JP4868499B2 - 応力発光体とその製造方法およびそれを含む複合材料、並びに応力発光体の母体構造 - Google Patents
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Description
MxN1−xAl2Si2O8 ・・・(1);
XxY1−xAlSi3O8 ・・・(2);
(XxM1−x)(SixAl1−x)AlSi2O8 ・・・(3);または
XxMyCa1−x−yAl2−xSi2+xO8 ・・・(4)
(ただし、式中MおよびNは、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,Ba,Mg,またはMnであり、XおよびYは、1価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Li,Na,またはKであり、0≦x≦0.8,0≦y≦0.8である。)
で示されるものであることが好ましい。
これにより、この母体構造は、大きな空間(隙間)を含む網目状の3次元構造を有するようになる。そして、この空間(隙間)に、種々の陽イオン(アルカリ金属またはアルカリ土類金属)が挿入されることにより、応力発光体のフレーム構造となる。このフレーム構造は、本発明にかかる応力発光体の基本構造(基本骨格)となる。なお、応力発光体の母体構造(3次元構造)を構築するためには、少なくとも上記四面体構造を有する四面体、または八面体の分子が好適である。
・Ab100An0−Ab90An10:アルバイト、 高温アルバイト、低温アルバイト(700℃)
・Ab90An10−Ab70An30:オリコグレース
・Ab70An30−Ab50An50:アンデシン
・Ab50An50−Ab30An70:ラブラドライト
・Ab30An70−Ab10An90:バイトウナイト
・Ab10An90−Ab0An100:アノーサイト。
XxY1−xAlSi3O8 ・・・(2);
(XxM1−x)(SixAl1−x)AlSi2O8 ・・・(3);または
XxMyCa1−x−yAl2−xSi2+xO8 ・・・(4)
ただし、式中MおよびNは、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,Ba,Mg,またはMnであり、XおよびYは、1価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Li,Na,またはKであり、0≦x≦0.8,0≦y≦0.8である。
M1−x−yNxQyAl2Si2O8 ・・・(5)
X1−x−yYxQyAl2−XSi2+XO8 ・・・(6)
ただし、式中のMおよびNはそれぞれ、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,MgまたはMnであり、XおよびYは、1価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Li,Na,またはKであり、Qは希土類金属イオンもしくは遷移金属イオンであり、0≦x≦0.8、0.001≦y≦0.1を満たす数である。
で示される発光体であることが好ましい。なお、Qは、1種類または複数種類の発光中心である。yは、1つの発光中心の含有量を示しており、複数の発光中心の場合、それぞれの発光中心の含有量を示している。
Ca1−yQyAl2Si2O8・・・(7)
ただし、式中のQはEuのみ、または、Euと他の発光中心の少なくとも1種類、yは0.001≦y≦0.1を満たす数である。
Ca1−m−nNnEumAl2Si2O8・・・(8)
と表すことができる。ただし、式中のmおよびnは、それぞれ、0<m≦0.1,0≦n≦0.9を満たす数である。また、Nは、2価の金属イオン(例えば、アルカリ土類金属(Sr,MgまたはMn)など)である。また、(8)式の発光中心は、Euのみの場合を示しているが、他の発光中心の少なくとも1種類と組み合せてもよい。
本発明にかかる応力発光体は、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外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こと、機械作用力の変化速度が大きいほど発光は強くなる傾向がある。したがって、発光体の発光強度を測定することによって、発光体に加えられている機械的な外力を知ることができる。これによって、応力発光体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。このため、本発明の応力発光体は、応力検出器その他の広い分野での応用が期待できる。
Claims (5)
- 少なくともAlO4様構造およびSiO4様構造の四面体構造を有する複数の分子が、その四面体構造の頂点の原子を共有して結合することにより形成された母体構造の空間に、アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一方が挿入された基本構造を有し、
上記母体構造は、さらに、非対称性のフレームワーク構造を有しており、
上記空間に挿入されたアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一方の一部が、希土類金属イオンおよび遷移金属イオンの少なくとも1種の金属イオンに置換されていることを特徴とする応力発光体であって、
上記基本構造は、
M x N 1−x Al 2 Si 2 O 8 ・・・(1)
(ただし、式中MおよびNは、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,Ba,Mg,またはMnであり、0≦x≦0.8である。)
で示され、
上記応力発光体は、Ca 0.985 Eu 0.01 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.995 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.97 Eu 0.01 Nd 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.93 Eu 0.02 Dy 0.05 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ba 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.8 Sr 0.17 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Mg 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、または、Ba 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 で示される組成を有することを特徴とする応力発光体。 - 請求項1に記載の応力発光体を含む複合材料。
- さらに、上記応力発光体とは異なる色を発光する発光体を含む請求項2に記載の複合材料。
- 非対称性のフレームワーク構造を有する母体構造を含む基本構造を形成する工程であって、少なくともAlO4様構造およびSiO4様構造の四面体構造を有する複数の分子が、その四面体構造の頂点の原子を共有して結合することにより形成された母体構造の空間に、アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一方が挿入された基本構造を形成する工程と、
上記空間に挿入されたアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一方の一部を、希土類金属イオンおよび遷移金属イオンの少なくとも1種の金属イオンに、置換する工程とを有する応力発光体の製造方法であって、
上記基本構造は、
M x N 1−x Al 2 Si 2 O 8 ・・・(1)
(ただし、式中MおよびNは、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,Ba,Mg,またはMnであり、0≦x≦0.8である。)
で示され、
上記応力発光体は、Ca 0.985 Eu 0.01 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.995 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.97 Eu 0.01 Nd 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.93 Eu 0.02 Dy 0.05 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ba 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.8 Sr 0.17 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Mg 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、または、Ba 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 で示される組成を有することを特徴とする応力発光体の製造方法。 - 少なくともAlO 4 様構造およびSiO 4 様構造の四面体構造を有する複数の分子が、その四面体構造の頂点の原子を共有して結合することにより形成された母体構造の空間に、アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一方が挿入され、さらに、上記母体構造が非対称のフレームワーク構造を有している基本構造の応力発光体としての使用であって、
上記基本構造は、
M x N 1−x Al 2 Si 2 O 8 ・・・(1)
(ただし、式中MおよびNは、2価の金属イオンであり、少なくとも1種類は、Ca,Sr,Ba,Mg,またはMnであり、0≦x≦0.8である。)
で示され、
上記応力発光体は、Ca 0.985 Eu 0.01 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.995 Dy 0.005 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.97 Eu 0.01 Nd 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.93 Eu 0.02 Dy 0.05 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ba 0.97 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Ca 0.8 Sr 0.17 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Ho 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Sr 0.17 Ba 0.80 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、Mg 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 、または、Ba 0.2 Sr 0.77 Eu 0.01 Dy 0.02 Al 2 Si 2 O 8 で示される組成を有することを特徴とする、基本構造の応力発光体としての使用。
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