JP2005213421A - 発光性複合材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 応力発光材料および蓄光材料を樹脂などの他の材料と複合化することにより発光性複合材料を作製する。応力発光材料樹脂複合体と蓄光材料樹脂複合体とを積層して発光性複合材料を作製してもよい。応力発光材料は、アルカリ土類金属およびアルミニウムの酸化物を母体とし、これに希土類元素を添加したもの、例えばSrAl2 O4 :Eu,Laなどである。蓄光材料はCaAl2 O4 :Eu,Ndなどである。樹脂はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などである。
【選択図】 図21
Description
F.Hanic,T.Y.Chemekova and J.Majling,J.Appl.Phys.,12(1979)243
すなわち、この発明が解決しようとする課題は、外力を印加したときには発光を示し、外力を印加していないときにも優れた視認性を有する新規な発光性複合材料を提供することにある。
応力発光材料と蓄光材料とを含む
ことを特徴とする発光性複合材料である。
応力発光材料と蓄光材料とその他の材料とを含む
ことを特徴とする発光性複合材料である。
一般式Ax By Oz
ただし、0.8≦x≦1.1
1.8≦y≦2.2
{(2x+3y)/2}−0.2<z<{(2x+3y)/2}+0.2
A=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
B=Al1-p Dp (0≦p<1)
D=Yq Gar Int (0≦q,r,t≦1,q+r+t=1)
で表記される組成を有する酸化物結晶である。ここで、一般式Ax By Oz におけるAはSrk Bal Cam Mgn と表記されるが、これは、アルカリ土類であるSr,Ba,Ca,Mgを任意の組成で含む固溶体であることを意味する。また、DはYq Gar Int と表記され、これはY,Ga,Inを任意の組成で含む固溶体であることを意味するが、典型的にはAlを主成分とし、Y,Ga,Inを含む固溶体である。この応力発光材料には希土類元素または遷移金属元素が添加されることもあり、その場合、典型的には、Ax By Oz の1モルに対して希土類元素または遷移金属元素が総和として0.2モル以下添加される。典型的には、希土類元素または遷移金属元素として少なくともEuが添加される。希土類元素または遷移金属元素を添加する場合、これらは、典型的には、酸化物結晶のAサイトに置換固溶させる。
本発明者らは、現在までに知られている、アルミネートにユーロピウム(Eu)のみを添加した応力発光材料や、SrAl2 O4 にEuおよびジスプロシウム(Dy)を添加した応力発光材料(SrAl2 O4 :Eu,Dy)とは異なる新規な応力発光材料を発見した。これらの応力発光材料は、アルミネートにEuを添加した応力発光材料に対し、第2の添加元素としてランタン(La)、セリウム(Ce)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、ガドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)またはイッテルビウム(Yb)を加えたものである。これらのうち、Euに加えてLa、Ce、ErまたはTmを添加した応力発光材料は、上記の従来の応力発光材料に比べて高強度の応力発光を得ることができ、その中でも、Euに加えてLaを添加した応力発光材料は際立って高い発光強度を得ることができる。
第1の応力発光材料は、
Srp Euq Lar Al2 O4-s
ただし、p+q+r=1
0.8<p<1
0<q<0.2
0<r<0.2
−0.1<s<0.2
で表される組成を有する
ことを特徴とするものである。
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuおよびLaの添加量の合計は、典型的には、Srに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuおよびLaのそれぞれの添加量は、典型的には、Srに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuとCe、Er、LaまたはTmとの添加量の合計は、典型的には、Srに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuの添加量およびCe、Er、LaまたはTmの添加量は、典型的には、Srに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとの添加量の合計は、典型的には、Srに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuの添加量およびCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbの添加量は、典型的には、Srに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuおよびLaの添加量の合計は、典型的には、Mに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuおよびLaのそれぞれの添加量は、典型的には、Mに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuとCe、Er、LaまたはTmとの添加量の合計は、典型的には、Mに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuの添加量およびCe、Er、LaまたはTmの添加量は、典型的には、Mに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなる
ことを特徴とするものである。
ここで、この応力発光材料におけるEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとの添加量の合計は、典型的には、Mに対するモル%で0.002%以上30%以下である。あるいは、この応力発光材料におけるEuの添加量およびCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbの添加量は、典型的には、Mに対するモル%で0.001%以上20%以下である。
第2〜第7の応力発光材料は、Sr1-x Al2 O4-x-y またはM1-x Al2 O4-x-y で表される材料にEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されたものであるが、Ce、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbの代わりに他の希土類元素、具体的にはスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)またはホルミウム(Ho)を添加しても、応力発光材料を得ることができると考えられる。また、第2〜第7の応力発光材料は、添加元素としてEuを必ず含んでいるが、Euを含むことは絶対条件ではないと考えられ、Euを含まない、互いに異なる2種類以上の希土類元素を添加することでも応力発光材料を得ることができると考えられる。さらに、場合によっては、1種類以上の希土類元素と1種類以上の遷移金属元素とを添加することでも応力発光材料を得ることができると考えられる。
