JP2000313878A - 発光材料、その製造方法及びそれを用いた発光方法 - Google Patents
発光材料、その製造方法及びそれを用いた発光方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的な外力を加えることによって効率的に
発光する新規な発光材料を提供する。 【解決手段】 Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を
少なくとも主成分とする母体材料に、機械的エネルギー
によって励起された電子が基底状態に戻る際に発光する
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の発光中心を添加してなる。これを得るには、この母
体材料に、この希土類金属及び遷移金属の中から選ばれ
た少なくとも１種の発光中心となる材料を、０．０１〜
２０モル％の範囲で添加したのち、８００〜１７００℃
で焼成し、発光中心をドープする。
発光する新規な発光材料を提供する。 【解決手段】 Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を
少なくとも主成分とする母体材料に、機械的エネルギー
によって励起された電子が基底状態に戻る際に発光する
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の発光中心を添加してなる。これを得るには、この母
体材料に、この希土類金属及び遷移金属の中から選ばれ
た少なくとも１種の発光中心となる材料を、０．０１〜
２０モル％の範囲で添加したのち、８００〜１７００℃
で焼成し、発光中心をドープする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的な外力を加
えることによって発光する新規な発光材料、その製造方
法及びそれを用いた発光方法に関するものである。
えることによって発光する新規な発光材料、その製造方
法及びそれを用いた発光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物質が外部からの刺激を与えられ
ることによって、室温等の低温度で可視光や可視域付近
の光を発する現象は、いわゆる蛍光現象としてよく知ら
れている。このような蛍光現象を生じる物質、すなわち
蛍光体は、蛍光ランプなどの照明灯や、ＣＲＴ（Ｃａｔ
ｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）いわゆるブラウン管など
のディスプレイとして使用されている。この蛍光現象を
生じさせる外部からの刺激は、通常、紫外線、電子線、
Ｘ線、放射線、電界、化学反応などによって与えられて
いるが、これまで、機械的な外力等の刺激によって発光
する材料はあまり知られていない。
ることによって、室温等の低温度で可視光や可視域付近
の光を発する現象は、いわゆる蛍光現象としてよく知ら
れている。このような蛍光現象を生じる物質、すなわち
蛍光体は、蛍光ランプなどの照明灯や、ＣＲＴ（Ｃａｔ
ｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）いわゆるブラウン管など
のディスプレイとして使用されている。この蛍光現象を
生じさせる外部からの刺激は、通常、紫外線、電子線、
Ｘ線、放射線、電界、化学反応などによって与えられて
いるが、これまで、機械的な外力等の刺激によって発光
する材料はあまり知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、摩擦
力、せん断力、衝撃力、圧力などの機械的な外力を加え
ることによって効率的に発光する新規な発光材料を提供
することにある。
力、せん断力、衝撃力、圧力などの機械的な外力を加え
ることによって効率的に発光する新規な発光材料を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、機械的な
外力を加えることによって発光する新規な発光材料を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のケイ酸塩の母体
材料に特定の希土類金属や遷移金属の発光中心を添加し
たものが、その目的に適合することを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
外力を加えることによって発光する新規な発光材料を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のケイ酸塩の母体
材料に特定の希土類金属や遷移金属の発光中心を添加し
たものが、その目的に適合することを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】すなわち、本発明は、Ｙ、Ｂａ及びＭｇの
中から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの
酸化物との複合体を少なくとも主成分とする母体材料
に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底状
態に戻る際に発光する希土類金属及び遷移金属の中から
選ばれた少なくとも１種の発光中心を添加したことを特
徴とする発光材料、及びこの発光材料に機械的な外力を
