裝換來實現發光效果，這種長余輝發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 紅色長余輝發光釉的制備

2.1 燒成溫度

發光釉的燒成溫度有一定的范圍，并且這個范圍并不大。發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。因此把控好發光釉的燒成溫度對發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光釉才更加的有光澤，并且紅色發光釉的燒制溫度也是在800℃左右。CaS：Eu2+熒光粉的發光釉發光性能比較好，亮度也非常高。但是Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+發光釉的亮度降低的速度要慢于CaS：Eu2+發光釉，這就說明兩者相比較來說，Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+具有更好的穩定性。

2.2 紅色長余輝發光釉的形成

紅色長余輝發光釉的形成需要具備多種條件。首先紅色長余輝發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。另外在紅色發光釉的亮度和時間方面，CaS：Eu2+發光釉的發光性能要高于Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+發光釉。

3 紅色長余輝發光材料在發光陶瓷上的應用

3.1 金屬硫化物系列長余輝發光材料

現階段，在發光陶瓷制品中應用最為廣泛的一種長余輝發光材料就是金屬硫化組合物，他是一種比較重要的無機發光材料。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。而且這些化和物質是很多過渡元素反光激活劑的主要材料，也是目前應用最為廣泛的金屬硫化物系列長余輝發光材料。而比較純的硫化鋅之所以會發光，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，激活劑的位置就發生變化，并且這些變化并不會出現相互的排斥，甚至有可能同時存在。而把金屬硫化物長余輝發光材料和陶瓷中的陶瓷釉進行融合，并進行高溫燒制，就會形成發光陶瓷。

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

3.2 稀土離子長余輝發光材料

隨著社會的發展和進步，人們的生活方式也發生了很大的變化，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，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，一旦發生危險性的事件和災難，怎樣在最短的時間內逃生成為人們重點關注的問題。解決這一問題的主要就是加強對疏散指示標識的合理應用，這也是國內外學者們一致在重點研究的內容。以硫化鋅為主的傳統的長余輝發光材料，無論是在發光時間、發光程度和耐光性等方面都有著一定的缺點，并且因為其具有一定的放射性，所以會對人體和環境產生一些有害物質，讓人們開始了對新的長余輝發光材料的研究。其中，稀土鋁酸鹽、硅酸鹽等長余輝發光材料的出現有效的彌補了硫化鋅長余輝發光材料的缺點。其發光亮度和持續時間是硫化鋅長余輝發光材料的50倍以上，并且還具有可以反復使用的特點，他的出現時以高效續光型發光材料為主的。近些年隨著這種長余輝發光材料的不斷完善，并應用到各行各業中。在陶瓷制品中陶瓷材料有著更為突出的優勢，如強度高、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。而長余輝發光材料和陶瓷的有效結合形成了發光陶瓷，并且讓陶瓷具有了發光的功能，并且讓陶瓷的使用范圍更加的廣泛。

4 結語

長期以來，針對紅色長余輝發光材料的研究非常多，但是一直沒有取得比較好的成效。并且在長余輝發光材料在陶瓷制品中應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，這種方法的應用工藝比較簡單，但是主要的發光顏色以藍綠色為主。而紅色長余輝發光材料在發光陶瓷中的應用研究并不多，為了了解到紅色長余輝發光材料在發光陶瓷中的應用情況。本文以此為對象，進行了分析和研究，發現紅色長余輝發光材料和陶瓷制品的結合，形成了紅色發光陶瓷，而這種發光陶瓷不僅有了陶瓷的耐火性、耐高溫性和耐水性等特點，同時最為突出的一個特點就是陶瓷具有了紅色發光性。