CN107325816A - 一种高亮度红色机械发光柔性材料 - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种高亮度红色机械发光柔性材料。本发明以机械发光粉体为发光组分，以聚二甲基硅氧烷为基体，制备得到复合柔性材料。该材料在其合成过程避免了以往使用污染性硫源问题，当对该材料表面进行摩擦或拉伸试验时，可以获得明亮的红色发光，弥补了机械发光柔性材料缺乏红光的空白，且其物理化学性能稳定、合成方法简单、成本低廉。

Description

一种高亮度红色机械发光柔性材料
技术领域
本发明涉及一种具有高亮度红色机械发光的复合柔性材料，具体涉及一种可在摩擦力、拉力、压力或撞击力等机械作用下发出明亮红色发光的复合柔性材料。
背景技术
机械发光是指材料在外界机械作用（摩擦、挤压、拉伸、撞击等）刺激下所表现出来的一种发光现象。相比传统的光致发光和电致发光材料，机械发光材料可以利用日常生活中无处不在的机械能作为激发源，避免了人工产生光电激发源的需求，可以作为新一代节能、环保和可持续的发光材料在照明、显示和成像等领域应用（参见：D. Peng, B. Chenand F. Wang, ChemPlusChem, 2015, 80, 1209-1215）。
为了使机械发光粉体材料稳固成型及重复使用，将其与弹性体复合，使其表现出非破坏性弹性机械发光是实现机械发光材料应用的必要途径。根据所复合弹性结构的力学性能，机械发光复合结构可分为硬质与柔性材料两大类。由于人类日常生活中接触的机械行为通常伴随着较低作用力，因此，开发可低载荷驱动的机械发光复合柔性材料更具实际价值（参见：S. M. Jeong, S. Song, S.-K. Lee and B. Choi, Applied PhysicsLetters, 2013, 102, 051110; X. Wang, H. Zhang, R. Yu, L. Dong, D. Peng, A.Zhang, Y. Zhang, H. Liu, C. Pan and Z. L. Wang, Advanced Materials, 2015, 27,2324-2331;）。
目前已报道的机械发光复合柔性材料中的机械发光组分均选用Mn2+和Cu2+掺杂硫化锌材料，柔性基体为聚二甲基硅氧烷和聚对苯二甲酸乙二醇酯。通过对掺杂金属离子浓度的调节，该复合柔性材料可以发射出橙色、绿色和蓝色机械发光（参见：S. M. Jeong, S.Song, S.-K. Lee and N. Y. Ha, Advanced Materials, 2013, 25, 6194-6200; L.Chen, M.-C. Wong, G. Bai, W. Jie and J. Hao, Nano Energy, 2015, 14, 372-381）。然而，硫化锌材料的合成会对环境造成污染，且该类机械发光柔性材料的发光强度较低，发光颜色较为单调，典型为缺少三基色之一的红色发光。由于红光具有很强的穿透能力，在生物、医疗以及照明和警示等领域非常重要，因此，迫切需要开发合成过程环保、具有高亮度红色机械发光的复合柔性材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有机械发光柔性材料合成过程中的硫源污染和发光单调问题，提供一种高亮度红色机械发光复合柔性材料。
本发明以机械发光粉体为发光组分，以聚二甲基硅氧烷为基体，制备得到复合柔性材料。
一种高亮度红色机械发光柔性材料，其特征在于该材料通过以下步骤来制备：
1）机械发光粉体的制备
将A 3-x Eu x Al2O6按化学计量比称取，其中A为Ca、Sr、Ba中的一种，x 的取值范围为：0≤x≤0.30，并加入助溶剂硼酸，研细混匀；在空气条件下，放入高温马弗炉中煅烧，获得机械发光粉体；所述煅烧温度为1200-1400℃，煅烧时间为2-8小时；
2）机械发光粉体与聚二甲基硅氧烷的复合
将步骤1中制备得到的机械发光粉体与聚二甲基硅氧烷混合均匀，在40~70℃下固化，得到机械发光复合柔性材料。
在步骤2）中，所述的机械发光粉体和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:2~1:10。
本发明是一种合成过程环保的氧化物基红色机械发光粉体A 3-x Eu x Al2O6，其中A为Ca、Sr、Ba中的至少一种，x 的取值范围为：0≤x≤0.30，将该材料掺入聚二甲基硅氧烷，制成复合柔性材料，其在手动拉伸、挤压、表面刮划等机械作用下获得了明亮的红色发光。
本发明提供了一种高亮度的红色机械发光复合柔性材料，其合成过程避免了以往使用污染性硫源问题，当对该材料表面进行摩擦或拉伸试验时，可以获得明亮的红色发光（见图2和图3），弥补了机械发光柔性材料缺乏红光的空白，且其物理化学性能稳定、合成方法简单、成本低廉。
附图说明
图1为制备的机械发光粉体的X射线衍射图。
图2为制备的机械发光复合柔性材料的在表面摩擦作用下的发射光谱及照片。
图3为制备的机械发光复合柔性材料的光致发光光谱和拉伸发光光谱及其所对应照片。
具体实施方式
实施例1：Sr2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
称取SrCO3（分析纯）2.0373克、Al2O3（分析纯）0.5100克、Eu2O3（4N）0.0704克、H3BO3（分析纯）0.0500克，研细混匀，并于空气气氛下进行煅烧，煅烧温度为1400℃，保温时间为4小时，最后得到Sr2.76Eu0.24Al2O6机械发光粉体。称取1g上述Sr2.76Eu0.24Al2O6粉末，加到6g聚二甲基硅氧烷中，搅拌后并于60℃保温3个小时，得到红色机械发光复合柔性材料。
实施例2：Ca2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的“SrCO3（分析纯）2.0373克”换成“CaCO3（分析纯）1.3812克”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。
实施例3：Ba2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的“SrCO3（分析纯）2.0373克”换成“BaCO3（分析纯）2.7233克”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。
实施例4：Sr2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的“称取1g上述Sr2.76Eu0.24Al2O6粉末，加到6g聚二甲基硅氧烷中”换成“称取1.5g上述Sr2.76Eu0.24Al2O6粉末，加到6g聚二甲基硅氧烷中”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。
实施例5：Sr2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的“称取1g上述Sr2.76Eu0.24Al2O6粉末，加到6g聚二甲基硅氧烷中”换成“称取0.75g上述Sr2.76Eu0.24Al2O6粉末，加到6g聚二甲基硅氧烷中”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。
实施例6：Sr2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的 “并于60℃保温3个小时”换成“并于50℃保温3个小时”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。
实施例7：Sr2.76Eu0.24Al2O6基机械发光柔性材料的制备
将实施例1中的 “并于60℃保温3个小时”换成“并于70℃保温3个小时”，制备的其它条件同实施例1，得到类似于实施例1的产物。

Claims (2)

1.一种高亮度红色机械发光柔性材料，其特征在于该材料通过以下步骤来制备：
1）机械发光粉体的制备
将A 3-x Eu x Al2O6按化学计量比称取，其中A为Ca、Sr、Ba中的一种，x 的取值范围为：0≤x≤0.30，并加入助溶剂硼酸，研细混匀；在空气条件下，放入高温马弗炉中煅烧，获得机械发光粉体；所述煅烧温度为1200-1400℃，煅烧时间为2-8小时；
2）机械发光粉体与聚二甲基硅氧烷的复合
将步骤1中制备得到的机械发光粉体与聚二甲基硅氧烷混合均匀，在40~70℃下固化，得到机械发光复合柔性材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤2）中，机械发光粉体和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:2~1:10。
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