功能陶瓷

功能陶瓷——发光陶瓷一、发光材料•发光是一种物体把吸收的能量，不经过热的阶段，直接转换为特征辐射的现象。发光材料种类很多，按激发方式可分为：光致发光材料、电致发光材料、阴极射线致发光材料、热致发光材料、等离子发光材料。1.发光机理（1）分立中心发光：发光材料的发光中心受激后，激发和发射过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光。它是单分子过程，有自发发光和受迫发光两种。•自发发光：受激发粒子受内部电场作用从激发态回到基态时的发光。其特征为，与发光相应的电子跃迁概率决定于发射体内部电场，而不受外界影响。•受迫发光：受激发的电子只有在外界影响下才发光。其特征是发射过程分为两个阶段，发射体存在亚稳的受激态M,其跃迁至基态是禁阻的，而受迫发光的第一阶段为由热起伏使电子跃迁到A态，然后再从A态跃迁回基态而发光。（2）复合发光发光材料受激发时，分离出一对带异号的电荷的粒子，一般为正离子和电子，这两种离子在复合时便发光，既复合发光。复合发光过程中存在离子化的带电粒子的迁移或扩散，构成特征的光电导，也称为“光电导发光”。复合发光过程，可以在一个发光中心上进行而实现单分子过程，电子在导带中存在时间很短，是短复合发光过程；大部分情况是电子脱离原来的发光中心在其他中心上实现双分子过程，电子在导带中时间长，是长复合过程。2.发光特征3.发光材料（1）光致发光材料用紫外线、可见光及红外线激发发光材料而产生发光的现象称为光致发光，相应材料为光致发光材料。一般分荧光材料和磷光材料两种。荧光材料：只有具备共轭键系统的分子才能使激发态保持相对稳定而发射荧光，因而荧光材料主要是以苯环为基的芳香族化合物和杂环化合物。具有缺陷的某些复杂的无机晶体物质，在光激发时和光激发停止后一定时间内能够发光，称为磷光材料。光致发光主要用于显示、显像、照明和日常生活中。（2）电致发光材料（3）射线致发光材料（4）等离子体发光材料二、发光陶瓷的原理•把高科技的发光色料融入传统的陶瓷釉料中，高温烧制而成，使它可以吸收阳光或其它散射光，吸蓄光能以后发生活化，而在阴暗环境下自发光，发光陶瓷是在普通陶瓷生产过程中加入长余辉光致蓄光材料，从而成为具有自发光功能的新型陶瓷制品。发光陶瓷是将稀土材料经高温高压激化处理而成的一种高纯、高科技尖端材料。通俗的讲，它可以吸收阳光或其它散射光，吸蓄光能以后发生活化，而发出强光。发光陶瓷像就象一个储蓄电池一样进行工作。它可以在自然的太阳光和其他普通散射光的光照下自动吸收其光能并储存在体内，等到环境的光线较暗的时候，它就再将光释放出来。而且，可以持续释放１２ｈ以上的光。陶瓷发光釉料的研究1、1995年以前,发光釉基本上都采用了重金属离子或稀土离子激活的硫化锌或碱土金属硫化物系列长余辉发光粉。它们的共同缺点是发光强度低、余辉时间短、化学性质不稳定,为了延长余辉时间,有时在长余辉发光材料中加入放射性元素,极易对环境和人体造成危害。此外,上述釉料大多烧成温度在800度左右,有时还需要还原气氛加以保护。现在的发光的陶瓷釉料则是新型稀土离子激活的碱土铝酸盐蓄光新型发光釉料。新型发光材料的光学性能新型发光釉料的分类•根据釉料的不同的烧成温度可以将发光陶瓷釉料的分为三类：1、低温釉料（800℃左右）。2、中温釉料（980~1050℃）。3、高温釉料（1200℃左右）。各种陶瓷/搪瓷发光釉料的应用领域1.低温釉料：低温玻璃发光釉低温玻璃发光釉的使用温度在600℃左右,与普通玻璃的退火烤花温度相近,利用普通玻璃的退火烤花工艺可以将低温玻璃发光釉与普通玻璃结合,制成发光玻璃。