一种新型深红及近红外应力发光材料及其制备方法与流程

本发明属于应力发光材料，具体涉及一种新型深红及近红外应力发光材料及其制备方法。

背景技术：

1、应力发光被定义为当材料受到机械力时发出的光，包括摩擦、断裂、压缩、拉伸、超声波等。根据材料的机械刺激特性不同，发光材料可分为三类，即形变发光、断裂发光和摩擦发光。应力发光的发光强度往往与施加应力的大小具有很强的关联性，因此应力发光材料适合应用于应力传感。而且应力传感技术可以弥补很多传统传感技术在新兴应用中的不足。并且考虑到许多非凡的性能特征，应力发光有望重塑压力传感的前景。

2、近红外光是波长是介于780 -2526 nm之间的电磁波。其具有很强的穿透性、很好的空间分辨率、较低的光损耗以及避免了自发荧光。此外，近红外光与o-h键振动峰940-1450 nm完美吻合，在进行检测时，与该部分吻合的近红外光大部分会被吸收，而后通过对不同波长的吸收和散射进行检测，即可识别含水量的高低。因此，近红外检测技术被广泛应用于植物栽培、夜视、食品分析、光伏和生物医学等领域。

3、近红外应力发光材料兼具了近红外发光材料和应力发光材料的双重优势，在很多不同的领域都能发挥出重要作用。然而，近红外发光材料和应力发光材料都有很多种类型，但同时具有近红外发光和应力发光的材料在近些年来却很少被人报道。因此，本发明开发了一种新型深红及近红外应力发光材料gd3ga5-xinxo12:ycr3+znd3+，发光波段从深红光一直到近红外二区，并且该材料首次在近红外应力发光体系报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型深红及近红外应力发光材料，发光波段从深红光一直到近红外二区，通过调节ga和in的不同比例改变晶体场环境，实现应力发光红移，调节cr3+和nd3+的浓度调整应力发光强度和主要发光位置。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种新型深红及近红外应力发光材料，其化学式为gd3ga5-xinxo12:ycr3+znd3+，其中，0≤x＜5且不包括4，0 ≤y≤0.02，0≤z≤0.05。

4、一种新型深红及近红外应力发光材料的制备方法，包括如下步骤：

5、第一步，按比例称取高纯度的gd2o3、ga2o3、in2o3、cr2o3、nd2o3和h3bo3用研钵充分研磨混合，得到混合粉末；

6、第二步，将第一步的混合粉末置于温度为1300-1700℃，空气气氛下煅烧4-8 h，冷却至室温，充分研磨得到应力发光粉体；

7、第三步，将所得应力发光粉体与光学环氧树脂利用直径为25mm，厚度为10 mm的塑料模具，复合制得圆片复合材料。

8、进一步地，第一步中所述gd2o3、ga2o3、in2o3、cr2o3、nd2o3中gd、ga、in、cr、nd的摩尔比为3:5-x:x:y:z，0≤x＜5且不包括4，0 ≤y≤0.02，0≤z≤0.05，h3bo3的质量为其它原料总质量的1%-5%。

9、通过调节ga和in的不同比例改变材料的电子结构，cr3+和nd3+掺杂在基质晶格中作为发光中心，从而形成了深红及近红外应力发光粉体，将粉体与光学环氧树脂复合，制得的圆片具有深红及近红外应力发光性能。

10、本发明的有益效果如下：

11、1. 本发明的cr3+和nd3+掺杂gd3ga3in2o12具有应力发光性能。通过调控cr3+和nd3+的浓度控制应力发光强度和主要发光位置。其发射光谱位于650 nm-1000 nm和1040 nm-1100 nm，属于深红及近红外区。

12、2. 本发明应力发光材料gd3ga5-xinxo12:cr3+nd3+，通过调节ga和in的不同比例，在保留应力发光性能的同时，使光谱出现红移，发射峰位置从710 nm的深红区移至780 nm的近红外区。

技术特征：

1.一种新型深红及近红外应力发光材料，其特征在于：所述深红及近红外应力发光材料的化学式为gd3ga5-xinxo12:ycr3+ znd3+，其中，0≤x＜5且不包括4，0 ≤y≤0.02，0≤z≤0.05。

2.一种如权利要求1所述的新型深红及近红外应力发光材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种新型深红及近红外应力发光材料的制备方法，其特征在于：第一步中所述gd2o3、ga2o3、in2o3、cr2o3、nd2o3中gd、ga、in、cr、nd的摩尔比为3:5-x:x:y:z，0≤x＜5且不包括4，0≤y≤0.02，0≤z≤0.05，h3bo3的质量为其它原料总质量的1%-5%。

技术总结本发明的目的在于提供一种新型深红及近红外应力发光材料及其制备方法，属于应力发光材料技术领域，所述应力发光材料，化学式为Gd<subgt;3</subgt;Ga<subgt;5‑x</subgt;In<subgt;x</subgt;O<subgt;12</subgt;:yCr<supgt;3+</supgt;zNd<supgt;3+</supgt;；本发明将高纯度的Gd<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Nd<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和H<subgt;3</subgt;BO<subgt;3</subgt;用研钵充分研磨混合原料；将混合粉末样品置于温度为1300‑1700℃，空气气氛下煅烧4‑8 h，冷却至室温，充分研磨得到可重复应力发光的固体粉末。本发明Cr<supgt;3+</supgt;和Nd<supgt;3+</supgt;掺杂Gd<subgt;3</subgt;Ga<subgt;5‑x</subgt;In<subgt;x</subgt;O<subgt;12</subgt;应力发光材料，通过调节Ga和In的不同比例改变晶体场环境，实现应力发光红移，调节Cr<supgt;3+</supgt;和Nd<supgt;3+</supgt;的浓度调整应力发光强度和主要发光位置。技术研发人员：安宏斌,李卫华,涂东,戴宝民,许玉和,张金亮,宋巍,王勇,张庆,陈云尧,刘玉成受保护的技术使用者：中国铁建投资集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5