加えて発光させる発光方法を提供するものである。
中から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの
酸化物との複合体を少なくとも主成分とする母体材料
に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底状
態に戻る際に発光する希土類金属及び遷移金属の中から
選ばれた少なくとも１種の発光中心を添加したことを特
徴とする発光材料、及びこの発光材料に機械的な外力を
加えて発光させる発光方法を提供するものである。
【０００６】本発明の発光材料は、Ｙ、Ｂａ及びＭｇの
中から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの
酸化物との複合体を少なくとも主成分とする母体材料
に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底状
態に戻る際に発光する希土類金属及び遷移金属の中から
選ばれた少なくとも１種の発光中心となる材料を、０．
０１〜２０モル％の範囲で添加したのち、８００〜１７
００℃で焼成し、発光中心をドープするか、あるいは上
記母体材料を形成しうる原料化合物に、機械的エネルギ
ーによって励起された電子が基底状態に戻る際に発光す
る希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも
１種の金属又はその化合物を、０．０１〜２０モル％の
範囲の割合で配合したのち、８００〜１７００℃で焼成
することにより製造することができる。
中から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの
酸化物との複合体を少なくとも主成分とする母体材料
に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底状
態に戻る際に発光する希土類金属及び遷移金属の中から
選ばれた少なくとも１種の発光中心となる材料を、０．
０１〜２０モル％の範囲で添加したのち、８００〜１７
００℃で焼成し、発光中心をドープするか、あるいは上
記母体材料を形成しうる原料化合物に、機械的エネルギ
ーによって励起された電子が基底状態に戻る際に発光す
る希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも
１種の金属又はその化合物を、０．０１〜２０モル％の
範囲の割合で配合したのち、８００〜１７００℃で焼成
することにより製造することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の発光材料は、機械的な外
力を加えることによって発光する新規な機能材料であっ
て、特定の複合酸化物の母体材料に発光中心を添加して
構成される。本発明においては、母体材料として、また
製造原料として、Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少
なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体
やそれを主成分とするものが用いられる。この複合体と
しては、例えばＹ２ＳｉＯ５、ＢａＳｉ２Ｏ５及びＢａ
３ＭｇＳｉ２Ｏ８の中から選ばれた少なくとも１種の複
合酸化物が挙げられ、中でもＹ２ＳｉＯ５、Ｂａ３Ｍｇ
Ｓｉ２Ｏ８が好ましい。
力を加えることによって発光する新規な機能材料であっ
て、特定の複合酸化物の母体材料に発光中心を添加して
構成される。本発明においては、母体材料として、また
製造原料として、Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少
なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体
やそれを主成分とするものが用いられる。この複合体と
しては、例えばＹ２ＳｉＯ５、ＢａＳｉ２Ｏ５及びＢａ
３ＭｇＳｉ２Ｏ８の中から選ばれた少なくとも１種の複
合酸化物が挙げられ、中でもＹ２ＳｉＯ５、Ｂａ３Ｍｇ
Ｓｉ２Ｏ８が好ましい。
【０００８】このような母体材料に発光中心として添加
される希土類金属や遷移金属は、発光強度を飛躍的に向
上させるためのものであり、このような希土類金属や遷
移金属としては、第一イオン化エネルギーが８ｅＶ以
下、中でも６ｅＶ以下のものが好ましい。
される希土類金属や遷移金属は、発光強度を飛躍的に向
上させるためのものであり、このような希土類金属や遷
移金属としては、第一イオン化エネルギーが８ｅＶ以
下、中でも６ｅＶ以下のものが好ましい。
【０００９】この希土類金属や遷移金属は、不安定な３
ｄ、４ｄ、５ｄ又は４ｆ電子殻を有するものである。希
土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが、遷移金属としては、例え
ばＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗなどがそれぞれ挙げら
れる。不安定な３ｄ電子殻を有する遷移金属の中で好ま
しいのは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕな
どであり、不安定な４ｄ電子殻をもつ遷移金属の中で好
ましいのは、Ｎｂ、Ｍｏであり、不安定な５ｄ電子殻を