低温有铅陶瓷发光釉低温有铅陶瓷发光釉的烧成温度在780~820℃之间,用该釉料烧成的制品具有折射率大、光泽较好的优点,且釉料的膨胀系数小,与坯体的配合良好。低温无铅陶瓷/搪瓷发光釉。2.中温发光陶瓷釉料中温发光陶瓷釉料的使用温度为980~1050℃,中温发光陶瓷釉使用方法也多种多样,即可喷淋,又可丝网印刷还可以手绘,既可做底釉,又可与堆釉颗粒做三度烧产品中温发光陶瓷釉主要应用在建筑陶瓷上,用它可制成室内使用的夜间指示、防火、安全标志陶瓷产品,该产品具有阻燃、耐老化性好等一系列优点。应用中温发光陶瓷釉还可制成三度烧的腰线砖、花片砖,用以装点居室、美化家庭。3.高温陶瓷发光釉高温陶瓷发光釉烧成温度为1200℃左右,与日用瓷及高档建筑瓷的烧成温度相近,拓展了其应用范围,制品的发光强度高、余辉时间长。生产工艺•将蓄光釉料按设定的比例配合后搅拌、混匀,通过喷釉、浇釉、丝网印刷、手工描绘、堆釉等工艺涂布在陶瓷坯体或陶瓷釉面上,根据需要还可在釉表面施加一层透明釉(可使釉表面性能更好)。干燥后经800℃或1050℃烧成(根据基础釉配方不同而定),得到蓄光性发光陶瓷制品。•工艺流程图发光陶瓷的应用•发光陶瓷可以吸收阳光或其它散射光，吸蓄光能以后发生活化，而发出强光，发光时间长达15h以上，并且发光性能可重复再现，维持发光效果长达15年，使万物永享一片光明。发光陶瓷可以掺入油漆或树脂中制成涂料或注塑成型。也可以通过特殊工艺掺入陶瓷、玻璃搪瓷或其它材料中制成您所需要的发光材料。广泛应用于夜间室外内各种低度照明，装饰照明和各种铭牌显示。如家庭、医院病房等夜间低亮度照明、大楼走廊、房间铭牌、电影院座位牌、安全门、电器开关以及暗房照明电源、夜光拖鞋、夜光电话手柄等发光陶瓷还可以用于建筑物多种装饰的设计，如：夜光石膏天花板、吊棚、霓虹装饰、装饰画、夜光瓷砖等。各种钟表、仪器、仪表的指示盘和指针。制作精美的夜光,陶瓷、玻璃、有机玻璃、聚酯-工艺品、夜明珠、夜光雕塑、大型壁画等•新兴的低碳节能产品搪瓷发光板户外高清显示屏。由于搪瓷发光板是面发光，３００ｍ内都可看到显示屏的字。户外景观照明。随着城市亮灯工程的发展，越来越多的立交桥、建筑外墙需要亮灯装饰，消耗大量电能，而搪瓷ＡＣＥＬ具有低能耗、免维护、在户外恶劣环境正常使用的特点，节约高昂的电费、维护费，超长的使用寿命，是现在光源的１０倍甚至几十倍。各类博物馆、美术馆、医院及科研院所等领域。所需的无热无紫外线面发光光源，对保护文物、艺术品免遭光源热辐射和紫外线辐射以及医院一些特殊环境具有不可估量的作用。仪器仪表专用。由于搪瓷ＡＣＥＬ是最匀的面发光冷光源，将在仪器仪表显示和照明方面具有现有光源的不可替代的优势。其他的用途：比如楼牌、门牌及各种发光指示牌；军用机场；机场跑道指示、照明；核工业、矿业应用。结束语随着科学技术的发展、社会的进步，人类越来越追求舒适、美好的生活环境，各种社会基础设施的建设规模日趋庞大，建筑材料越来越显示出其重要地位。蓄光型自发光材料是一种智能化节能的发光材料，它不用电，不用复杂的设备，不发热、不会造成火灾，利用白天的阳光和夜晚的灯光蓄光；黑夜自动发光，完全不用人工操作。“夜光”效果在现代社会早已不是什么稀奇事，但是把这种技术正式应用到陶瓷中，倒还真是新鲜，人类用自己的智慧，探索出这种奇特而新颖的材料，并成功应用于建材装饰以及逃生标示等领域，它的出现，拓宽了陶瓷的应用领域，将成为未来城市中不灭的“夜明珠”。参考文献：[1]肖志国,罗昔贤,夏威,刘剑雄,刘丽芳.中国稀土学报长余辉发光材料在陶瓷行业的应用研究2001年12月[2]许霞王义坤贾庆海彭炳林新型蓄光性发光陶瓷中国建筑材料科学研究院北京100024[3]张玉军,金全建,段军发光陶瓷釉面砖的研制材料科学与工程2000年七月