CN113388394B - 光致发光材料及其应用和受力示踪材料、弹道凝胶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光致发光材料及其应用和受力示踪材料、弹道凝胶，本方案巧妙性将CsCl、InCl₃和SbCl₃进行受力混合，制得超宽带、发光强度高的无铅氯化物橙黄色发光材料；该光致发光材料在紫外光辐照后，可呈现肉眼可见的强橙黄色发光；而基于该光致发光材料，本方案还提供了光致发光材料及弹道凝胶，其充分利用了CsCl、InCl₃和SbCl₃在受力混合后，能形成紫外光下呈发光状态的应用产品，通过巧妙性将CsCl、InCl₃和SbCl₃进行分离负载，然后利用载体之间的受力变化，令CsCl、InCl₃和SbCl₃突破载体之间的界限进行游离，从而实现受力混合，即时性形成光致发光材料；本方案具有实施可靠、操作简单的优点，且本方案的光致发光材料在受力示踪材料中的应用具有较为可观的应用潜力。

Description

光致发光材料及其应用和受力示踪材料、弹道凝胶

技术领域

本发明涉及发光材料及示踪材料技术领域，尤其涉及光致发光材料及其应用和受力示踪材料、弹道凝胶。

背景技术

发光材料是指能够以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射(非平衡辐射)的物质材料。其物质内部以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射(非平衡辐射)的过程称为发光。

在实际应用中，将受外界激发而发光的固体称为发光材料。它们可以以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态被使用，主要组分是稀土金属的化合物和半导体材料，与有色金属关系很密切。

光致发光粉是制作发光油墨、发光涂料、发光塑料、发光印花浆的理想材料。发光油墨不但适用于网印各种发光效果的图案文字，如标牌、玩具、字画、玻璃画、不干胶等，而且因其具有透明度高、成膜性好、涂层薄等特点，可在各类浮雕、圆雕(佛像、瓷像、石膏像、唐三彩)、高分子画、灯饰等工艺品上喷涂或网印，在不影响其原有的饰彩或线条的前提下大大提高其附加值。发光油墨的颜色有：透明、红、蓝、绿、黄等。

光致发光材料在安全方面上的应用也是其最为普遍的。在安全方面，光致发光材料可用作安全出口指示标记、撤离标记等。在用作这些标记时，光致发光材料一定要经过严格检测，确保它们符合安全标准。光致发光材料应用在安全方面与装饰品或其它小物品上不同，要求发光材料保持最亮的光照度和持续时间长的照明。

而当前光致发光材料的应用多为直接将其成品粉体或其他成品形式的材料进行直接使用，而对于一些需要根据实际情况进行适应形成发光标记的情况下，采用现成的光致发光材料成品进行应用，则会出现背景色干扰大、标记精度低和载体附着方法复杂的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种制备简单、实施可靠、标记精度高且灵活的光致发光材料及其应用和受力示踪材料、弹道凝胶。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种光致发光材料的制备方法，包括：

S01、按预设化学计量比移取a份CsCl、b份InCl₃和c份SbCl₃；

S02、将a份CsCl、b份InCl₃和c份SbCl₃进行受压混合，制得光致发光材料；

其中，所述光致发光材料在紫外光照射下呈现发光状态；

另外，步骤S01中，a、b、c的份数单位为摩尔，且范围为1≤a≤3，0.5≤b≤1.5，0＜c＜0.3。

作为一种可能的实施方式，进一步，步骤S01中，a、b、c的范围为1.8≤a≤2.2，0.75≤b≤1.15，0.01＜c＜0.09。

作为一种可能的实施方式，进一步，步骤S02中，受压混合过程中还加入助混剂，所述助混剂为乙醇、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲醇、盐酸、油酸中的一种以上。

