一种磁力驱动机械智能发光材料与器件

本发明涉及一种磁力驱动机械智能发光器件，属于发光材料与智能检测器件制备应用。

背景技术：

1、机械发光(ml)材料在多个领域都具有重要应用价值，包括建筑结构的应力诊断。自然机械能驱动的发光，荧光标的物，柔性显示器件，超声激活发光，和机械光学防伪等。sr2mgsi2o7(smso)作为在先前研究中已被广泛研究的突出且示例性的无机硅酸盐磷光体。表现出几种显著的发光性质，包括机械发光(ml)、长余辉(ag)和光致发光(pl)。

2、目前有关磁力可视化的研究尚处于早期阶段，传统的磁力可视化往往需要利用电子器件进行实时检测，存在不适用于野外作业，依赖外部能源等困难，利用机械发光材料制作的磁驱动机械发光器件可以提供一种新的解决方案。

3、smso作为一种受到广泛关注的智能荧光粉，对于其ml和ag的效果的最优技术路线尚待系统研究，如发光的最佳实验条件、掺杂比例以及发光性能的重复性和稳定性。改善ml和ag等方面的深入研究和探索将有利于扩大相关应用，通过引入稀土元素掺杂可以有效增强其发光性能。

4、在以往的研究中，sr2mgsi2o7:eu2+，dy3+(smsoed)荧光材料的晶体结构和发光性能已经有所报导。利用还原气氛(5％h2/95％n2)中的高温固相反应可在sr2mgsi2o7中引入eu2+离子，这是由于作为铕源的eu2o3中的eu3+离子会在反应中被还原为eu2+离子，而dy2o3则可以同时引入dy3+离子掺杂。通过调节制备条件和反应物成分可以提供对掺杂离子eu2+，dy3+比例的精确控制，据观察，引入eu2+离子可以有效增强smso的发光强度，同时引入dy3+离子可以有效增强smso的余晖时间，这是由于引入的离子为smso提供了更多的电子陷阱。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明的目的在于解决无需电力能源，对磁场变化具有特征性响应的发光材料与器件。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，

5、一种磁力驱动机械智能发光材料与器件的制备方法，包括以下的步骤：将合适配比的碳酸盐、金属氧化物、非金属氧化物与稀土氧化物于还原气氛中经过高温固相法制备稀土掺杂硅酸盐的机械发光粉末，将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合并浇筑成特定结构。

6、作为优选方案，所述制备过程中需要的碳酸盐包括srco3；金属氧化物包括mgo；非金属氧化物包括sio2；稀土氧化物包括eu2o3、dy2o3。

7、作为优选方案，所述制备过程中需要的碳酸盐、金属氧化物与稀土氧化物等原料的配比按照摩尔比为

8、srco3:mgo:sio2:eu2o3:dy2o3＝2:1:2:0.01～0.05:0.01～0.05。

9、作为优选方案，所述制备过程中发光粉末制备过程中的还原气氛为(5％h2/95％n2)

10、作为优选方案，所述制备过程中发光粉末制备过程中的高温固相制备方法为将反应原料于玛瑙研钵中充分混合。将混合物转移到氧化铝坩埚中，置于管式炉中以900℃的还原气氛(5％h2/95％n2)下在预烧结2小时。之后，将预烧结的样品再次研磨成粉末，并在20mpa的压力下压制成直径为20cm的片剂。最后，将片剂管式炉中以1400℃的还原气氛(5％h2/95％n2)下完全烧结4小时，自然冷却后取出并研磨成发光粉末。

11、作为优选方案，所述制备过程中将机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合并浇筑过程中磁性物质主要包括但不局限于钕铁硼磁铁(nd2fe14b)、铁氧体磁铁(bafe12o19、srfe12o19)、钐钴磁铁(smco5和sm2co17)、铝镍钴磁铁等。

12、作为优选方案，所述制备过程中将机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合并浇筑过程中透明聚合物主要包括但不局限于聚二甲基硅氧烷(pdms)、环氧树脂。

13、作为优选方案，所述制备过程中将机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合并浇筑过程中透明聚合物、磁性物质与机械发光粉末的重量配比为0.6:0.4-x:x，其中x为机械发光粉末占混合物重量的比例，x取值0-0.4之间。

14、作为优选方案，所述制备过程中将机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中外壳材质包括但不限于玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料。

15、作为优选方案，所述制备过程中将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中外壳包括但不限于空心圆柱体、空心多面体、空心球体、内部孔状结构等类似几何形状。

16、(三)有益效果

17、本发明涉及的磁驱动机械发光器件无需利用外部电路即可实现磁场变化可视化，并根据变化情况呈现相关联的特征性发光。

技术特征：

1.一种磁力驱动机械智能发光材料与器件，其特征在于：

2.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件，其特征在于制备过程中需要的碳酸盐包括srco3；金属氧化物包括mgo；非金属氧化物包括sio2；稀土氧化物包括eu2o3、dy2o3。

3.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件，其特征在于制备过程中需要的碳酸盐、金属氧化物与稀土氧化物等原料的配比按照摩尔比为srco3:mgo:sio2:eu2o3:dy2o3＝2:1:2:0.01～0.05:0.01～0.05。

4.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件，其特征在于发光粉末制备过程中的还原气氛为5％h2/95％n2。

5.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件，其特征在于发光粉末制备过程中的高温固相制备方法为：将反应原料于玛瑙研钵中充分混合。将混合物转移到氧化铝坩埚中，置于管式炉中以900℃的还原气氛(95％n2和5％h2)下在预烧结2小时。之后，将预烧结的样品再次研磨成粉末，并在20mpa的压力下压制成直径为20cm的片剂。最后，将片剂管式炉中以1400℃的还原气氛(95％n2和5％h2)下完全烧结4小时，自然冷却后取出并研磨成发光粉末。

6.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件其特征在于将机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合并浇筑过程中磁性物质主要包括但不局限于钕铁硼磁铁(nd2fe14b)、铁氧体磁铁(bafe12o19、srfe12o19)、钐钴磁铁(smco5和sm2co17)、铝镍钴磁铁等。

7.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件其特征在于将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中透明聚合物主要包括但不局限于聚二甲基硅氧烷(pdms)、环氧树脂。

8.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件其特征在于将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中透明聚合物、磁性物质与机械发光粉末的重量配比为0.6:0.4-x:x，其中x为机械发光粉末占混合物重量的比例，x取值0-0.4之间。

9.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件其特征在于将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中外壳材质包括但不限于玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯等透明材料。

10.根据权利要求1中所述的一种磁力驱动机械智能发光材料与器件其特征在于将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体并浇筑于特定结构外壳过程中外壳包括但不限于空心圆柱体、空心多面体、空心球体、内部孔状结构等类似几何形状。

技术总结本发明涉及一种磁力驱动机械智能发光材料与器件。主要包括以下的内容：将合适配比的碳酸盐、金属氧化物、非金属氧化物与稀土氧化物于还原气氛中经过高温固相法制备稀土掺杂硅酸盐的机械发光粉末，将适量的机械发光粉末与磁性物质利用透明聚合物进行混合形成流体，并浇筑于特定结构外壳中，从而制备磁驱动的机械发光材料与器件，本发明涉及的制备流程简单，工艺时间短，反应原料与产物均有环境友好的特点，本发明涉及的磁驱动机械发光器件无需利用外部电路即可实现磁场变化可视化，并根据变化情况呈现相关联的特征性发光。技术研发人员：白功勋,胡汪洋,王乐,肖珍,陈亮,徐时清受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15