具有功率密度依赖性的无拖尾上转换三维显示造型物制造技术

本发明专利技术属于材料技术领域，公开了一种用于三维显示的造型物。利用聚二甲基硅氧烷，将稀土掺杂上转换纳米颗粒均匀分布在一特定的三维形状中，固化形成一个三维显示屏。使用聚焦或者平行的激光光束激发三维显示屏，改变激光位置或者造型物位置，从而实现三维显示。本发明专利技术综合了稀土掺杂上转换纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷的特点，该造型物只有在激发光达到一定功率密度时才会发光，因此显示清晰，位置可控，发光稳定，无拖尾产生的重影模糊现象。无拖尾产生的重影模糊现象。无拖尾产生的重影模糊现象。

【技术实现步骤摘要】
具有功率密度依赖性的无拖尾上转换三维显示造型物


[0001]本专利技术涉及一种稀土掺杂上转换纳米发光材料与有机硅材料的复合物。

技术介绍

[0002]随着科技进步，二维显示已经全面普及的情况下，人们追求更高维度的显示体验，因此三维显示技术成为热门研究领域，生活中常见的有三维眼镜和全息三维技术。三维眼镜是利用左右眼在视网膜上产生视觉差来造成三维视觉，被称作“视觉欺骗”三维成像，然而使用时间久容易带来视觉疲劳与假性近视；全息三维成像的介质为空气，然而空气并不均匀且流动能力强，导致严重的成像不稳定。这些缺点阻碍着三维显示的发展，因此需要使用优秀的成像材料来实现成像稳定且无害的三维显示技术。
[0003]上转换发光具有十分优秀的显示能力，上转换发光即反斯托克斯发光，指的是材料受到低能量的光激发发出高能量的光。稀土掺杂上转换纳米颗粒具有发射谱带窄、稳定性高，不易出现光漂白和光闪烁现象，激发时间快，所需激发功率低，不易产生拖尾现象。通过掺杂不同的离子和合成不同的核壳结构，稀土掺杂上转换纳米颗粒实现多种波段光的发射(如掺杂Er
3+
离子发绿光，掺杂Tm
3+
发蓝光，掺杂Ho
3+
离子发红光)，进而实现全彩的显示效果。此外，现有的合成方法，使得稀土掺杂上转换纳米颗粒的尺寸可以降至几个纳米，所带来的显示分辨率很高。这些特点使上转换纳米颗粒可以被应用于三维显示成为良好的发光材料。