もつ遷移金属の中で好ましいのは、Ｔａ、Ｗである。他
方、不安定な４ｆ電子殻をもつ希土類金属の中で好まし
いのは、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙなどである。
ｄ、４ｄ、５ｄ又は４ｆ電子殻を有するものである。希
土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが、遷移金属としては、例え
ばＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗなどがそれぞれ挙げら
れる。不安定な３ｄ電子殻を有する遷移金属の中で好ま
しいのは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕな
どであり、不安定な４ｄ電子殻をもつ遷移金属の中で好
ましいのは、Ｎｂ、Ｍｏであり、不安定な５ｄ電子殻を
もつ遷移金属の中で好ましいのは、Ｔａ、Ｗである。他
方、不安定な４ｆ電子殻をもつ希土類金属の中で好まし
いのは、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙなどである。
【００１０】これらの希土類金属や遷移金属は、母体材
料に応じて１種又は２種以上を適宜選択し、発光中心の
中心イオンとして、母体材料中に導入することができ
る。母体材料に発光中心を添加すると、発光強度を飛躍
的に向上させることができ、母体材料と発光中心との組
合せによって発光強度は変化する。母体材料の種類によ
って最適発光中心は異なる。例えば、母体材料がＹ２Ｓ
ｉＯ５の場合にはＥｕとＣｅが有効であり、ＢａＳｉ２
Ｏ５の場合にはＰｂが有効であり、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ
８の場合にはＥｕが有効である。
料に応じて１種又は２種以上を適宜選択し、発光中心の
中心イオンとして、母体材料中に導入することができ
る。母体材料に発光中心を添加すると、発光強度を飛躍
的に向上させることができ、母体材料と発光中心との組
合せによって発光強度は変化する。母体材料の種類によ
って最適発光中心は異なる。例えば、母体材料がＹ２Ｓ
ｉＯ５の場合にはＥｕとＣｅが有効であり、ＢａＳｉ２
Ｏ５の場合にはＰｂが有効であり、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ
８の場合にはＥｕが有効である。
【００１１】本発明の発光材料の製法において発光中心
となる材料としては例えば希土類金属や遷移金属、これ
らの化合物などが用いられ、希土類金属や遷移金属の化
合物としては、例えば酸化物、硝酸塩などが挙げられ
る。また、原料として母体材料を形成しうる化合物を用
いる場合、該原料化合物としては、酸化物例えば酸化イ
ットリウム、酸化ケイ素、酸化バリウム、酸化マグネシ
ウムなどや、炭酸塩例えば炭酸バリウム、炭酸マグネシ
ウムなどや、ハロゲン化物例えば塩化ケイ素、塩化イッ
トリウム、塩化マグネシウムなどや、有機ケイ素化合物
例えばテトラエトキシシリコンのようなアルコキシ置換
化合物などが挙げられる。また、本発明の発光材料は、
このような原料化合物を用いる場合、ゾルゲル法や共沈
法などで製造することもできる。例えば共沈法として
は、所定母体材料形成に所要の原料化合物を組み合わ
せ、これらの粉末を適当な溶媒に溶解して溶液を調製し
たのち、ｐＨ調整等の適当な手段で共沈させる方法など
が用いられる。
となる材料としては例えば希土類金属や遷移金属、これ
らの化合物などが用いられ、希土類金属や遷移金属の化
合物としては、例えば酸化物、硝酸塩などが挙げられ
る。また、原料として母体材料を形成しうる化合物を用
いる場合、該原料化合物としては、酸化物例えば酸化イ
ットリウム、酸化ケイ素、酸化バリウム、酸化マグネシ
ウムなどや、炭酸塩例えば炭酸バリウム、炭酸マグネシ
ウムなどや、ハロゲン化物例えば塩化ケイ素、塩化イッ
トリウム、塩化マグネシウムなどや、有機ケイ素化合物
例えばテトラエトキシシリコンのようなアルコキシ置換
化合物などが挙げられる。また、本発明の発光材料は、
このような原料化合物を用いる場合、ゾルゲル法や共沈
法などで製造することもできる。例えば共沈法として
は、所定母体材料形成に所要の原料化合物を組み合わ
せ、これらの粉末を適当な溶媒に溶解して溶液を調製し
たのち、ｐＨ調整等の適当な手段で共沈させる方法など
が用いられる。
【００１２】発光中心となる材料の添加量は０．０１〜
２０モル％の範囲で選ばれる。この添加量が０．０１モ
ル％に満たない場合には、発光強度の向上が不十分であ
り、一方、２０モル％を超えると発光効率が低下して実
用に適さない。
２０モル％の範囲で選ばれる。この添加量が０．０１モ
ル％に満たない場合には、発光強度の向上が不十分であ
り、一方、２０モル％を超えると発光効率が低下して実
用に適さない。
【００１３】本発明の発光材料は、以下に示す方法によ
って、効率よく製造することができる。まず、前記母体
材料の粉末に対し、不安定な３ｄ、４ｄ、５ｄ又は４ｆ
電子殻を有し、第一イオン化エネルギーが８ｅＶ以下の
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の金属の酸化物の粉末を、金属原子換算で０．０２〜
１．０モル％の割合で添加し、十分に混合する。この希
土類金属や遷移金属の酸化物粉末の添加量が上記範囲を
