一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，属于应力发光材料技术领域。本发明专利技术将高纯的SrCO

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法
本专利技术涉及一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，属于应力发光材料

技术介绍
应力发光材料的机械刺激的光子为特征，这在医疗健康诊断、生物力学传感、建筑结构探伤、激活光源的应用至关重要。目前，发现的应力发光材料方面的应用(CaAl2Si2O8:Eu2+、CaNb2O7:Pr3+等)存在以下缺点：(1)所施加的机械刺激转换成光能的效率较低，不能有效的产生亮度较高的应力发光，极大的限制了其在受力分析应用方面的精准度；(2)应力发光材料与胶体混合封装后，应力发光等光学性能严重下降，成为了其在涂层成膜领域的瓶颈；(3)由于传统的应力发光材料大多属于分形发光材料，应力发光由原子键和化学键的断裂产生，导致其可重复性极差，制约了应用潜力。因此，急需具有稳定、高亮度、高灵敏度和可重复性能的应力发光材料的高灵敏机械刺激响应球体涂层，以解决传统应力发光材料存在亮度低、封装稳定性不足、可重复性差等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术应力发光材料的机械刺激问题，提供一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，本专利技术利用高温固相烧结和成膜处理，制备可均匀分散在PDMS薄膜中并具有高灵敏度机械响应的SrGa2O4:Tb3+应力发光涂层，该涂层具有较强的应力发光强度，且可长期重复保持原有的机械刺激响应发光，具有高应力发光亮度、高稳定性、高灵敏度和高透明度等特点。一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，具体步骤如下：(1)将高纯的SrCO3、Ga2O3和Tb4O7进行研磨混匀得到混合粉料A；(2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1300～1350℃、还原气氛中高温烧结6～8h，研磨得到SrGa2O4:Tb3+应力发光粉；(3)将步骤(2)SrGa2O4:Tb3+应力发光粉与PDMS胶体混合均匀得到混合液体，混合液体均匀涂覆在球体表面，保鲜膜包覆后加热固化涂覆层的胶体，得到高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层。以混合粉料A的摩尔分数为100％计，步骤(1)混合粉料A中SrCO3占40～50％、Ga2O3占50～60％和Tb4O7占1～5％。所述步骤(2)还原气氛为H2/N2混合还原气氛，以体积分数计，H2占5～7％。所述步骤(3)SrGa2O4:Tb3+应力发光粉与PDMS胶体的质量比为1:1.3～1.4。所述步骤(3)加热固化温度为80～100℃，固化时间为24～27h。本专利技术应力发光原理：球体表面的SrGa2O4:Tb3+应力发光涂层在接触物体的过程中，球体表面各点的受力大小和范围均有所不同，SrGa2O4:Tb3+应力发光材料有效地将机械受力刺激转化为发光，将应力发光材料封装在胶体中作为涂层涂覆在球体表面，即可赋予球体应力发光特性，使用者可根据球体受力后的发光亮度，结合光学探测器，分析球体的受力情况，并为球体在夜晚的使用提供一定程度的照明。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用高温固相烧结和成膜处理，制备可均匀分散在PDMS薄膜中并具有高灵敏度机械响应的SrGa2O4:Tb3+应力发光涂层，该涂层具有较强的应力发光强度，且可长期重复保持原有的机械刺激响应发光；(2)本专利技术SrGa2O4:Tb3+应力发光材料在紫外激发下具有优异的应力发光性能，其作为涂覆球体表面后可产生高灵敏机械刺激响应的应力发光；(3)本专利技术SrGa2O4:Tb3+应力发光涂层具有高应力发光亮度、高稳定性、高灵敏度和高透明度等特点。