[发明专利]一种红色高亮度弹性应力发光材料及其制备方法

权利要求书

1.一种制备红色高亮度弹性应力发光材料的方法，其特征在于：以复相(Ba,Ca)TiO₃：Pr³⁺材料为基体，采用三价稀土离子Y³⁺、La³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺中的一种或多种与三价稀土离子激活剂Pr³⁺共掺杂的方法，制备红色高亮度弹性应力发光材料(Ba,Ca)TiO₃：Pr³⁺,Re³⁺(Re³⁺为Y³⁺、La³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺中的一种或多种)。

2.根据权利要求1所述的制备红色高亮度弹性应力发光材料的方法，其特征在于，Ca和Ba采用其氧化物或碳酸盐原料，Ti采用其氧化物原料，三价稀土离子激活剂Pr³⁺和共掺杂的三价稀土离子Y³⁺、La³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺采用其氧化物原料，采用传统的固相合成方法制备所述三价稀土离子共掺杂复相钛酸钡钙弹性应力发光材料(Ba,Ca)TiO₃：Pr³⁺，Re³⁺(Re³⁺选自Y³⁺、La³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺中的一种或多种)，包括以下步骤：

1)按元素化学计量比称取原材料并均匀混合后，在大气环境下以1～10℃／min的升温速度升温至800～1000℃，灼烧3～6小时得到预烧后样品；

2)将预烧后的样品充分研磨后，在大气环境下以1～10℃／min的升温速度升温至1200～1500℃，灼烧3～8小时后，随炉自然冷却到室温；

3)将冷却的产品粉碎后于20～50目筛网过筛，得到具有高弹性应力发光强度的三价稀土离子共掺杂复相钛酸钡钙弹性应力发光材料(Ba,Ca)TiO₃：Pr³⁺，Re³⁺粉料。

3.根据权利要求1或2所述方法制备的红色高亮度弹性应力发光材料，其化学表达式为(Ba_1-xCa_x)_1-a(Pr_1-yRe_y)_aTiO₃(0.50≤x≤0.70，0.20≤y≤0.50，0.001≤a≤0.08)，其中，Re表示三价稀土离子，选自Y³⁺、La³⁺、Nd³⁺、Gd³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺中的一种或多种；x、y、a表示摩尔百分含量。

4.根据权利要求3所述的红色高亮度弹性应力发光材料，其特征在于：将制得的弹性应力发光材料粉料与光学透明的有机高分子弹性材料混合后，制成薄片或圆柱型树脂体或涂覆于待测部件表面，可将该部件所受机械应力转换为光能，实现应力分布检测。

5.根据权利要求3所述的红色高亮度弹性应力发光材料，其特征在于：材料的实际弹性应力发光强度超过25mcd／m²，是传统的三价镨离子激活复相钛酸钡钙弹性应力发光材料(Ba,Ca)TiO₃：Pr³⁺的1.4～3.0倍，在较亮的环境下能目视；在材料弹性限度内，应力发光强度与应力强度成正比；应力施加后，弹性应力发光余辉衰减快，无肉眼可见的发光光晕及受力轨迹；该材料可用于生物体、机械部件和建筑物等的实时应力分布检测、应力传感器、显示器、娱乐装置等领域。