作为一种可能的实施方式，进一步，步骤S02中，受压混合后的混合物还经洗涤、离心和烘干处理以去除助混剂，制得光致发光材料；

其中，洗涤过程采用的洗涤剂为乙醇、甲醇、盐酸中的一种以上；

另外，离心过程的参数为500～15000r/min，离心处理的时长为1～30min；

烘干处理的温度为35～70℃，烘干处理的时长为1～24h。

作为一种可能的实施方式，进一步，将所述光致发光材料应用于照明、显像、油墨、光探测器、激光设备、太阳能电池或传感器中。

基于上述的光致发光材料方案，本发明还提供一种受力示踪材料，其包括：

第一凝胶体，所述第一凝胶体中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物A；

第二凝胶体，所述第二凝胶体与所述第一凝胶体层叠设置，且所述第二凝胶体中分散有SbCl₃形成的掺杂物B；

其中，所述第一凝胶体与所述第二凝胶体之间的层叠分界面上形成有预设厚度的缓冲区；

当所述第一凝胶体远离所述第二凝胶体的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第一凝胶体中的掺杂物A穿过缓冲区进入到所述第二凝胶体中与所述第二凝胶体中的掺杂物B受压接触；

当所述第二凝胶体远离所述第一凝胶体的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第二凝胶体中的掺杂物B穿过缓冲区进入到所述第一凝胶体中与所述第一凝胶体中的掺杂物A受压接触；

另外，所述第一凝胶体和/或第二凝胶体本体的透光率不低于70％；

当紫外光照射所述第一凝胶体或所述第二凝胶体受压大于第一压力的区域时，该区域呈现发光状态。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述第一凝胶体和所述第二凝胶体均为聚乙烯醇凝胶体；

所述掺杂物A为CsCl与InCl₃经研磨混合后，再分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第一凝胶体；

所述掺杂物B为SbCl₃分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第二凝胶体；

其中，所述第一凝胶体在冻融和解冻处理过程中的上端面与所述第二凝胶体在冻融和解冻处理过程中的上端面层叠贴合；

另外，所述掺杂物A中的CsCl、InCl₃与掺杂物B中的SbCl₃的摩尔比为1～3∶0.5～1.5∶0.01～0.2。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述第一凝胶体与所述第二凝胶体之间的层叠分界面上还施加有分隔层，例如：油膜等与第一凝胶体和第二凝胶体不亲和游离的液态分隔层，通过分隔层第一凝胶体和第二凝胶体内的掺杂物发生游离交换。

基于上述的光致发光材料方案，本发明还提供一种弹道凝胶，其包括：

若干第一凝胶块，均为矩形体结构，第一凝胶块中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物m；

若干第二凝胶块，均为矩形体结构，第二凝胶块中分散有SbCl₃形成的掺杂物n；

其中，若干第一凝胶块与若干第二凝胶块交替设置且前后端面依序贴合；

另外，所述第一凝胶块与所述第二凝胶块的贴合分界面上形成有预设厚度的缓冲区；所述第一凝胶块和第二凝胶块本体的透光率不低于70％。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述缓冲区的厚度为1～3mm；

所述第一凝胶块和第二凝胶块的表面上还施加有隔水层；

所述掺杂物m中的CsCl、InCl₃与掺杂物n中的SbCl₃的摩尔比为1～3∶0.5～1.5∶0.01～0.2。

需要说明的是，本方案的CsCl、InCl₃和SbCl₃进行受力混合后，形成的是新化学物质，而并非合金领域中，各金属粉末混合形成的高度混合的新混合物，传统合金合成还需要高温和/或高压等条件，且制备所获得的物质几乎未见有产生光致发光性能的文献报道或记载，尤其是本方案所形成的光致发光材料具备紫外照射后的发光性能，而CsCl、InCl₃和SbCl₃三者单独在紫外照射下本身是不具备发光性能的，这已经能够佐证本发明光致发光材料制备方法制备所得的是一个新物质，而其原料混合配比亦是具有考究性。另外，本发明采用研磨法巧妙性进行制备光致发光材料，其具有产能高、稳定性佳的效果，而且相较于传统的水热合成法，具有操作便利、可控性好和物料输入输出便利的效果。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性将CsCl、InCl₃和SbCl₃进行受力混合，制得超宽带、发光强度高的无铅氯化物橙黄色发光材料；该光致发光材料在紫外光辐照后，可呈现肉眼可见的强橙黄色发光；而基于该光致发光材料，本方案还提供了光致发光材料及弹道凝胶，其充分利用了CsCl、InCl₃和SbCl₃在受力混合后，能形成紫外光下呈发光状态的应用产品，通过巧妙性将CsCl、InCl₃和SbCl₃进行分离负载，然后利用载体之间的受力变化，令CsCl、InCl₃和SbCl₃突破载体之间的界限进行游离，从而实现受力混合，即时性形成光致发光材料，本方案具有实施可靠、操作简单的优点，且本方案的光致发光材料在受力示踪材料中的应用具有较为可观的应用潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明光致发光材料在紫外线下表征的发光状态示意图；