附图说明图1为实施例1SrGa2O4:Tb3+应力发光材料的XRD图；图2为实施例1SrGa2O4:Tb3+应力发光材料的光致发光光谱；图3为实施例1SrGa2O4基质和SrGa2O4:Tb3+的热释光光谱；图4为实施例1SrGa2O4:Tb3+与PDMS混合封装成胶体，胶体产生的应力发光现象；图5为实施例1涂覆有应力发光涂层的球体内部结构图；图6为实施例1应力发光涂层材料涂覆于球体表面产生应力发光的示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1：一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，具体步骤如下：(1)将高纯的SrCO3、Ga2O3和Tb4O7进行研磨混匀得到混合粉料A；以混合粉料A的摩尔分数为100％计，混合粉料A中SrCO3占40～50％、Ga2O3占50～60％和Tb4O7占1～5％；(2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1300～1350℃、还原气氛中高温烧结6～8h，研磨得到SrGa2O4:Tb3+应力发光粉；其中还原气氛为H2/N2混合还原气氛，以体积分数计，H2占5～7％；(3)将步骤(2)SrGa2O4:Tb3+应力发光粉与PDMS胶体混合均匀得到混合液体，混合液体均匀涂覆在球体表面，保鲜膜包覆后加热固化涂覆层的胶体，得到高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层；其中SrGa2O4:Tb3+应力发光粉与PDMS胶体的质量比为1:1.3～1:1.4；加热固化温度为80～100℃，固化时间为24～27h；样品的具体工艺参数见表1，表1样品的具体工艺参数本实施例SrGa2O4:Tb3+应力发光材料的XRD图见图1，从图1可知，从图中可以看出该系列样品掺杂不同Tb3+浓度后的衍射峰均与SrGa2O4:Tb3+标准卡片PDFNO.220905匹配，说明该系列样品均为SrGa2O4纯相；本实施例SrGa2O4:Tb3+应力发光材料的光致发光光谱见图2，图中显示395nm的光能够有效的激发该样品，并且样品在395nm的最佳激发下可显示出545nm的黄绿光发射；本实施例SrGa2O4基质和SrGa2O4:Tb3+的热释光光谱见图3，图中显示SrGa2O4:0.03Tb3+具有较深(100-200℃)的陷阱，较深的陷阱有助于延缓载流子的释放，因而有助于其具备良好的应力发光性能，Tb3+的掺入进一步提升了SrGa2O4的陷阱深度和陷阱数量，因而优化了应力发光特性；本实施例SrGa2O4:Tb3+与PDMS混合封装成胶体，胶体产生的应力发光现象见图4，可以看出SrGa2O4:Tb3+粉末在胶体中封装的十分均匀，并且能够产生明显的应力发光，“L”型的轨迹表明了该应力发光涂层具有应力磷光拖尾现象，证实了该涂层具有良好的应力发光特性；本实施例涂覆有应力发光涂层的球体内部结构图见图5，涂覆有应力发光涂层的球体内部结构图和实物图，物体内层为球体，可保持球体的本征特性，外层的应力发光图层可赋予球体应力发光的特性，在球体受力的同时产生发光；本实施例应力发光涂层材料涂覆于球体表面产生应力发光的示意图见图6，在给与球体施力前，球体保持其本身性能，在球体与地面接触受力时，由于球体表面应力发光涂层的存在，球体显示出应力发光，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)将高纯的SrCO

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将高纯的SrCO3、Ga2O3和Tb4O7进行研磨混匀得到混合粉料A；
(2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1300～1350℃、还原气氛中高温烧结6～8h，研磨得到SrGa2O4:Tb3+应力发光粉末；
(3)将步骤(2)SrGa2O4:Tb3+应力发光粉与PDMS胶体混合均匀得到混合液体，混合液体均匀涂覆在球体表面，保鲜膜包覆后加热固化涂覆层的胶体，得到高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层。


2.根据权利要求1所述高灵敏机械刺激响应球体的应力发光涂层的制备方法，其特征在于：以混合粉料A的摩尔分数为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐旭辉，吕鸿宇，刘志超，吴涛，余雪，邱建备，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53