[发明专利]一种应力发光弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种应力发光弹性体及其制备方法和应用，属于应力发光材料技术领域。本发明的应力发光弹性体包括透明弹性载体、发射波长在近紫外区的应力发光粉体和激发波长在近紫外区的光致发光粉体。本发明利用具有近紫外发射特征的应力发光材料，以有机‑无机复合物的方式将其与光致发光材料进行复合，借助应力诱导的近紫外发射进一步激励光致发光材料产生发光。这种基于应力诱导的近紫外发射材料设计一方面有效解决了现有应力发光材料发光亮度较低、颜色单调和种类较少的问题，另一方面将光致发光材料应用于应力发光领域，极大地拓展了应力发光应用的材料范畴。

技术领域

本发明涉及应力发光材料技术领域，尤其涉及一种应力发光弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

应力发光是某些材料受到各种机械力(如拉伸、挤压、摩擦、膨胀、断裂)刺激时产生的发光现象，它能够直接将机械能转化为光能。近年来，随着检测、成像等技术的快速发展，无机晶体的弹性应力发光在可视化应力/应变传感、应力显示器件、新型光源显示和预报监测器等领域展示出广阔的应用前景。相比于具有一次性和不可恢复性的破坏性应力发光材料，弹性应力发光材料具有发光强度与所受机械力存在对应关系，发光强度既能够分辨载荷力的大小，又能够分辨力的空间分布，同时具有自恢复特性。

目前，无机晶体的弹性应力发光实现途径主要有以下两种：一是材料在受到机械力时直接产生发光，常见的有压电类材料，ZnS:Cu/Mn²⁺，ZnCaOS:Ln³⁺(Ln³⁺＝Eu³⁺，Sm³⁺，Tb³⁺，Dy³⁺)等；二是将无机晶体粉末与树脂基体复合，制备成有机-无机复合材料，然后在机械力作用下产生发光。通过与树脂复合提高了材料与机械力之间的传递效率，使得材料间的应力发光亮度显著增强，如LiNbO₃:Pr³⁺@环氧树脂，NaNbO₃:Pr³⁺，Er³⁺@聚氨酯(PU)，BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺@聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。对于大多数弹性应力发光材料来说，材料中的电荷载流子陷阱对受激电子和空穴进行捕获，在机械作用产生的压电场或者摩擦电场使得陷阱中的载流子释放出来，进而产生应力发光。

然而，应力发光材料依然存在发光光谱有限，发光亮度较低，极大地限制了应力发光在更广领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应力发光弹性体及其制备方法和应用。本发明提供的应力发光弹性体发光亮度高，颜色丰富。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种应力发光弹性体，包括发光粉体和透明弹性载体，所述发光粉体包括发射波长在近紫外区的应力发光粉体和激发波长在近紫外区的光致发光粉体，所述发光粉体和透明弹性载体的重量比为3:1～1:3，所述发射波长在近紫外区的应力发光粉体和激发波长在近紫外区的光致发光粉体的重量比为1:4～4:1。

优选地，所述发光粉体和透明弹性载体的重量比为1:1。

优选地，所述发射波长在近紫外区的应力发光粉体和激发波长在近紫外区的光致发光粉体的重量比为1:1。

优选地，所述应力发光弹性体为颗粒复合结构弹性体。

优选地，所述应力发光弹性体为层状复合结构弹性体，所述层状复合结构弹性体包括底层和表层，所述底层包括发射波长在近紫外区的应力发光粉体和透明弹性载体，所述表层包括激发波长在近紫外区的光致发光粉体和透明弹性载体。

优选地，所述底层中发射波长在近紫外区的应力发光粉体和透明弹性载体的重量比为3:2～1:3，所述表层中激发波长在近紫外区的光致发光粉体和透明弹性载体的重量比为3:1～1:3。