图2是本发明受力示踪材料的简要层次结构示意图；

图3是本发明受力示踪材料的发光验证的流程示意图；

图4是本发明受理示踪材料进行受力测试的简要状态变化示意图；

图5是经受力测试后的受力示踪材料在紫外线照射下的发光状态示意图；

图6是本发明弹道凝胶的简要实施结构示意图；

图7是本发明弹道凝胶进行弹道测试时的弹道凝胶状态变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例一种光致发光材料的制备方法，包括：

S01、按预设化学计量比移取2毫摩尔CsCl、0.95毫摩尔InCl₃和0.05毫摩尔SbCl₃；

S02、在常温下，将CsCl、InCl₃和SbCl₃进行研磨混合，制得光致发光材料；

其中，所制得光致发光材料的化学组成如式(1)所示：

2CsCl·0.95InCl₃·0.05SbCl₃ (式1)

发光测试

将实施例1制得的光致发光材料置于紫外灯下进行辐照，该光致发光材料呈现图1所示肉眼可见发光状态。

基于图1所示表征图，可推知本方案所制得的光致发光材料在照明、显像、油墨、光探测器、激光设备、太阳能电池或传感器中具有一定的应用潜力。

而基于实施例1方案及图1所示的表征图可推知，本方案光致发光材料在紫外线照射下，其呈现出了高品质的发光状态，而在该基础上，可以进一步通过提高材料的混合效果使其成品品质更高，例如在研磨混合过程中还加入助混剂，所述助混剂为乙醇、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲醇、盐酸、油酸中的一种以上，其中，助混剂本身亦是一种溶剂，其能够提高CsCl、InCl₃和SbCl₃的混合分散效果，令材料体系整体品质更为稳定，而助混剂本身并不参与反应结合，因此，受压混合后的混合物还可以经洗涤、离心和烘干处理以去除助混剂，制得光致发光材料；

其中，洗涤过程采用的洗涤剂可以为乙醇、甲醇、盐酸中的一种以上；

另外，离心过程的参数可以为500～15000r/min，离心处理的时长可以为1～30min；

烘干处理的温度为35～70℃，烘干处理的时长为1～24h。

实施例2

如图2所示，本实施例一种受力示踪材料，其包括：

第一凝胶体1，所述第一凝胶体1中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物A；

第二凝胶体2，所述第二凝胶体2与所述第一凝胶体1层叠设置，且所述第二凝胶体2中分散有SbCl₃形成的掺杂物B；

其中，所述第一凝胶体与所述第二凝胶体之间的层叠分界面上形成有预设厚度的缓冲区3；

当所述第一凝胶体1远离所述第二凝胶体2的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第一凝胶体1中的掺杂物A穿过缓冲区进入到所述第二凝胶体2中与所述第二凝胶体2中的掺杂物B受压接触；

当所述第二凝胶体2远离所述第一凝胶体1的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第二凝胶体2中的掺杂物B穿过缓冲区进入到所述第一凝胶体1中与所述第一凝胶体1中的掺杂物A受压接触；

另外，所述第一凝胶体1和/或第二凝胶体2本体的透光率不低于70％，其主要目的在于能够在紫外光辐照下进行表征时，能够提高肉眼可见的发光反馈效果；当紫外光照射所述第一凝胶体1或所述第二凝胶体2受压大于第一压力的区域时，该区域呈现发光状态。

本实施例中，所述第一凝胶体1和所述第二凝胶体2均为聚乙烯醇凝胶体；而所述掺杂物A为CsCl与InCl₃经研磨混合后，再分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第一凝胶体1；所述掺杂物B为SbCl₃分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第二凝胶体2；所述掺杂物A中的CsCl、InCl₃与掺杂物B中的SbCl₃的摩尔比为2∶1.0∶0.1。

