[发明专利]一种氮氧化物弹性应力发光材料及其制备方法

说明书

一种氮氧化物弹性应力发光材料及其制备方法，所述氮氧化物弹性应力发光材料Y_2‑xSi₃O₃N₄:Re_x(Re＝Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或Yb)，其中x表示摩尔百分含量，0x0.5；上述氮氧化物弹性应力发光材料的制备方法：(1)按照元素摩尔配比分别称取一定量的原料；(2)将称取的原料研磨均匀后，在保护气氛下焙烧；(3)将焙烧后的样品取出，进行研磨后得到上述氮氧化物弹性应力发光材料。本发明的弹性应力发光材料具备优良的应力发光特性，其发光波长可调，发光效率高，在结构探伤、电子签名系统、电子皮肤等涉及动态机械力变化监测等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种氮氧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)指的是以机械力作为激发源产生发光的现象，具备应力发光性质的材料称为应力发光材料。应力发光材料分为破坏性应力发光材料和非破坏性应力发光材料，非破坏性应力发光材料又分为可自恢复的弹性应力发光材料和不可自恢复的塑性应力发光材料。应力发光材料独特的能量转换方式使其具有广阔的应用前景。

应力发光材料由于其在无损探伤、可重复的实时应力检测等领域具有重要应用潜力而受到广泛的研究。人们对其发光机理、材料组成和结构特征做了大量的研究工作，开发出多种应力发光材料。然而，目前已报道的多数应力发光材料都属于破坏性材料，难以在实际场景中得到广泛应用。目前具有明显应用潜力的应力发光材料都是弹性应力发光材料，主要包括以下几种：SrAl₂O₄:Eu²⁺(绿光)、ZnS:Mn²⁺(黄光)；ZnS:Cu(蓝绿光)、CaZnOS:Mn²⁺(红光)等。上述几种材料的发光波长仅限于可见波段，开发具有更长波段特别是近红外应力发光材料对于其在生物体内应力传感、可穿戴设备等应用具有重要意义。同时，上述几种材料的化学稳定性普遍较差，急需开发能够应用于高温、高湿环境中的高稳定性弹性应力发光材料新体系。

当前，弹性应力发光材料的研究仍存在许多问题：(1)无需预激发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低，难以满足实际应用需求；(3)弹性应力发光材料的发光机理尚未研究清楚，新型弹性应力发光材料的开发设计依然存在挑战。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种氮氧化物弹性应力发光材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氮氧化物弹性应力发光材料，所述氮氧化物弹性应力发光材料的化学通式为Y_2-xSi₃O₃N₄:Re_x，其中Re包括稀土离子Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种，x表示摩尔百分含量，0x0.5。

所述氮氧化物弹性应力发光材料的晶体结构属于四方晶系，空间群为

所述氮氧化物弹性应力发光材料组成中，0x0.05。

一种氮氧化物弹性应力发光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)所述氮氧化物弹性应力发光材料Y_2-xSi₃O₃N₄:Re_x中，Y采用其氧化物或氮化物为原料，Si采用其氧化物或氮化物为原料，掺杂的稀土离子采用其氧化物或氮化物为原料，采用CaF₂、BaF₂或者SrF₂作为助熔剂，各元素按照其化学计量比称取原料，研磨一段时间至混合均匀；