红色长余辉发光材料在发光陶瓷上的应用

谢 婷，马喜宁，周红丽，王永鹏

（宁夏理工工学院，宁夏 石嘴山 753000）

以往，发光陶瓷主要是通过对陶瓷釉的使用来进行的。陶瓷釉是陶瓷制品表面上一种很薄的玻璃材质，他对提高陶瓷制品的质感、装饰作用非常的强。而发光陶瓷主要是通过在陶瓷釉中添加一种具有发光作用的重金属离子或者是稀土离子来让硫化锌或者是碱土性金属硫化物的长余辉发光粉。但是这些物质具有一定的缺点，如发光强度比较低，发光余辉时间不长、并且化学性质也不够稳定。为了更好的让发光余辉时间加长，会在长余辉发光材料中添加一些具有放射性质的元素，而这种元素会对人的身体和环境产生非常大的损坏作用。并且陶瓷釉这种陶瓷釉料的烧制温度一般都比较高，在800℃以上，因此这种发光陶瓷一直没有被制成成品在市面上的销售，并且还处在研究阶段[1]。但是随着碱土铝酸盐长余辉发光材料被新型的稀土离子激活，其性能越来越稳定，并且研究人员把这种新型的碱土铝酸盐长余辉发光材料应用到陶瓷行业。针对红色长余辉发光材料进行了研究，通过对不同体系的长余辉发光材料和基础性陶瓷釉进行结合，实现了红色长余辉发光材料在陶瓷制品中的应用。

1 长余辉发光材料的机理

现阶段，针对长余辉发光材料的机理研究并没有形成统一的解释，不同的学者有不同的看法。而最为常用的长余辉发光材料的机理主要是把具有激活性质的材料和基质进行结合，并且在禁带中接近导带位置的地方形成一种杂质能级，并对导带运动中的电子进行控制，这样电子保持的时间就比较的长，并且可以在外力的作用下释放出其自身的能量；之后在光子的作用下，电子转化成激发状态；如果电子直接返回到基态能级就会出现短时间的发光现象；而如果电子的能量可以被完全的激发出来，就可以通过导带传送和发光中心产生作用，实现长时间的发光，这也就是本文所说的长余辉。

余辉发光的长短和被控制的电子的数量和电子的能量有着非常紧密的关系，电子数量越多发光余晖的时间就越长，电子获得的能量越多，余晖的时间也会越长，但是如果被控制的电子释放出其全部能量的时候，余辉的时间就不会延长。

长余辉发光材料有两种，一种是自发性长余辉发光材料，另外一种是蓄能型长余辉发光材料。自发光型长余辉发光材料还被称为是永久性发光材料，这种材料是不需要借助任何外界的因素进行发光的，是根据自身中含有的放射性同位素在蜕变中发出的粒子来实现的。而蓄能型长余辉发光材料主要是通过对太阳光、紫外线灯一些光源散发出来的光，进行吸收和储备，在通过自身的能量装换来实现发光效果，这种长余辉发光材料的时间也比较的长，但是和前一种相比就会有一些不足之处[2]。

2 红色长余辉发光釉的制备

2.1 烧成温度

发光釉的烧成温度有一定的范围，并且这个范围并不大。发光釉的烧成温度不能太低，也不能过高，如果太低不能形成釉，但是如果太高，釉面会起泡。因此把控好发光釉的烧成温度对发光釉的形成有着决定性的影响。这个温度一般是在780℃～850℃，这个温度中烧成的发光釉才更加的有光泽，并且红色发光釉的烧制温度也是在800℃左右。CaS：Eu2+荧光粉的发光釉发光性能比较好，亮度也非常高。但是Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+发光釉的亮度降低的速度要慢于CaS：Eu2+发光釉，这就说明两者相比较来说，Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+具有更好的稳定性。