由于聚乙烯醇制成的凝胶具有相对较高的含水率，使得掺杂物A或掺杂物B能够进行良好的分散，同时聚乙烯醇制成的水凝胶内部具有丰富的微孔，使得其在受到压力时，能够令掺杂其中的掺杂物A和掺杂物B发生游离，令二者具有接触可能，而聚乙烯醇水凝胶的高弹性能够保证其在未受力时，能够保持良好的内部状态稳定，使得只需控制第一凝胶体1和第二凝胶体2的保存温度和使用时机(从保存空间取出后，在预设时间内进行检测使用)，即可保证掺杂物A和掺杂物B在第一凝胶体1和第二凝胶体2中的稳定性，另外，为了避免第一凝胶体1和第二凝胶体2之间因为水分渗透等原理导致掺杂物A和掺杂物B主动游离，所述第一凝胶体1与所述第二凝胶体2之间的层叠分界面上还施加有油膜3，通过油膜3的拒水性特征，令其形成隔离层。而且，所述第一凝胶体1在冻融和解冻处理过程中的上端面与所述第二凝胶体2在冻融和解冻处理过程中的上端面层叠贴合。

本方案中，掺杂物A和掺杂物B中组分的摩尔比例并不局限于上上述，所述掺杂物A中的CsCl、InCl₃与掺杂物B中的SbCl₃的摩尔比还可以为1～3∶0.5～1.5∶0.01～0.2。

发光测试

图3示出了将CsCl、InCl₃进行混合掺入聚乙烯醇水溶液后，然后经冻融、解冻后形成水凝胶，再进行滴加SbCl₃溶液后，在紫外光照射下呈现发光状态的流程示意图；其中，CsCl、InCl₃和SbCl₃的摩尔量分别为2mmol、0.95mmol和0.05mmol。

在图2、图3所示的基础上，进一步结合图4的按压测试流程，可获知经按压后的受力示踪材料由于第一凝胶体1和第二凝胶体2受压而进一步压迫油膜3，令掺杂物A和掺杂物B穿过油膜3的隔离而发生压力接触，此时掺杂物A和掺杂物B之间混合形成发光材料。

本实施例中，还可以将油膜替换成其他与第一凝胶体1和第二凝胶体2不亲和游离的液态分隔层，通过分隔层避免第一凝胶体1和第二凝胶体2内的掺杂物发生游离交换

图5示出了对按压后的示踪材料进行紫外照射表征的图示，可知，经过按压的受力示踪材料区域可出现紫外照射反馈，其呈现出发光状态。

实施例3

如图6所示，本实施例一种弹道凝胶，其包括：

若干第一凝胶块1，均为矩形体结构，第一凝胶块1中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物m；

若干第二凝胶块2，均为矩形体结构，第二凝胶块2中分散有SbCl₃形成的掺杂物n；

本实施例中，所述掺杂物m中的CsCl、InCl₃与掺杂物n中的SbCl₃的摩尔比为2∶1.0∶0.1。

其中，若干第一凝胶块1与若干第二凝胶块2交替设置且前后端面依序贴合；所述第一凝胶块1与所述第二凝胶块2的贴合分界面上形成有预设厚度的缓冲区11、21；所述第一凝胶块1和第二凝胶块2本体的透光率不低于70％。

另外，本方案中，所述缓冲区的厚度为2mm，由于水凝胶通常具有较优的吸水性能，为了避免第一凝胶块1和第二凝胶块2置于使用环境下，发生大幅吸水导致掺杂物游离，所述第一凝胶块1和第二凝胶块2的表面上还施加有隔水层3。

结合图7所示，图7示出了本实施例方案弹道凝胶进行弹道测试时的简要状态变化示意图，其中，由于子弹进入弹道凝胶时产生的大量动能被释放，导致弹道凝胶接近射入面的一端内部弹道孔呈现出膨胀形态，而掺杂在第一凝胶块1、第二凝胶块2内的掺杂物m、掺杂物n由于弹道凝胶的受力和弹性伸缩，令掺杂物m和掺杂物n呈现一个喷射状的位移扩散，令原本在第一凝胶块1内的掺杂物m和第二凝胶块2内的掺杂物n由原先的规律性排布变成按弹道凝胶受力的方向和状态进行扩散，而经过测试后的弹道凝胶可置于紫外光下进行辐照，然后通过三维扫描设备或影像设备进行影像扫描，以更直观、准确地对弹道凝胶的受力进行分析，而传统弹道凝胶多为通过高速摄像机和观察测试后弹道凝胶内的弹道孔进行分析，本方案从受力示踪方面能够为弹道研究提供一个更为深入研究的思路。