応力発光材料樹脂複合体と蓄光材料樹脂複合体とが積層されてなる
ことを特徴とする発光性複合材料である。
ここで、応力発光材料樹脂複合体は、応力発光材料と樹脂との複合材料からなり、蓄光材料樹脂複合体は、蓄光材料と樹脂との複合材料からなる。
この第3の発明においては、その性質に反しない限り、第1および第2の発明に関連して述べたことが同様に成立する。
まず、以下の実施形態において応力発光材料として用いるSrAl2 O4 :Eu,Laについて説明する。
この応力発光材料は、例えば、通常の固相反応法により、以下の手順で作製することができる。
まず、試料特級の炭酸ストロンチウム(SrCO3 )0.98モルおよびアルミナ(Al2 O3 )1.00モルに、Euを酸化ユーロピウム(Eu2 O3 )で0.005モル、Laを酸化ランタン(La2 O3 )で0.005モル添加し、さらにフラックスとして酸化ホウ素(B2 O3 )を0.08モル添加し、これらをボールミルにて混合する。次に、この混合粉体に対し、1400℃での酸素中仮焼、1200℃でのH2 (5%)添加N2 雰囲気中還元熱処理を順次行い、試料を作製した。
図6に、SrAl2 O4 :Eu,Laの応力発光スペクトルとSrAl2 O4 :Euの応力発光スペクトルとを併せて示す。
第1の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびCaAl2 O4 :Eu,Ndからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とCaAl2 O4 :Eu,Nd(根本特殊科学、V−300M)とを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで紫青色に光ることが確認された。この時の残光のスペクトルを図7に示す。図7より、発光のピークは440nm付近であり、紫青色の発光であることが分かる。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色の強い発光が観測された。この応力発光のスペクトルを図8に示す。図8より、発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では紫青色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。通常、応力発光材料では、励起されたエネルギーを応力発生時に放出することで発光するため、ある一定回数の発光の後には応力発生時の発光が観測されなくなる。これに対し、紫色で発光する蓄光材料と複合化させたこの複合材料では、蓄光材料の発光波長と、応力発光材料の励起波長(図9参照)とに重なりがあり、上述の紫色発光の蓄光材料からの発光を励起源として常に応力発光材料を励起させ続けることができる。上記のシートは、蓄光材料の発光がある限りは、回数の限度なく応力発光を示した。
第2の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびSr4 Al14O25:Eu,Dyからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とSr4 Al14O25:Eu,Dy(根本特殊科学、BG−300M)とを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで青緑色に光ることが確認された。この時の残光のスペクトルを図10に示す。図10より、発光のピークは490nm付近であり、青緑色の発光であることが分かる。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色の強い発光が観測された。この応力発光のスペクトルを図11に示す。図11より、発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では青緑色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。通常、応力発光材料では、励起されたエネルギーを外力印加時に放出することで発光するため、ある一定回数の発光の後には外力印加時の発光が観測されなくなる。これに対し、青緑色で発光する蓄光材料と複合化させたこの複合材料では、蓄光材料の発光波長と、応力発光材料の励起波長とに重なりがあり、上述の紫色発光の蓄光材料からの発光を励起源として常に応力発光材料を励起させ続けることができる。上記のシートは、蓄光材料の発光がある限りは、回数の限度なく応力発光を示した。
第3の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびSrAl2 O4 :Eu,Dyからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とSrAl2 O4 :Eu,Dy(根本特殊科学、G−300M)とを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで黄緑色に光ることが確認された。この時の残光のスペクトルを図12に示す。図12より、発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。また、このシートに軽く触れた際には同じ黄緑色ではあるが、触れる前に比べて明らかに強い発光が観測された。この応力発光のスペクトルを図13に示す。図13より、発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では黄緑色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、この黄緑色の発光の強度が増すことで、確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第4の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびY2 O2 S:Eu,Mg,Tiからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とY2 O2 S:Eu,Mg,Ti(根本特殊科学、R−300M)とを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで赤色に光ることが確認された。この時の残光のスペクトルを図14に示す。図14より、発光のピークは625nm付近であり、赤色の発光であることがわかる。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色の強い発光が観測された。この応力発光のスペクトルを図15に示す。