逸脱すると十分な発光効率が得られにくくなる。
って、効率よく製造することができる。まず、前記母体
材料の粉末に対し、不安定な３ｄ、４ｄ、５ｄ又は４ｆ
電子殻を有し、第一イオン化エネルギーが８ｅＶ以下の
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の金属の酸化物の粉末を、金属原子換算で０．０２〜
１．０モル％の割合で添加し、十分に混合する。この希
土類金属や遷移金属の酸化物粉末の添加量が上記範囲を
逸脱すると十分な発光効率が得られにくくなる。
【００１４】次に、この混合粉末を、窒素ガスやアルゴ
ンガス中、あるいは真空中などの不活性雰囲気中、９０
０〜１１００℃の範囲の温度まで徐々に昇温して仮焼
し、この仮焼粉末を所望形状に加圧成形したのち、これ
を水素ガス中などの還元雰囲気中、１２００〜１６００
℃の範囲の温度にて、３０〜４００分間程度焼成する
か、あるいは該混合粉末を水素ガス中などの還元雰囲気
中、１２００〜１６００℃の範囲の温度にて、３０〜４
００分間程度焼成することにより、所望の発光材料が得
られる。
ンガス中、あるいは真空中などの不活性雰囲気中、９０
０〜１１００℃の範囲の温度まで徐々に昇温して仮焼
し、この仮焼粉末を所望形状に加圧成形したのち、これ
を水素ガス中などの還元雰囲気中、１２００〜１６００
℃の範囲の温度にて、３０〜４００分間程度焼成する
か、あるいは該混合粉末を水素ガス中などの還元雰囲気
中、１２００〜１６００℃の範囲の温度にて、３０〜４
００分間程度焼成することにより、所望の発光材料が得
られる。
【００１５】本発明の発光材料は、機械的な外力、例え
ば摩擦力、せん断力、衝撃力、圧力などを加えることに
よって発光する。この発光強度は、励起源となる機械的
な作用力の性質に依存するが、一般的には加えた機械的
な作用力が大きいほど高くなる傾向がある。したがっ
て、発光強度を測定することによって、発光材料に加え
られている機械的な作用力を知ることができる。これに
よって、材料にかかる応力状態を無接触で検出できるよ
うになり、応力状態の可視化することも可能であるた
め、応力検出器その他の広い分野での応用が期待でき
る。
ば摩擦力、せん断力、衝撃力、圧力などを加えることに
よって発光する。この発光強度は、励起源となる機械的
な作用力の性質に依存するが、一般的には加えた機械的
な作用力が大きいほど高くなる傾向がある。したがっ
て、発光強度を測定することによって、発光材料に加え
られている機械的な作用力を知ることができる。これに
よって、材料にかかる応力状態を無接触で検出できるよ
うになり、応力状態の可視化することも可能であるた
め、応力検出器その他の広い分野での応用が期待でき
る。
【００１６】本発明の発光材料は、その塗膜を耐熱性基
材の表面に設けることにより、積層材料とすることがで
きる。この塗膜は、所定母体材料を形成しうる化合物、
例えば硝酸塩やハロゲン化物やアルコキシ化合物などを
溶剤に溶解して調製した塗布液を耐熱性基材の表面に塗
布したのち、焼成することにより形成される。この耐熱
性基材については特に限定されないが、その材質として
例えば石英、シリコン、グラファイト、石英ガラスやバ
イコールガラス等の耐熱ガラス、アルミナや窒化ケイ素
や炭化ケイ素やケイ化モリブデン等のセラミックス、ス
テンレス鋼のような耐熱鋼やニッケル、クロム、チタ
ン、モリブデン等の耐熱性金属又は耐熱性合金、サーメ
ット、セメント、コンクリートなどが挙げられる。
材の表面に設けることにより、積層材料とすることがで
きる。この塗膜は、所定母体材料を形成しうる化合物、
例えば硝酸塩やハロゲン化物やアルコキシ化合物などを
溶剤に溶解して調製した塗布液を耐熱性基材の表面に塗
布したのち、焼成することにより形成される。この耐熱
性基材については特に限定されないが、その材質として
例えば石英、シリコン、グラファイト、石英ガラスやバ
イコールガラス等の耐熱ガラス、アルミナや窒化ケイ素
や炭化ケイ素やケイ化モリブデン等のセラミックス、ス
テンレス鋼のような耐熱鋼やニッケル、クロム、チタ
ン、モリブデン等の耐熱性金属又は耐熱性合金、サーメ
ット、セメント、コンクリートなどが挙げられる。
【００１７】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
【００１８】実施例１ 母体材料としてＹ２ＳｉＯ５を用い、これに、発光中心
となるＥｕを酸化ユウロピウムの形で５モル％の割合で
添加したのち、還元雰囲気中、１５００℃で４時間焼成
し、次いで得られた焼結体を粉砕することによって発光
材料を粉末として作製した。この粉末をエポキシ樹脂
〔Ｓｔｒｕｅｒｓ社製、スペシフィックス−４０（商品
名）〕１００重量部に２０重量部の配合割合で埋め込
み、ペレット状にしてペレット状発光試料を作製した。
となるＥｕを酸化ユウロピウムの形で５モル％の割合で
添加したのち、還元雰囲気中、１５００℃で４時間焼成
し、次いで得られた焼結体を粉砕することによって発光
材料を粉末として作製した。この粉末をエポキシ樹脂
〔Ｓｔｒｕｅｒｓ社製、スペシフィックス−４０（商品
名）〕１００重量部に２０重量部の配合割合で埋め込
み、ペレット状にしてペレット状発光試料を作製した。
【００１９】このようにして得られたペレット状発光試
料について、次のとおり発光試験を行った。図１に、こ
