一种稀土离子掺杂BaSrGa4O8基应力发光材料及制备方法

本发明涉及应力发光材料，具体为一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料及制备方法。

背景技术：

1、随着光电探测技术和发光材料的快速发展，发光材料在传感、成像、能源、显示等各个领域表现出优异的发展前景。应力发光(ml)是指通过对材料进行拉伸、压缩、弯折、超声等力产生的发光行为，ml已经引起了越来越多国内外学者的研究兴趣，独特的发光性能使其广泛应用于可穿戴、力学性能评估、应力传感等领域，通过光发射来可视化机械应力对于检测结构损伤或材料疲劳具有显著优势。传统的应力发光材料以硫化锌、硫氧化物等的荧光粉为主要代表，通过掺杂不同稀土元素离子(tb3+、eu3+、dy3+等)和不同过渡金属元素离子(mn2+、cu2+、cu+等)实现了应力发光材料的颜色调控，大大拓宽了在显示、传感等领域的应用。

2、基于自恢复应力发光材料的发光特性以及应力发光光强与应力之间的定性关系，应力发光材料在多尺度结构的应力分布成像、力刺激驱动的新型光源和智能显示，以及基于应力发光的运动控制和生物成像等众多领域展现出广泛的应用前景。特别是在城市建筑安全管理方面，可对宏观基础设施(如高压容器、管道、桥梁等)不可见缺陷和裂缝的应力分布进行可视化监测。相对于传统的压电信号测量方法，应力发光方法不仅摆脱了导线的束缚，而且可实现大面积、高分辨率的可视化观测。但现有的自恢复应力发光材料仍不足，应力发光性能无法满足实际要求，例如现有广泛商用的应力发光粉末zns体系不符合绿色可持续发展的理念，铝酸锶体系容易潮解，受环境影响比较大，并且许多应力发光材料需要重复紫外辐射才能实现应力发光，应用范围狭窄。

3、为进一步探索优异的应力发光材料，扩宽应用前景，对应力发光机理进行更深层次的研究，基于此，本发明从制备流程简单化、反应原料节省化、应力发光性能优异三个方面出发进行考虑，针对碱土镓酸盐基应力发光材料进行探索，通过掺杂改性，展现出良好的应力发光性能。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料及制备方法，采用高温固相法制备应力发光材料basrga4o8：x m，制备的过程无需真空惰性气体保护，并且整个制备过程无有毒有害气体生成；制备得到的应力发光粉末basrga4o8：x m无需紫外灯预激发，具有不同波段的应力发光特性，其应力发光的强度与所受到的力的大小具有良好的线性关系，大大增强了其应用潜力。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料，所述应力发光材料的化学通式为：basrga4o8：x m；式中,m为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、mn、cr、bi、cu、sb、sn、pb中的任意一种或多种的组合物；x为摩尔百分比含量。

4、上述的一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、根据各组分对应的化学计量比，计算合成样品所需原料的量；

6、s2、根据步骤s1计算得到所需的原料的量，按量称取所需组分的原料；

7、s3、将步骤s2称取的原料在玛瑙研钵混合，然后加入无水乙醇进行研磨；

8、s4、把步骤s3混合研磨均匀的原料倒入氧化铝坩埚中，加上盖子，放入烘箱蒸发掉剩余乙醇；然后放入马弗炉中，设定升温速率，在空气气氛下进行烧结；

9、s5、将步骤s4烧结得到的样品冷却至室温并取出，用玛瑙研钵再次把样品研磨成粉末，得到所需应力发光材料。

10、进一步地，在s2中，称取的原料baco3的纯度为99.99％，srco3的纯度为99.95％，ga2o3的纯度99.99％。

11、进一步地，在s4中，在马弗炉内烧结的条件为：以5℃/min的升温速率在1200～1400℃条件下保温8～10h。

12、技术方案的有益效果是：

13、本发明采用高温固相法制备应力发光材料，在空气中烧结即可，无需真空惰性气体保护，条件容易控制，制备工艺简单，实验流程短；而且制备过程中无有毒有害气体生成，对环境无污染；

14、本发明制备应力发光材料的实验原料简单低廉，容易合成，且样品稳定性较好，不易潮解，可规模化批量生产，适用于工业生产；

15、本发明制备得到的应力发光粉末，无需紫外灯预激发；其具有不同波段的应力发光特性，应力发光的强度与所受到的力的大小具有良好的线性关系，大大增强了其应用潜力；尤其将其与pdms胶体混合后，在机械作用下具有强的应力发光，在黑暗环境下肉眼可直接观测，在可视化应力传感、设备微裂纹检测、防伪加密等领域具有十分广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料，其特征在于，所述应力发光材料的化学通式为：basrga4o8：x m；式中,m为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、mn、cr、bi、cu、sb、sn、pb中的任意一种或多种的组合物；x为摩尔百分比含量。

2.根据权利要求1所述的一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料的制备方法，其特征在于，在s2中，称取的原料baco3的纯度为99.99％，srco3的纯度为99.95％，ga2o3的纯度99.99％。

4.根据权利要求2所述的一种稀土离子掺杂basrga4o8基应力发光材料的制备方法，其特征在于，在s4中，在马弗炉内烧结的条件为：以5℃/min的升温速率在1200～1400℃条件下保温8～10h。

技术总结本发明属于应力发光材料领域，公开了一种稀土离子掺杂BaSrGa<subgt;4</subgt;O<subgt;8</subgt;基应力发光材料及制备方法，应力发光材料的化学通式为：BaSrGa<subgt;4</subgt;O<subgt;8</subgt;：x M；制备步骤：按Ba、Sr、Ga、Tb、Eu的摩尔配比分别称取相应的含上述元素的氧化物或碳酸盐，混合后加入无水乙醇研磨，研磨混合均匀后，经干燥、高温烧结、冷却、研磨。本发明采用高温固相法制备应力发光材料BaSrGa<subgt;4</subgt;O<subgt;8</subgt;：x M，制备的过程无需气体保护、无有毒有害气体生成；得到的应力发光粉末无需紫外灯预激发，具有不同波段的应力发光特性，其应力发光的强度与所受到的力的大小具有良好的线性关系，在可视化应力传、设备微裂纹检测、防伪加密等领域具有十分广泛的应用价值。技术研发人员：史瑞,赵景泰,陈雯菁,刘伟,王强,张泽青受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27