図15より、発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では赤色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第5の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびSrMgSi2 O8 :Eu,Dyからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とSrMgSi2 O8 :Eu,Dyとを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで青色(中心波長:460nm)に光ることが確認された。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色(中心波長:520nm)の強い発光が観測された。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では青色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第6の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびSrMgSi2 O7 :Eu,Dyからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とSrMgSi2 O7 :Eu,Dyとを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで青色(中心波長:470nm)に光ることが確認された。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色(中心波長:520nm)の強い発光が観測された。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では青色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第7の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびSrAl3 O5 (OH):Eu,Dyからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とSrAl3 O5 (OH):Eu,Dyとを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで青緑色(中心波長:486nm)に光ることが確認された。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色(中心波長:520nm)の強い発光が観測された。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では青緑色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第8の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびZnGa2 O4 :Mnからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とZnGa2 O4 :Mnとを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで緑色(中心波長:500nm)に光ることが確認された。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色(中心波長:520nm)の強い発光が観測された。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では緑色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第9の実施形態においては、SrAl2 O4 :Eu,Laからなる応力発光材料およびGd2 O2 S:Eu,Mg,Tiからなる蓄光材料を用いたエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Eu,Laの粉体とGd2 O2 S:Eu,Mg,Tiとを重量比で1:1になるように混合し、この混合粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角のシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料を作製した。こうして作製したシートは、厚さ1mmに満たない薄いシート(下敷き状)であり、暗がりで赤色(中心波長:625nm)に光ることが確認された。また、このシートに軽く触れた際には黄緑色(中心波長:520nm)の強い発光が観測された。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では赤色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
次に、この発明の第10の実施形態による人工発光毛髪構造体について説明する。
まず、ポリエステル樹脂と第1〜第9の実施形態のいずれかの応力発光材料および蓄光材料の粉体とを重量比で1:2の割合で混錬し、有機材料、例えばナイロン製やポリエーテルイミド製のチューブに、注射器を用いて吸い込む形でその複合材料を注入する。その後、この複合材料が注入されたチューブを一昼夜放置して固化させ、これを毛髪状試料の1本とした。そしてこの作業を繰り返し、必要な本数の人工発光毛髪を製造した。チューブとしては、例えば、外径0.9mm、内径0.5mmのナイロン製チューブや外径0.5mm、内径0.3mmのポリエーテルイミド製のチューブが用いられる。この場合、この人工発光毛髪においては、チューブの内側にある、応力発光材料からなる微粒子と蓄光材料からなる微粒子とポリエステル樹脂との複合材料部の太さはチューブの内径と同一でそれぞれ0.5mmあるいは0.3mmである。この人工発光毛髪において、外皮を構成するチューブは人工発光毛髪の弾性を高めるとともに、人工発光毛髪の表面を保護する役割を果たす。
図16に示すように、この人工発光毛髪構造体においては、基体11の一方の主面上に、人工発光毛髪12が正方格子状の配置で立設されている。この場合、基体11に孔13が正方格子状の配置で設けられ、この孔13に人工発光毛髪12の根元が埋め込まれていることにより、基体11に対して人工発光毛髪12が固定されている。この固定には必要に応じて接着剤を用いてもよい。人工発光毛髪12としては、上述のようにして製造されたものが用いられる。人工発光毛髪12の直径dは、人工発光毛髪12を十分にしなやかにする観点より、好適には太くても2mm以下に選ばれ、より好適には1mm以下に選ばれ、具体的には例えば0.3〜0.5mmに選ばれる。
この人工発光毛髪構造体は、人工発光皮膚に適用して好適なものであり、例えば、癒しロボット、娯楽ロボットなどのエンターテインメントあるいはアミューズメント用ロボットのボディー表面に設けて使用することができる。