のペレット状発光試料Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕに、材料試験
機により１０００Ｎの機械的作用力を掛けた際の発光強
度の経時的変化をグラフで示す。この試料（Ｙ２ＳｉＯ
５：Ｅｕ）は、肉眼でも明確に確認できるほどの強い光
を発した。
料について、次のとおり発光試験を行った。図１に、こ
のペレット状発光試料Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕに、材料試験
機により１０００Ｎの機械的作用力を掛けた際の発光強
度の経時的変化をグラフで示す。この試料（Ｙ２ＳｉＯ
５：Ｅｕ）は、肉眼でも明確に確認できるほどの強い光
を発した。
【００２０】また、図２に、この試料（Ｙ２ＳｉＯ５：
Ｅｕ）の発光強度の応力依存性を調べた結果をグラフで
示す。この結果によれば、発光強度は応力に依存し、荷
重が増加するに連れて発光強度も増加した。これより、
発光強度を測定することにより応力の大きさを評価でき
ることが分かった。なお、他の所定母体材料を用いたペ
レット状試料でも図１および図２と同様な結果が得られ
た。
Ｅｕ）の発光強度の応力依存性を調べた結果をグラフで
示す。この結果によれば、発光強度は応力に依存し、荷
重が増加するに連れて発光強度も増加した。これより、
発光強度を測定することにより応力の大きさを評価でき
ることが分かった。なお、他の所定母体材料を用いたペ
レット状試料でも図１および図２と同様な結果が得られ
た。
【００２１】実施例２ 積層膜試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英）を以下のよう
に調製した。すなわち、硝酸イットリウム、硝酸ユウロ
ピウム、テトラエトキシシリコンをジエチレングリコー
ルモノエチルエーテルとアセチルアセトンの混合溶媒に
溶解・混合し、Ｙ１．９５ＳｉＯ５：Ｅｕ０．０５濃度
が１ｍｏｌ％になるように塗布液を調製したのち、これ
をスピンコーティング法で石英基板上に塗布し、酸化雰
囲気中において、１０００℃で１時間焼成するものであ
る。この積層膜試料の発光測定は膜材料の表面に直径３
ｍｍのステンレス球で、荷重５００ｇ、速度４ｍ／ｍｉ
ｎで摩擦力を加えながら行った。図３に、この積層膜試
料に摩擦力を掛けた際の摩擦発光強度の経時的変化を示
す。この積層膜試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英）は肉
眼でも明確に識別できるほど強い光を発した。
に調製した。すなわち、硝酸イットリウム、硝酸ユウロ
ピウム、テトラエトキシシリコンをジエチレングリコー
ルモノエチルエーテルとアセチルアセトンの混合溶媒に
溶解・混合し、Ｙ１．９５ＳｉＯ５：Ｅｕ０．０５濃度
が１ｍｏｌ％になるように塗布液を調製したのち、これ
をスピンコーティング法で石英基板上に塗布し、酸化雰
囲気中において、１０００℃で１時間焼成するものであ
る。この積層膜試料の発光測定は膜材料の表面に直径３
ｍｍのステンレス球で、荷重５００ｇ、速度４ｍ／ｍｉ
ｎで摩擦力を加えながら行った。図３に、この積層膜試
料に摩擦力を掛けた際の摩擦発光強度の経時的変化を示
す。この積層膜試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英）は肉
眼でも明確に識別できるほど強い光を発した。
【００２２】実施例３、４ 硝酸ユウロピウムの代わりに、硝酸サマリウム及び硝酸
セリウムをそれぞれ用いた以外は実施例２と同様な方法
で、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｓｍ／石英とＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ／
石英をそれぞれ作製し、実施例１のＹ２ＳｉＯ５：Ｅｕ
／石英と摩擦発光強度を比較したところ、図４に示すよ
うに、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英の発光強度は最も高い
ことが分かった。なお、他の所定発光材料の積層膜試料
についても図３および図４と同様な結果が得られた。
セリウムをそれぞれ用いた以外は実施例２と同様な方法
で、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｓｍ／石英とＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ／
石英をそれぞれ作製し、実施例１のＹ２ＳｉＯ５：Ｅｕ
／石英と摩擦発光強度を比較したところ、図４に示すよ
うに、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英の発光強度は最も高い
ことが分かった。なお、他の所定発光材料の積層膜試料
についても図３および図４と同様な結果が得られた。
【００２３】実施例５、６ 母体材料としてＹ２ＳｉＯ５に代えてＢａ３ＭｇＳｉ２
Ｏ８及びＢａＳｉ２Ｏ ５をそれぞれ用いた以外は実施例
１と同様にして発光材料のＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ ８：Ｅｕ
及びＢａＳｉ２Ｏ５：Ｅｕをそれぞれ粉末として作製し
た。これら各粉末を用い実施例１と同様にしてペレット
状発光試料をそれぞれ作製した。このようにして得られ
た各ペレット状発光試料について、次のとおり発光試験
