[发明专利]一种具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料及其制备方法，将长余辉荧光粉、石英陶瓷粉体与造孔剂均化配置成浆料，经浇注成型和干燥、烧结后制成具有“气孔+蓄光陶瓷”复相结构，该陶瓷材料内部具有微气孔，气孔球型度高，直径尺寸在100‑1000nm范围内，满足陶瓷内部荧光发生米氏散射的条件，使荧光的改变传播路径，弱化全反射效应。本发明提供的具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料，相较于现有的复相蓄光陶瓷材料，前置光提取效率明显提高提升10‑30％，制备工艺简单、快速，烧结温度低，易于批量化生产。

技术领域

本发明属于无机非金属材料制备领域，涉及一种蓄光陶瓷材料，具体涉及一种具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

铕、镝共掺的铝酸锶长余辉荧光粉是一种化学性质稳定的黄绿色长余辉发光材料，可广泛应用于建筑指示与应急照明、救灾与消防逃生、园艺与景观艺术设计等领域。

目前，实际应用中的长余辉发光指示产品是将烧结好的长余辉荧光粉通过二次旋涂的方法涂敷在黏土或者聚氯乙烯塑料(PVC)基底上。这种制备方法过程繁琐，须经过两步烧结(荧光粉烧结+基底烧结)以及后期旋涂，在实际生产中效率低，能耗高。此外长余辉粉体只是涂敷在基底的表层，最外部只靠一层釉料进行保护，在特殊条件下应用时(如火场，水下)，长余辉粉体以及基底材料本身均极易分解，大大缩短了其使用寿命，最终限制了长余辉发光材料的消防逃生，水下景观等应用范围。因此，研究人员开发出一种“一体式”蓄光型复相陶瓷。其中，石英陶瓷由于具有较高的耐酸碱侵蚀性能和抗热震性，此外热膨胀系数低，体积稳定性好等优势，被选作基质相。将长余辉蓄光粉与石英陶瓷原料粉经过称量、混合、成型、干燥以及烧结等步骤制备得到“一体式”蓄光型复相陶瓷。

然而，由于蓄光陶瓷(折射率为1.45-1.56)与空气(折射率为1.0)间的较大的折射率差，受到外界能量的激发后产生荧光从陶瓷上表面出射时会产生全发射效应，经计算全反射临界角为44°，即只有24.4％的荧光能够从陶瓷上表面出射，实现前置光的提取，其余荧光受限于全反射效应，将在陶瓷内部以波导效应形式传输，直至完全损耗。因此，为实现“一体化”蓄光型陶瓷在消防指示、园艺景观等领域更为广泛的应用，迫切需要一种简便、有效的方法来提高复相蓄光陶瓷的前置光提取率。

中国专利申请CN109467453A公开了一种具有特征微观结构的荧光陶瓷，在固态照明用荧光陶瓷内部引入弥散分布的气孔作为第二相，有效改变了陶瓷的微观结构，增加入射光的利用率，提高出射亮度。该专利申请采用Y_3-x-y-zCe_xLu_yGd_zAl_5-aGa_aO₁₂荧光粉作为荧光结晶颗粒，通过加入造孔剂(如淀粉、聚乙烯醇、糊精等)在陶瓷内部引入气孔，提高出射亮度。这类造孔剂的分解温度与陶瓷烧制温度差距大，不利于形成圆润的气孔，荧光入射到气孔后易产生折射，使荧光以散射或者反射的形式在陶瓷内部传播。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料的制备方法。

本发明的目的之二是提供由上述制备方法制得的具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有超高亮度的蓄光型复相陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)称量：以原料粉体总质量为100％计，分别称取质量百分比为50％～55％的10～30目的石英原料、25％～29％的50～100目的石英原料、6％～15％的150～250目的石英原料，其余为制备铕、镝共掺的铝酸锶长余辉荧光粉的原料粉体；再称取占原料粉体总质量0.5％～1.5％的造孔剂，所述造孔剂为碳酸氢铵与淀粉按质量比1：3～6组成的混合物；

(2)混料：将步骤(1)称量的粉体原料置于球磨罐内，同时加入磨球和去离子水进行球磨混合；