図17はこの発明の第11の実施形態による人工発光布地を示す。図17に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維21を用い、横糸として人工発光繊維22を用いて織ったり編んだりしたものである。この織ったり編んだりした人工発光繊維21、22は、必ず湾曲しているのが特徴である。
言うまでもないが、人工発光繊維21、22が細いほど、また、人工発光繊維21、22の織り方(編み方)の周期が多いほど、緻密な人工発光布地を得ることができ、実際の絹の織物に匹敵する緻密な布地を得ることも可能である。
図18はこの発明の第12の実施形態による人工発光布地を示す。図18に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維21を用い、横糸として人工発光繊維22を用いて織られたり編まれたりしたものであることは第11の実施形態による人工発光布地と同様であるが、織り方あるいは編み方が異なっている。その他のことは第11の実施形態による人工発光布地と同様である。
この第12の実施形態によれば、第11の実施形態と同様な利点を得ることができる。
図19はこの発明の第13の実施形態による人工発光布地を示す。図19に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維21を用い、横糸として人工発光繊維22を用いて織ったり編んだりしたものであることは第11および第12の実施形態と同様であるが、織り方あるいは編み方が異なっている。その他のことは第11の実施形態による人工発光布地と同様である。
この第13の実施形態によれば、第11の実施形態と同様な利点を得ることができる。
図20はこの発明の第14の実施形態による人工発光布地を示す。図20に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維21を用い、横糸として人工発光繊維22を用いて織ったり編んだりしたものであることは第11、第12および第13の実施形態による人工発光布地と同様であるが、人工発光布地の織り目あるいは編み目に対応した配置で周期的に貫通孔23が設けられた基体24を用い、人工発光繊維21、22をこれらの貫通孔23に通しながら織られたり編まれたりしたものであることが異なっている。その他のことは第11の実施形態による人工発光布地と同様である。このようにして織ったり編んだりした人工発光繊維21、22も必ず湾曲している。
第15の実施形態においては、SrAl2 O4 :Euからなる応力発光材料とCaAl2 O4 :Eu,Ndからなる蓄光材料とを積層したエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Euの粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる応力発光層を作製した。また、CaAl2 O4 :Eu,Nd(根本特殊科学、V−300M)の粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる蓄光体層を作製した。そして、こうして作製した応力発光層および蓄光体層を積層接着し、厚さ0.5mmの積層シートを作製した。図21にこの積層シートを示す。図21において、符号31が応力発光層、32が蓄光体層を示す。こうして作製した積層シートの応力発光層31は透光性があり、暗がりで蓄光材料に由来する紫青色に光ることが確認された(図22A参照)。この時の発光のピークは440nm付近であり、紫青色の発光であることが分かる。また、この積層シートを曲げた際には黄緑色の強い発光が観測された。この時の発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の強い発光が観測された。発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の積層シートでは、通常の外力が印加されていない状態では紫青色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第16の実施形態においては、SrAl2 O4 :Euからなる応力発光材料とSr4 Al14O25:Eu,Dyからなる蓄光材料とを積層したエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Euの粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる応力発光層31を作製した。また、Sr4 Al14O25:Eu,Dy(根本特殊科学、BG−300M)の粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる蓄光体層32を作製した。そして、こうして作製した応力発光層31および蓄光体層32を積層接着し、厚さ0.5mmの積層シートを作製した。こうして作製した積層シートの応力発光層31は透光性があり、暗がりで蓄光材料に由来する紫青色に光ることが確認された。この時の発光のピークは490nm付近であり、青緑色の強い発光であることが分かる。また、この積層シートを曲げた際には黄緑色の強い発光が観測された。この時の発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の積層シートでは、通常の外力が印加されていない状態では紫青色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第17の実施形態においては、SrAl2 O4 :Euからなる応力発光材料とSrAl2 O4 :Eu,Dyからなる蓄光材料とを積層したエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Euの粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる応力発光層31を作製した。また、SrAl2 O4 :Eu,Dy(根本特殊科学、G−300M)の粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる蓄光体層32を作製した。そして、こうして作製した応力発光層31および蓄光体層32を積層接着し、厚さ0.5mmの積層シートを作製した。こうして作製した積層シートの応力発光層31は透光性があり、暗がりで蓄光材料に由来する黄緑色で光ることが確認された。この時の発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。また、この積層シートを曲げた際には同じ黄緑色(中心波長:520nm)ではあるが、前に比べて明らかに強い発光が観測された。上述の積層シートでは、通常の外力が印加されていない状態では黄緑色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、この黄緑色の発光の強度が増すことで、確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第18の実施形態においては、SrAl2 O4 :Euからなる応力発光材料とY2 O2 S:Eu,Mg,Tiからなる蓄光材料とを積層したエポキシ樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Euの粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる応力発光層31を作製した。また、Y2 O2 S:Eu,Mg,Ti(根本特殊科学、R−300M)の粉体をエポキシ樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる蓄光体層32を作製した。そして、こうして作製した応力発光層31および蓄光体層32を積層接着し、厚さ0.5mmの積層シートを作製した。こうして作製した積層シートの応力発光層31は透光性があり、暗がりで蓄光材料に由来する赤色に光ることが確認された。また、この積層シートを曲げた際には黄緑色の強い発光が観測された(図22B参照)。この時の発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では赤色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
