[发明专利]一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法

说明书

一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法，属于无机发光材料领域。所述氧硫化物弹性应力发光材料的化学表达通式为Sr_1‑xZn_2‑yS₂O:A_x,B_y，其中,0≤x≤1，0≤y≤2，x和y表示摩尔百分含量，且x和y不同时为零；A为稀土离子Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb等中的至少一种；B为过渡金属离子Mn或Cu中的至少一种。制备：各金属元素按照其化学计量比称取原料，在玛瑙钵中研磨、混合均匀，混合粉体置于氧化铝坩埚中，在保护气氛或真空下升温至800～1200℃，保温10～48h，随炉自然冷却至室温；冷却后的粉体研磨即得氧硫化物弹性应力发光材料。

技术领域

本发明属于无机发光材料领域，尤其是涉及一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。

背景技术

应力发光(Mechanoluminescence，简称ML)材料指在各种机械力(诸如挤压，摩擦，撞击，拉伸，扭曲)作用下产生发光的固体材料。根据材料的形变程度和是否可恢复，应力发光材料分为破坏性的断裂应力发光和非破坏性形变应力发光材料，非破坏性形变应力发光材料又可分为弹性应力发光材料和塑性应力发光材料。其中弹性应力发光具有可重复、发光强度正比应力大小、灵敏度高等优点，在建筑物结构探伤、电子签名系统、电子皮肤等领域具有极大的应用潜力。

自从1605年Bacon等人用刀划方糖块时偶尔地发现应力发光这一奇特的现象以来，材料研究学者们针对应力发光材料的组成、结构、机理和应用等方面开展了大量的工作，发现了大量的应力发光材料。遗憾的是，绝大多数应力发光材料属于断裂应力发光或塑性应力发光，且多数材料的应力发光强度极其微弱，无法应用于实际生产生活中。目前已被应用的应力发光材料均为弹性应力发光材料，种类限于以下几种：SrAl₂O₄:Eu(绿光)、ZnS:Mn(黄光)；ZnS:Cu(蓝绿光)、CaZnOS:Mn(红光)等。当前，弹性应力发光材料的研究主要存在以下几个问题：(1)可恢复性的弹性应力发光材料的种类较少；(2)已知的弹性应力发光材料的发光强度较多，难以达到应用要求；(3)应力发光材料的机理尚不明确，应力发光材料的开发设计较为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法。

所述氧硫化物弹性应力发光材料的化学表达通式为Sr_1-xZn_2-yS₂O:A_x,B_y，其中,0≤x≤1，0≤y≤2，x和y表示摩尔百分含量，且x和y不同时为零；A为稀土离子Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb等中的至少一种；B为过渡金属离子Mn或Cu中的至少一种。

优选的，所述氧硫化物弹性应力发光材料组成0≤x≤0.05，0≤y≤0.1，且x和y不同时为零。

所述氧硫化物弹性应力发光材料的晶体结构属于斜方晶系。

所述氧硫化物弹性应力发光材料无需进行预先的紫外光或可见光照射，直接对其施加应力即可出现应力发光。

所述氧硫化物弹性应力发光材料无需进行预先的紫外光或可见光照射，对其粉体施加应力、或者对粉体与弹性高分子材料混合后制得的薄膜或圆柱体施加应力，在材料的弹性极限内出现应力发光。

对所述氧硫化物弹性应力发光材料施加的应力包括但不限于摩擦、压缩、拉伸、完全、撞击、扭转、超声等机械作用。

所述氧硫化物弹性应力发光材料的应力发光强度与施加的应力大小呈线性关系。

一种氧硫化物弹性应力发光材料的制备方法，包括以下步骤：