技术实现思路

[0004]为了解决现有三维显示技术存在的问题，本专利技术利用聚二甲基硅氧烷，将稀土掺杂上转换纳米颗粒均匀分布在一特定的三维形状中，固化形成一个三维显示屏。使用聚焦光束进行激发成像时，只有聚焦点处可以达到激发所需最低功率密度，因此只有聚焦点处可以发光，之外的部分不会被激发产生干扰光线，只显示出一个尺寸极小的点；使用小直径的平行光束进行激发时，激发光功率足够时，整个光束路径经过材料都会被激发发光，显示出一条线。通过调节激光光束，可以在三维显示屏上不同的位置发光，从而实现三维显示。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种稀土掺杂上转换纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷的三维显示造型物，其制备方法为：(1)采用商用的稀土掺杂上转换纳米颗粒，或者合成所需的稀土掺杂上转换纳米颗粒；(2)将稀土掺杂上转换纳米颗粒分散在环己烷中；(3)取聚二甲基硅氧烷、固化剂、纳米颗粒质量比10000∶1000∶(1～5)，放入深容器中，混合后搅拌至均匀状态；(4)对混合材料进行抽真空处理，去除内部多余气泡，制备出澄清透明无气泡的混合材料；
(5)将混合材料浇入模具(根据需求定制)中，将模具放入烘箱内加热固化，固化成功后取出三维显示造型物。
[0007]一种稀土掺杂上转换纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷的三维显示造型物在三维显示方面的用途，其应用方法为：使用激光光束照射三维显示造型物，进行激发成像。
[0008]优选地，所述激光光束为聚焦的，只有聚焦点处可以达到激发所需最低功率密度10W/cm2，只有聚焦点可以发光。
[0009]优选地，所述激光光束为平行光束，激光功率密度达到激发所需最低功率密度，整个光束路径经过材料都会被激发发光，显示出一条线。
[0010]本专利技术的优点在于，聚二甲基硅氧烷透光率100％，无毒无味，具有稳定的物理性质，可以充分发挥稀土掺杂上转换纳米颗粒的光学优势，并为其提供一个三维的显示平台。该造型物只有在激发光达到一定功率密度时才会发光，因此显示清晰，位置可控，发光稳定，无拖尾产生的重影模糊现象。该造型物制备方法简单且实用效果优秀，大大节约了显示成本，将会极大地促进三维显示领域的良好发展。
附图说明
[0011]图1为稀土掺杂上转换纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷组合物固化后形成的三维显示造型物。
[0012]图2为采用三维扫描仪显示的装置图。其中1为用来激发稀土掺杂上转换纳米颗粒的激发光，波长980nm；2为三维扫描器，可以将激光会聚，并且在三维空间内移动可控，进而控制聚焦点的位置；3为激光聚焦点；4为三维显示造型物。
[0013]图3为采用电动位移平台显示的装置图。其中1为位置固定的980nm激光；2为位置固定的会聚透镜；3为980nm激光聚焦点；4为三维显示造型物；5为电动位移平台；6为电动位移平台的控制器。
[0014]图4为聚焦点成像实物图。
[0015]图5为使用小半径平行光激发三维显示材料的示意图。1为小半径的980nm平行光束；2为三维显示造型物。
[0016]图6为平行光成像实物图。
具体实施方式
[0017]以下所述是本专利技术的优选实施方法，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和演变，这些改进和演变也视为本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1首先将4mg稀土掺杂上转换纳米颗粒(NaYF4：18％Yb，2％Er)分散在4mL环己烷中，取10g商用聚二甲基硅氧烷盛放在烧杯中，称取固化剂1g混入聚二甲基硅氧烷中，取2mL稀土掺杂上转换纳米颗粒
‑
环己烷分散液加入烧杯中，立即进行搅拌，使三者充分混合，产生大量气泡，将该容器置于干燥器中抽真空，至肉眼无明显可见气泡后，取出容器，此时材料混合状态较好，将容器浇入模具中，如有少量气泡产生，可以通过静置2～5小时来消除气泡。待气泡消失，将模具放入烘箱内以70℃加热4小时，加热结束后固化成功，取出三维显示
造型物进行三维显示操作，三维显示造型物如图1所示。
[0019]实施例2采用实施例1中获得的三维显示造型物为显示屏，通过三维扫描仪移动聚焦点，改变成像位置，装置示意图如图2。
[0020]实施例3采用实施例1中获得的三维显示造型物为显示屏，固定激光聚焦点，通过三维位移台来移动三维显示造型物的位置，改变成像位置，装置示意图如图2，成像照片见图4。
[0021]实施例4采用实施例1中获得的三维显示造型物为显示屏，采取多束功率密度达到最低激发功率密度10W/cm2的平行光，其半径小于2mm，在三维显示造型物内部用线条构建出三维图像实现三维显示的功能，装置示意图如图5，成像照片见图6。
[0022]实施例5将实施例1中的稀土掺杂上转换纳米颗粒NaYF4：18％Yb，2％Er换成NaYF4：18％Yb，2％Tm，取1mL1mg/mL的纳米颗粒
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环己烷分散液加入到组合物中，使聚二甲基硅氧烷、固化剂、纳米颗粒质量比为10000∶1000∶1，组合物固化制备三维显示造型物，采用实施例2中的聚焦的激光激发成像。
[0023]实施例6将实施例1中的稀土掺杂上转换纳米颗粒NaYF4：18％Yb，2％Er换成NaYF4：18％Yb，2％Ho，取5mL1mg/mL的纳米颗粒
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环己烷分散液加入到组合物中，使聚二甲基硅氧烷、固化剂、纳米颗粒质量比为10000∶1000∶5，组合物固化制备三维显示造型物，采用实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维显示造型物，其特征在于：该三维显示造型物由稀土掺杂上转换纳米颗粒和聚二甲基硅氧烷组合物固化成型得到。2.如权利要求1所述的三维显示造型物，其特征在于所述组合物中包括以下组分：(A)聚二甲基硅氧烷；(B)固化剂；(C)稀土掺杂上转换纳米颗粒，分散在有机溶液中；上述组分中聚二甲基硅氧烷∶固化剂∶稀土掺杂上转换纳米颗粒质量比应为10000∶1000∶1～5。3.权利要求1所述的三维显示造型物在三维显示方面的用途，其特征在于：采用激光激发三维显示造型物，激光功率大于等于10W/cm2。4.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小吉，高瑜勤，闾敏，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：