第19の実施形態においては、SrAl2 O4 :Euからなる応力発光材料とY2 O2 S:Eu,Mg,Tiからなる蓄光材料とを積層したシリコーン樹脂複合材料について説明する。
上記のSrAl2 O4 :Euの粉体をシリコーン樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる応力発光層31を作製した。また、Y2 O2 S:Eu,Mg,Ti(根本特殊科学、R−300M)の粉体をシリコーン樹脂と重量比で1:1の割合で混練し、数cm角で厚さ0.25mmのシート状にし、これを一昼夜放置して、無機有機・複合化シート材料からなる蓄光体層32を作製した。そして、こうして作製した応力発光層31および蓄光体層32を積層接着し、厚さ0.5mmのゴム状積層シートを作製した。こうして作製した積層シートの応力発光層31は透光性があり、暗がりで蓄光材料に由来する赤色で光ることが確認された。また、この積層シートに軽く触れた際には黄緑色の強い発光が観測された。発光のピークは520nm付近であり、黄緑色の発光であることが分かる。上述の複合シートでは、通常の外力が印加されていない状態では赤色に発光することで視認性に優れ、シートがどこにあるか一目で確認することができ、さらに、外力印加時には、黄緑色に光ることで、色の違いから確かに外力が印加されたことを確認することができる。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどを用いてもよい。
Claims (27)
- 応力発光材料と蓄光材料とを含む
ことを特徴とする発光性複合材料。 - 上記応力発光材料は、アルカリ土類金属およびアルミニウムの酸化物を母体とし、これに希土類元素が添加されたものであることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。
- 上記応力発光材料が、
Srp Euq Lar Al2 O4-s
ただし、p+q+r=1
0.8<p<1
0<q<0.2
0<r<0.2
−0.1<s<0.2
で表される組成を有することを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - EuおよびLaの添加量の合計がSrに対するモル%で0.002%以上30%以下であることを特徴とする請求項4記載の発光性複合材料。
- EuおよびLaのそれぞれの添加量がSrに対するモル%で0.001%以上20%以下であることを特徴とする請求項4記載の発光性複合材料。
- 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - EuおよびLaの添加量の合計がMに対するモル%で0.002%以上30%以下であることを特徴とする請求項9記載の発光性複合材料。
- EuおよびLaのそれぞれの添加量がMに対するモル%で0.001%以上20%以下であることを特徴とする請求項9記載の発光性複合材料。
- 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。 - 上記蓄光材料は、CaAl2 O4 :Eu,Nd、Sr4 Al14O25:Eu,Dy、SrAl2 O4 :Eu,Dy、Y2 O2 S:Eu,Mg,Ti、Sr2 MgSi2 O8 :Eu,Dy、Sr2 MgSiO7 :Eu,Dy、SrAl3 O5 (OH):Eu,Dy、ZnGa2 O4 :MnおよびGdO2 S:Eu,Mg,Tiからなる群より選ばれた少なくとも一種の蓄光材料からなることを特徴とする請求項1記載の発光性複合材料。
- 応力発光材料と蓄光材料とその他の材料とを含む
ことを特徴とする発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Srp Euq Lar Al2 O4-s
ただし、p+q+r=1
0.8<p<1
0<q<0.2
0<r<0.2
−0.1<s<0.2
で表される組成を有することを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
Sr1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuおよびLaが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、LaまたはTmとが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記応力発光材料が、
M1-x Al2 O4-x-y
ただし、−0.3<x<0.3
0≦y<0.2
M=Srk Bal Cam Mgn
(0≦k,l,m,n≦1,k+l+m+n=1)
で表される材料に少なくともEuとCe、Er、La、Tm、Gd、LuまたはYbとが添加されてなることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。 - 上記その他の材料が透明な材料であることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。
- 上記その他の材料が樹脂であることを特徴とする請求項15記載の発光性複合材料。
- 上記樹脂は、シリコーンゴム、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ABS樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリエステル、エポキシ樹脂、シロキサン結合を有する有機シリコーン化合物および有機圧電材料からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の樹脂からなることを特徴とする請求項24記載の発光性複合材料。
- 上記樹脂は可視光から紫外光に対して透明性を有する少なくとも一種以上の樹脂からなることを特徴とする請求項24記載の発光性複合材料。
- 応力発光材料樹脂複合体と蓄光材料樹脂複合体とが積層されてなる
ことを特徴とする発光性複合材料。
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