を行った。各ペレット状発光試料に、材料試験機により
１５００Ｎの機械的作用力を掛けた際の発光強度を調べ
た。図５に、母体材料にＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８を用いた
場合のペレット状発光試料について、上記発光試験にお
ける発光強度の経時的変化をグラフで示す。この発光強
度の平均値は４０００であった。この試料は、肉眼でも
明確に確認できるほどの極めて強い光を発した。また、
母体材料にＢａＳｉ２Ｏ５を用いた場合のペレット状発
光試料について、上記発光試験における発光強度の平均
値を求めたところ、２０であった。
Ｏ８及びＢａＳｉ２Ｏ ５をそれぞれ用いた以外は実施例
１と同様にして発光材料のＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ ８：Ｅｕ
及びＢａＳｉ２Ｏ５：Ｅｕをそれぞれ粉末として作製し
た。これら各粉末を用い実施例１と同様にしてペレット
状発光試料をそれぞれ作製した。このようにして得られ
た各ペレット状発光試料について、次のとおり発光試験
を行った。各ペレット状発光試料に、材料試験機により
１５００Ｎの機械的作用力を掛けた際の発光強度を調べ
た。図５に、母体材料にＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８を用いた
場合のペレット状発光試料について、上記発光試験にお
ける発光強度の経時的変化をグラフで示す。この発光強
度の平均値は４０００であった。この試料は、肉眼でも
明確に確認できるほどの極めて強い光を発した。また、
母体材料にＢａＳｉ２Ｏ５を用いた場合のペレット状発
光試料について、上記発光試験における発光強度の平均
値を求めたところ、２０であった。
【００２４】
【発明の効果】本発明の発光材料は、摩擦力、せん断
力、衝撃力、圧力などの機械的な外力によって効率的に
発光し、また機械的な外力をそれが作用する材料自体の
発光により直接光に変化することができる新規な機能材
料であり、それ故まったく新しい光素子としての利用の
可能性や、種々の制御プロセスなどの広い応用が期待で
きる。
力、衝撃力、圧力などの機械的な外力によって効率的に
発光し、また機械的な外力をそれが作用する材料自体の
発光により直接光に変化することができる新規な機能材
料であり、それ故まったく新しい光素子としての利用の
可能性や、種々の制御プロセスなどの広い応用が期待で
きる。
【図１】 ペレット状発光試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ）
に機械的作用力を掛けた際の発光強度の経時的変化を示
すグラフ。
に機械的作用力を掛けた際の発光強度の経時的変化を示
すグラフ。
【図２】 ペレット状発光試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ）
の発光強度の応力依存性を調ベた結果を示すグラフ。
の発光強度の応力依存性を調ベた結果を示すグラフ。
【図３】 積層膜試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英）に
機械的摩擦力を掛けた際の摩擦発光強度の経時的変化を
示すグラフ。
機械的摩擦力を掛けた際の摩擦発光強度の経時的変化を
示すグラフ。
【図４】 積層膜試料（Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ／石英、Ｙ
２ＳｉＯ５：Ｓｍ／石英、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ／石英）
に機械的摩擦力を掛けた際の発光強度の比較図。
２ＳｉＯ５：Ｓｍ／石英、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ／石英）
に機械的摩擦力を掛けた際の発光強度の比較図。
【図５】 ペレット状発光試料（Ｂａ３ＭｇＳｉ
２Ｏ８：Ｅｕ）に機械的作用力を掛けた際の発光強度の
経時的変化を示すグラフ。
２Ｏ８：Ｅｕ）に機械的作用力を掛けた際の発光強度の
経時的変化を示すグラフ。
フロントページの続き (72)発明者 秋山 守人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 工 業技術院九州工業技術研究所内 (72)発明者 劉 芸 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 工 業技術院九州工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 4H001 CF01 CF02 XA08 XA12 XA14 XA39 XA56 YA23 YA24 YA25 YA26 YA27 YA28 YA29 YA41 YA42 YA58 YA59 YA60 YA61 YA62 YA63 YA64 YA65 YA66 YA73 YA74
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を
少なくとも主成分とする母体材料に、機械的エネルギー
によって励起された電子が基底状態に戻る際に発光する
