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蓄光型自發光材料的應用與發展

編輯:山東照明學會關鍵字: 蓄光型自發光材料 發布日期:2018-06-13 瀏覽: 次
  開發新型能源和節約能源已成為當今世界人們的共同需求,隨著光電技術的日趨成熟,許多國家都把研究的重點轉向如何實現材料的光—光轉換,即蓄光,然后發光。
  蓄光型自發光材料的出現為光電行業帶來了新的曙光,蓄光型自發光材料是一類吸收了激發光能并儲存起來,光激發停止后,再把儲存的能量以光的形式慢慢釋放出來,并可持續幾個甚至十幾個小時的發光材料。這種吸收光-儲存-再發光,并可無限重復的過程和蓄電池的充電-放電-再充電-再放電的反復重復是相似的,所以稱為蓄光型自發光材料。
  蓄光型自發光材料可分為三個種類。一是硫化物系列蓄光型自發光材料。目前依舊有實用價值的材料有:發光顏色為黃綠色的硫化鋅一銅系列、發光顏色為藍色的硫化鈣一鉍系列、發光顏色為紅色的硫化鈣一銪系列;二是鋁酸鹽體系蓄光型自發光材料。具有發光效率高,化學穩定性好的特點。目前達到實用化程度的材料有:發光顏色為藍紫色的鋁酸鈣-銪、釹,發光顏色為黃綠色的鋁酸鍶-銪、鏑;三是硅酸鹽體系蓄光型自發光材料。這是根據鋁酸鹽體系蓄光型自發光材料尚存在耐水性稍差,發光色較單一,對原材料純度要求高,生產成本高等缺點,而開發出來的耐水性好、紫外輻照性穩定、發光色多樣、余輝亮度較高、余輝時間較長的新型自發光材料。目前研制的銪、鏑激活的焦硅酸鹽藍色材料,其發光性能也優于銪、釹激活的鋁酸鹽藍色發光材料。但總體來說,硅酸鹽體系的發光性能尚未達到鋁酸鹽體系的水平,已達到應用水平的只有焦硅酸鹽體系,含鎂的正硅酸鹽性能尚未得到應用。
  蓄光型自發光材料通過吸收各種可見光實現發光功能,對陽光和燈光具有很強的吸收能力,產品可反復吸光,一次建設,至少可以使用30年以上,且呈現良好的弱光照明,具有標志、標識及美化亮化的功能,在黑暗中為警戒警示、緊急逃生、避險提供指引。
  早期的自發光材料,可以追溯到居里夫人發現的鐳元素,這時的自發光材料可以稱之為第一代自發光材料,具有一定的輻射性。第二代自發光材料—即傳統的硫化物熒光材料,由于其對人體具有一定的毒害性、放射性,以及發光亮度低和持續時間短等缺點,而使其應用領域受到很大的局限。第三代蓄光型自發光材料于90年代在我國問世,與前兩代自發光材料相比,這種材料具有無毒、無放射性等顯著優點。
  這種材料的發光機理是一種微觀的物理過程,由于稀土材料結構的特點:原子的外層電子具有在光照情況下,從低能級躍遷到高能級,并落入結構電子陷阱,從而蓄光,而在黑暗中電子又可以從高能級恢復到低級級,從而發光。當更多這樣的光球星星般飛翔在夜空,我們的生活將會更加明亮。
  這些色彩繽紛、五顏六色的發光材料。它的杰出特點是:白天吸收儲存各種可見光,如日光、熒光、燈光、紫外光等雜散光,10-20分鐘后,可實現自發光功能,在暗處持續發光12小時以上,其發光強度和持續時間是傳統發光材料的30-50倍,且穩定性、耐候性優良,徹底改變了傳統自發光材料在應用中的不足。
這種粉末發光材料還可以作為添加劑均勻地分布于各種介質中,制成發光涂料、發光油漆、發光陶瓷、發光工藝品、發光油墨、發光塑料、發光膜板、發光安全標志、發光纖維、發光紙等產品。在建筑裝潢、交通運輸、軍事領域、消防應急、日常家居生活、低度照明等領域具有廣泛的應用空間。它可以使傳統產品增添新的功能,提高產品的價值。 
  由于各種公共場所的建筑結構越來越復雜,如何在緊急事故發生時有效疏散人員,成為世界各國安全和技術專家急待解決的問題。由于以電力為主導的疏散系統性能無法確保其穩定性,而自發光材料不需其他能源供應就能夠在黑暗中自發光的性質使其能夠發揮無可替代的作用。比如,2000年洛陽的大火,由于緊急疏散指示燈在1分鐘后便熄滅,導致傷亡人數成倍增加。而2001年的“9?11”事件,由于世貿大廈采用的自發光緊急疏散系統,為人群的疏散逃生指引了方向,大大減少了人員的傷亡。
  目前,多數發達國家均已通過立法,規定建筑中必須使用新型環保自發光產品。在德國法蘭克福機場,法國戴高樂機場,德國電信大樓,歐洲空中客車和美國波音、麥道飛機,英國倫敦地鐵等眾多建筑和交通設施中,新型自發光材料已經得到廣泛應用。
  發光纖維作為一種新興的纖維材料,已經被制成發光繩、發光布等發光制品,目前已經在軍隊、消防、海上運輸、漁業捕撈和日常生活等行業廣泛應用。例如海上捕撈業利用魚類的趨光性,用發光纖維制成漁網、漁繩,可以大大提高捕魚量,從而獲取較高的經濟效益和生產效率。
  自發光材料更可用來裝飾人們的生活。用發光陶瓷、發光涂料進行建筑裝飾,不僅可以維持夜間的低亮度照明,更可為房間營造出一幅如夢如幻的景色,在自發光材料的點綴下,我們的生活將會更加明亮和多彩。
  近期夜光地磚技術已經成熟,夜光地磚無毒、無害、無任何放射性元素,機械強度高、耐磨性能好、防腐蝕性能優越,適合各種使用環境,一次蓄光后,在黑暗中可持續發光10小時以上,使用壽命長達30 年以上,為城市標識、廣場、步道、人行通道、過街天橋的夜間光環境建設增加了新的選擇。
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