稀土掺杂长余辉玻璃的发展现状、存在的问题和发展趋势.doc

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1、稀土掺杂长余辉玻璃的发展现状、存在的问题和发展趋势XXXX理工大学材料学院材科XXXX摘要：综述稀土掺杂长余辉发光玻璃的国内外发展史及具研究现状，分析探讨具发光机理，合成方法等科学问题，提出其存在的问题和研究的方向，掌握其未来的发展趋势。关键词：稀土掺杂合成方法发光机理研究方向正文：长余辉现象俗称夜光现象，在古代就已被人们发现。盛传的“夜明珠"、“夜光槃''就是由萤石类矿物组成。其能够存储日光的能量，在夜晚以发光的形式缓慢释放这些能量。长余辉发光材料是一种新型环保节能发光材料，是指在光源激发停止后发出被人眼察觉的光的时间在20

2、min以上的发光材料［1］。近儿年来，长余辉材料的形态己经从多品粉末扩张到单晶、薄膜、陶瓷、玻璃等等［2］。晶体材料很难以单品形式制成足够大的平板，其应用领域也受到了一定的限制。玻璃是一种非晶态物质，其结构特点是长程无序，短程有序，玻璃中的缺陷种类十分丰富，因而稀土掺杂玻璃的发光机理也很复杂。但由于均匀、透明、易丁•加工成各种形状，而且可以进行较高浓度的掺杂，玻璃成为长余辉发光材料的良好基质材料，玻璃态的长余辉发光材料可以开拓更加广阔的新的领域，如可以运用于激光，光学放大器，光通讯，储能和显示等诸多领域。稀土掺杂长余辉发光玻璃

3、就是利用玻璃可以掺杂较高浓度的稀土离子，由材料中的稀土离子能级跃迁产生长余辉现象，且此发光现象具有发光亮度强，颜色种类多，余辉时间长灯诸多优点，近年来受到广泛关注和研究。1962年Cohen和Smith发现E0掺杂的硅酸钠玻璃有对光反应变色的现象，吸收能量（如太阳光照射）后，很快在玻璃中产生可见色心，撤掉光源后，可见色心迅速衰减，在很短时间内儿乎完全消失，这就是长余辉发光玻璃的雏形［3］。但在此后一段时间内长余辉发光玻璃的研究进展很缓慢。1992年，人们对新型稀土掺杂的铝硅酸盐长余辉发光材料的研究兴起，它的发光强度、发光吋间和

4、化学稳定性都较第一代长余辉材料有很大改进，随Z而来，长余辉发光玻璃也引起了人们浓厚的兴趣ol996年,Matsuzawa等发现E0和Dy*共掺杂的多晶SrAl2O4的余晖时间大Tlmin,建立了长余辉发光材料发展的里程碑，为长余辉发光玻璃的研究打下了基础［4］。1998年，Yamazaki等制备了Tb*掺杂的ZnO-B2O3-SiO2玻璃，移去紫外照射光源后可观测到余辉时间大丁lh的绿色发光［5］。Qiu等制备了E0掺杂的绿色发光玻璃CaO-Al2O3-B2O3和SrO-Al2O3-SiO2,用白炽灯照射后余辉分别大于8h和2

5、4h［6JoLi等制备出了一种多光色长余辉发光玻璃，即M“2+离子掺杂的硼硅酸盐玻璃。随着热处理温度的升高，这种玻璃的长余辉发射峰向短波方向发生移动，同一块玻璃经过热处理前后分别出现红、黄、绿色长余辉发光现彖。短短的儿年时间内，高亮度、长余辉的各种稀土发光玻璃陆续问世。更为引人注冃的是飞秒激光作用下含稀土离子的玻璃可以产生长余辉的新现象。Qiu等发现，对TGe4+掺杂的SiO2玻璃,用波长为800nm.频率为1kHz的激光照射，去掉光源后，在激光聚焦照射的区域出现深紫色发光，这种发光可以持续Iho对于+激活的铝硅酸盐玻璃，用波

6、长为800nm.频率为200kHz的激光照射，去掉光源后在激光聚焦照射的区域出现蓝色发光，可持续10h以上［7］。聚焦后咼能量的E秒激光能够在短时间内将能量注入材料屮具有咼蔗空间选择的区域，可以进行纳米或微米尺寸的三维周期性排列和调制。利用飞秒激光可诱导玻璃微结构并进行微观调控，可以改变玻璃中稀土离子的微观环境使其产生不同的长余辉发光颜色，从而可实现三维光存储和显示。通过改变玻璃的成分和稀土离子的种类，可以在玻璃内部有选择地写入各种颜色的三维立体图像，利用此现象，可以制造自动消失的光存贮元件和三维显示器件。我国在稀土长余辉发光

7、玻璃方而的研究取得了显著的进展［2］。张屮太等在熔融法制备发光玻璃的基础上，将长余辉发光陶瓷粉末与玻璃粉末混合，低温制备了长余辉发光玻璃，此工艺简单易行，既发挥了发光陶瓷的优良发光性能，乂充分利用了玻璃良好的载体性能，通过控制气氛等措施有效解决了形成温度对发光性能的影响问题。2000年，苏锵等人研制出了硼硅锌红色、绿色、黄色稀土长余辉玻璃，用光源照射lOmin后红色稀土长余辉玻璃的余辉时间可达10h左右,而绿色和黄色稀土长余辉玻璃的余辉时间更可长达72h。2004年，赵建军等首次报道了一种新型的长余辉发光材料，即Tb餉激活的顿

8、硼硅酸盐玻璃的合成和长余辉现象。该玻璃经波长为254nm的紫外灯照射后发出绿色长余辉发光，余辉持续时间可长达8h。2005年，张希艳等分别采用空气气氛和还原气氛，制备了稀土Eu2O3,Dy?。?掺杂的铝硅酸盐玻璃，利用癡光谱仪对样品进行了测试。结果表明：空气气氛条件下制备的铝