而需要注意的是，由于水凝胶在高温、高湿度环境下的内部状态并不稳定，因此，本方案弹道凝胶在进行测试使用时，需对环境温度进行控制，可以为5～25℃，并在干燥空气氛围下进行使用，另外，经测试后的弹道凝胶可以置于0～5℃的冷藏装置中进行冷藏，且测试后进行受力示踪的检测时间间隔应小于24h，而超过24h，则掺杂物m和掺杂物n会出现游走，而导致表征干扰变大，影响表征结果的精确度。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种受力示踪材料，其特征在于，包括：

第一凝胶体，所述第一凝胶体中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物A；

第二凝胶体，所述第二凝胶体与所述第一凝胶体层叠设置，且所述第二凝胶体中分散有SbCl₃形成的掺杂物B；

其中，所述第一凝胶体与所述第二凝胶体之间的层叠分界面上形成有预设厚度的缓冲区；

当所述第一凝胶体远离所述第二凝胶体的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第一凝胶体中的掺杂物A穿过缓冲区进入到所述第二凝胶体中与所述第二凝胶体中的掺杂物B受压接触；

当所述第二凝胶体远离所述第一凝胶体的端面受到大于第一压力的作用力时，所述第二凝胶体中的掺杂物B穿过缓冲区进入到所述第一凝胶体中与所述第一凝胶体中的掺杂物A受压接触；

另外，所述第一凝胶体和第二凝胶体本体的透光率不低于70％；

当紫外光照射所述第一凝胶体或所述第二凝胶体受压大于第一压力的区域时，该区域呈现发光状态；

所述掺杂物A和掺杂物B受压接触时形成光致发光材料；

其中，所述掺杂物A中的CsCl、InCl₃与掺杂物B中的SbCl₃的摩尔比为1～3∶0.5～1.5∶0.01～0.2。

2.如权利要求1所述的受力示踪材料，其特征在于，所述第一凝胶体和所述第二凝胶体均为聚乙烯醇凝胶体；

所述掺杂物A为CsCl与InCl₃经研磨混合后，再分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第一凝胶体；

所述掺杂物B为SbCl₃分散于聚乙烯醇水溶液中，然后再经冻融和解冻处理后，获得第二凝胶体；

其中，所述第一凝胶体在冻融和解冻处理过程中的上端面与所述第二凝胶体在冻融和解冻处理过程中的上端面层叠贴合。

3.如权利要求1或2所述的受力示踪材料，其特征在于，所述第一凝胶体与所述第二凝胶体之间的层叠分界面上还施加有分隔层。

4.一种弹道凝胶，其特征在于，其包括：

若干第一凝胶块，均为矩形体结构，第一凝胶块中分散有CsCl与InCl₃混合形成的掺杂物m；

若干第二凝胶块，均为矩形体结构，第二凝胶块中分散有SbCl₃形成的掺杂物n；

其中，若干第一凝胶块与若干第二凝胶块交替设置且前后端面依序贴合；

所述第一凝胶块与所述第二凝胶块的贴合分界面上形成有预设厚度的缓冲区；所述第一凝胶块和第二凝胶块本体的透光率不低于70％；

另外，第一凝胶块中的掺杂物m与第二凝胶块中的掺杂物n受压接触时形成光致发光材料，该光致发光材料在紫外线照射下呈现发光状态；

所述掺杂物m中的CsCl、InCl₃与掺杂物n中的SbCl₃的摩尔比为1～3∶0.5～1.5∶0.01～0.2。

5.如权利要求4所述的弹道凝胶，其特征在于，所述缓冲区的厚度为1～3mm；

所述第一凝胶块和第二凝胶块的表面上还施加有隔水层。

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