CN110425430B

CN110425430B - 一种磁致摩擦发光系统及其构建方法

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Publication number: CN110425430B
Application number: CN201910582223.6A
Authority: CN
Inventors: 常津; 田雨; 王汉杰; 张英英; 张立立
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2019-06-30
Filing date: 2019-06-30
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2039-06-30
Also published as: CN110425430A

Abstract

本发明公开一种磁致摩擦发光系统及其构建方法，构建方法包括如下步骤：首先制备摩擦发光器件；然后构建磁操控平台；最后磁致发光的产生与检测。通过外界旋转的磁场对我们制备的器件进行刺激，使其产生光；然后通过调整外界磁场的频率，得到了不同强度的光释放情况。该系统是对应力发光材料如何进一步拓展其应用的一个新的借鉴，将对应力发光材料的发展起到很好的促进作用。

Description

一种磁致摩擦发光系统及其构建方法

技术领域

本发明属于用磁驱动生成光的技术领域，涉及一种磁致摩擦发光系统及其构建方法。

背景技术

应力发光材料是一种新型的发光材料，它通过在外界机械应力作用下(诸如摩擦、刮擦、劈裂、震动、切割、压缩以及碾压等)，机械能会转化为光能，并以发光的形式进行释放，因为独特的激发方式，使其在应力传感器、非破坏性应力无损探伤、应力可视化、防伪辨别系统等方面具有潜在的应用价值。然而，传统的应力发光都是通过接触式的方式使其受到外力而产生光。对于某种无法接触的情况下，则无法给其施加应力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种磁致摩擦发光系统的构建方法,为无需接触便可以产生光的方法。

本发明通过将应力发光材料封装在一个含有铁芯的玻璃管中，在外界磁场的作用下引起铁芯的运动从而使材料收到机械的摩擦从而产生光。这种通过远程磁场操控的方式大大解决了传统接触式应力给光的不足，为其应用提供了又一新的途径具有重要的意义。

本系统中合成的摩擦发光器件的形貌特征为，直径×长度：(500-5000)μm×(3-6)cm。通过改变玻璃管尺寸规格从而合成大小形状不同的，以方便其在不同用途中的应用

本发明的技术方案是一种磁致摩擦发光系统的构建方法，包括如下步骤：

1)摩擦发光器件的制备；

2)磁操控平台的构建；

3)磁致发光的产生与检测。

所述的步骤1)摩擦发光器件的制备设计方法步骤如下：

(1)取长度为5cm，直径为(500-5000)μm的玻璃管，一端用高压喷灯封口，在其中分别加入(0.1-1)g的应力发光粉；

(2)分别使用直径为(500-5000)μm的鲁尔适配器A端，与1)中的玻璃管相连接；

(3)使用直径为(500-5000)μm的铁芯分别与轴承相连接，并与鲁尔适配器B端相连接，使其可以自由旋转；

(4)将A和B组合，并且在B端顶部固定一个小型的永磁铁，组合成摩擦发光器件。

所述的步骤2)磁操控平台的构建具体：

(1)齿轮电机的选取：选择额定电压和电流分别为24V、1A的齿轮电机作为驱动装置转速为3600r/min；

(2)直流电源变压器的选取：选择可调式电源(3V-24V)作为齿轮电机的输入电源；

(3)旋转磁场的构建：

(a)选取直径为为5-10cm的圆形铁片，中间掏空使其刚好卡入齿轮电机的旋杆上，用502胶固定；

(b)选取直径为3-4cm的两个相同的永磁铁调整其对外的磁极方向，使其以磁极相反的方向以中心对称的方式排布在圆形铁片上，用502胶固定；

(c)通过使齿轮电机旋转即可产生旋转磁场；

(4)交变磁场频率的改变：通过改变输入磁场的电压的大小即可改变齿轮电机的旋转频率，从而得到频率不同的旋转磁场。

所述的步骤3)磁致发光的产生与检测具体如下:

(1)将磁操控平台固定在桌面上，使其转头向下；

(2)将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定；

(3)接通磁操控平台的电源，调整电源实示数(5-25V)使磁场以不同的频率旋转，用相机拍摄发光图片。

本发明的第二个技术方案是一种磁致摩擦发光系统，规格为：直径×长度＝(500-5000)μm×(3-6)cm，通过改变玻璃管尺寸规格从而合成大小形状不一。

本发明的优势在于：

1)实现了以非接触式的手段通过磁场对光进行的调控。

2)首次实现了磁致摩擦发光，并且可将器件直径缩小至500um，大大为其应用拓展了可行性。

附图说明

图1：摩擦发光器件实物图。

图2：磁操控平台的实物图。

图3：不同频率旋转磁场下的发光实物图：

a-磁致摩擦发光平台整体图；b-不同直径摩擦器件的实物图及发光图；c-不同旋转电压的发光实物图。

具体实施方式

下面的实施例中将对本发明作进一步的阐述，但本发明不限于此。

实施例1：

摩擦发光器件的制备,具体步骤如下：

1)取长度为5cm，直径为2000μm的玻璃管，一端用高压喷灯封口，在其中分别加入(0.1-1)g的应力发光粉。

2)分别使用直径为3000μm的鲁尔适配器A端，与1)中的玻璃管相连接。

3)使用直径为2000μm的铁芯分别与轴承相连接，并与鲁尔适配器B端相连接，使其可以自由旋转。

4)将A和B组合，并且在B端顶部固定一个小型的永磁铁，组合成摩擦发光器件(附图1、图3)。

实施例2：

摩擦发光器件的制备,具体步骤如下：

1)取长度为5cm，直径为1000μm的玻璃管，一端用高压喷灯封口，在其中分别加入(0.1-1)g的应力发光粉。

2)分别使用直径为1000μm的鲁尔适配器A端，与1)中的玻璃管相连接。

3)使用直径为900μm的铁芯分别与轴承相连接，并与鲁尔适配器B端相连接，使其可以自由旋转。

实施例3：

摩擦发光器件的制备,具体步骤如下：

1)取长度为5cm，直径为500μm的玻璃管，一端用高压喷灯封口，在其中分别加入(0.1-1)g的应力发光粉。

2)分别使用直径为500μm的鲁尔适配器A端，与1)中的玻璃管相连接。

3)使用直径为300μm的铁芯分别与轴承相连接，并与鲁尔适配器B端相连接，使其可以自由旋转。

实施例4：

磁操控平台的构建具体步骤如下：

1)选择额定电压和电流分别为24V、1A的齿轮电机作为驱动装置，转速为3600r/min；

2)选择可调式电源(3V-24V)作为齿轮电机的输入电源；

3)旋转磁场的构建：

(1)选取直径为为5-10cm的圆形铁片，中间掏空使其刚好卡入齿轮电机的旋杆上，用502胶固定；

(2)选取直径为3-4cm的两个相同的永磁铁调整其对外的磁极方向，使其以磁极相反的方向以中心对称的方式排布在圆形铁片上，用502胶固定；

(3)通过使齿轮电机旋转即可产生旋转磁场。

4)通过改变输入磁场的电压的大小即可改变齿轮电机的旋转频率，从而得到频率不同的旋转磁场(附图2)。

实施例5：

磁致发光的产生与检测

将磁操控平台固定在桌面上，使其转头朝水平方向。将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定。接通磁操控平台的电源，调整电源实示数10V，使磁场该电压的频率下旋转，用相机拍摄发光图片(图3)。

实施例6：

磁致发光的产生与检测

将磁操控平台固定在桌面上，使其转头朝水平方向。将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定。接通磁操控平台的电源，调整电源实示数15V，使磁场该电压的频率下旋转，用相机拍摄发光图片(图3)。

实施例7：

磁致发光的产生与检测

将磁操控平台固定在桌面上，使其转头朝水平方向。将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定。接通磁操控平台的电源，调整电源实示数20V，使磁场该电压的频率下旋转，用相机拍摄发光图片(图3)。

实施例8：

磁致发光的产生与检测

将磁操控平台固定在桌面上，使其转头朝水平方向。将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定。接通磁操控平台的电源，调整电源实示数25V，使磁场该电压的频率下旋转，用相机拍摄发光图片(图3)。

Claims

1.一种磁致摩擦发光系统的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)摩擦发光器件的制备；

2)磁操控平台的构建；

3)磁致发光的产生与检测；

所述步骤1)摩擦发光器件的制备的具体步骤如下：

(1)取长度为5cm，直径范围为500至2000μm的玻璃管，一端用高压喷灯封口，在其中分别加入0.1至1g的应力发光粉；

(2)分别使用直径范围为500至3000μm的鲁尔适配器A端，与上述步骤(1)中的玻璃管相连接；

(3)使用直径范围为300至2000μm的铁芯分别与轴承相连接，并与鲁尔适配器B端相连接，使其可以自由旋转；

(4)将A和B组合，并且在B端顶部固定一个小型的永磁铁，组合成摩擦发光器件；

所述步骤2)磁操控平台的构建具体步骤如下：

(1)齿轮电机的选取：选择额定电压和电流分别为24V、1A的齿轮电机作为驱动装置，转速为3600r/min；

(2)直流电源变压器的选取：选择可调式电源作为齿轮电机的输入电源；

(3)旋转磁场的构建：

(a)选取直径为5-10cm的圆形铁片，中间掏空使其刚好卡入齿轮电机的旋杆上，用502胶固定；

(c)通过使齿轮电机旋转即可产生旋转磁场；

(4)交变磁场频率的改变：通过改变输入磁场的电压的大小即可改变齿轮电机的旋转频率，从而得到频率不同的旋转磁场；

所述的步骤3)磁致发光的产生与检测具体步骤:

(1)将磁操控平台固定在桌面上，使其转头向下；

(2)将摩擦发光器件置于距转头1cm处，一端固定；

(3)接通磁操控平台的电源，调整电源实示数使磁场以不同的频率旋转，用相机拍摄发光图片。

2.根据权利要求1所述的方法构建的磁致摩擦发光系统，其特征在于，该发光系统规格为：

直径范围×长度范围＝(500-5000)μm×(3-6)cm，通过改变玻璃管尺寸规格从而合成大小形状不一。