2.2 红色长余辉发光釉的形成

红色长余辉发光釉的形成需要具备多种条件。首先红色长余辉发光釉的烧制温度和时间都有一定的限制，温度需要控制在800℃左右，并且烧制的时间需要控制在10min左右。另外在红色发光釉的亮度和时间方面，CaS：Eu2+发光釉的发光性能要高于Ca0.8Zn0.2Ti03：Pr3+发光釉。

3 红色长余辉发光材料在发光陶瓷上的应用

3.1 金属硫化物系列长余辉发光材料

现阶段，在发光陶瓷制品中应用最为广泛的一种长余辉发光材料就是金属硫化组合物，他是一种比较重要的无机发光材料。金属硫化物主要包括了钙、镉、锌、锰等金属离子，同时还包括了氧、硫、硒等阴性离子。而且这些化和物质是很多过渡元素反光激活剂的主要材料，也是目前应用最为广泛的金属硫化物系列长余辉发光材料。而比较纯的硫化锌之所以会发光，主要是因为硫和锌离子两者之间的比例差距非常的大。在和激活剂喜爱那个碰撞之后，激活剂的位置就发生变化，并且这些变化并不会出现相互的排斥，甚至有可能同时存在。而把金属硫化物长余辉发光材料和陶瓷中的陶瓷釉进行融合，并进行高温烧制，就会形成发光陶瓷。

在以前金属硫化物长余辉发光材料主要是和放射性的元素进行融合来实现发光的，到那时因为放射性的物质具有一定的危害性并且价格比较的昂贵，因此现阶段针对红色长余辉发光材料的研究主要是针对蓄光型材料进行研究的，而主要的做法是通过融合一些稀土离子来实现长余辉的发光时间，这种材料的研究更加适合红色长余辉发光材料在发光陶瓷中的应用[3]。

3.2 稀土离子长余辉发光材料

随着社会的发展和进步，人们的生活方式也发生了很大的变化，如在人们的作息时间方面，越来越多的人更加喜欢夜生活。另外，随着地下建筑和高层建筑的出现，安全隐患越来越多，同时人们的安全隐患意识也在逐渐的提高，一旦发生危险性的事件和灾难，怎样在最短的时间内逃生成为人们重点关注的问题。解决这一问题的主要就是加强对疏散指示标识的合理应用，这也是国内外学者们一致在重点研究的内容。以硫化锌为主的传统的长余辉发光材料，无论是在发光时间、发光程度和耐光性等方面都有着一定的缺点，并且因为其具有一定的放射性，所以会对人体和环境产生一些有害物质，让人们开始了对新的长余辉发光材料的研究。其中，稀土铝酸盐、硅酸盐等长余辉发光材料的出现有效的弥补了硫化锌长余辉发光材料的缺点。其发光亮度和持续时间是硫化锌长余辉发光材料的50倍以上，并且还具有可以反复使用的特点，他的出现时以高效续光型发光材料为主的。近些年随着这种长余辉发光材料的不断完善，并应用到各行各业中。在陶瓷制品中陶瓷材料有着更为突出的优势，如强度高、耐火性好、表面光滑、容易清洗、使用寿命比较长、耐热性能比较好等。而长余辉发光材料和陶瓷的有效结合形成了发光陶瓷，并且让陶瓷具有了发光的功能，并且让陶瓷的使用范围更加的广泛。

4 结语

长期以来，针对红色长余辉发光材料的研究非常多，但是一直没有取得比较好的成效。并且在长余辉发光材料在陶瓷制品中应用方面主要研究方向是以铝酸盐体系和硅酸盐体系为主的研究，这种方法的应用工艺比较简单，但是主要的发光颜色以蓝绿色为主。而红色长余辉发光材料在发光陶瓷中的应用研究并不多，为了了解到红色长余辉发光材料在发光陶瓷中的应用情况。本文以此为对象，进行了分析和研究，发现红色长余辉发光材料和陶瓷制品的结合，形成了红色发光陶瓷，而这种发光陶瓷不仅有了陶瓷的耐火性、耐高温性和耐水性等特点，同时最为突出的一个特点就是陶瓷具有了红色发光性。