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の発光中心を添加したことを特徴とする発光材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合体がＹ２ＳｉＯ５、
ＢａＳｉ２Ｏ５及びＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８の中から選ば
れた少なくとも１種の複合酸化物である請求項１記載の
発光材料。 - 【請求項３】 希土類金属及び遷移金属が第一イオン化
エネルギー８ｅＶ以下のものである請求項１又は２記載
の発光材料。 - 【請求項４】 希土類金属がＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ及びＤｙの中から選ばれた少な
くとも１種である請求項１、２又は３記載の発光材料。 - 【請求項５】 遷移金属がＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ及びＷの中から選ば
れた少なくとも１種である請求項１ないし４のいずれか
に記載の発光材料。 - 【請求項６】 Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を
少なくとも主成分とする母体材料に、機械的エネルギー
によって励起された電子が基底状態に戻る際に発光する
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の発光中心となる材料を、０．０１〜２０モル％の範
囲で添加したのち、８００〜１７００℃で焼成し、発光
中心をドープすることを特徴とする発光材料の製造方
法。 - 【請求項７】 請求項６記載の複合体がＹ２ＳｉＯ５、
ＢａＳｉ２Ｏ５及びＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８の中から選ば
れた少なくとも１種の複合酸化物である請求項６記載の
方法。 - 【請求項８】 希土類金属及び遷移金属が第一イオン化
エネルギー８ｅＶ以下のものである請求項６又は７記載
の方法。 - 【請求項９】 Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少な
くとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を
少なくとも主成分とする母体材料に、機械的エネルギー
によって励起された電子が基底状態に戻る際に発光する
希土類金属及び遷移金属の中から選ばれた少なくとも１
種の発光中心を添加してなる発光材料に機械的な外力を
加えて発光させることを特徴とする発光方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の複合体がＹ２Ｓｉ
Ｏ５、ＢａＳｉ２Ｏ５及びＢａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８の中か
ら選ばれた少なくとも１種の複合酸化物である請求項９
記載の発光方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし８のいずれかに記載の
発光材料の塗膜を耐熱性基材の表面に設けて成る積層材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35262499A JP3421736B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-12-13 | 機械的外力による発光方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-57219 | 1999-03-04 | ||
| JP5721999 | 1999-03-04 | ||
| JP35262499A JP3421736B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-12-13 | 機械的外力による発光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000313878A true JP2000313878A (ja) | 2000-11-14 |
| JP3421736B2 JP3421736B2 (ja) | 2003-06-30 |
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ID=26398236
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35262499A Expired - Lifetime JP3421736B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-12-13 | 機械的外力による発光方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3421736B2 (ja) |
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- 1999-12-13 JP JP35262499A patent/JP3421736B2/ja not_active Expired - Lifetime
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