张雅雯 材料学

荧光材料资源1101张雅雯荧光材料简介荧光材料是由金属（锌、铬）硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。无色或浅白色，是在紫外光(200～400nm)照射下，依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种颜色的可见光(400～800nm)。随着科学技术的进步，人们对荧光的研究越来越多，荧光物质的应用范围越来越广。荧光物质除用作染料外，还在有机颜料、光学增白剂、光氧化剂、涂料、化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域得到了更广泛的应用.荧光材料特性荧光材料分类1、反光材料可以将照在其表面上的光迅速地反射回来。材料不同，反射的光的波长范围也就不同。反射光的颜色取决于材料吸收何种波长的光并反射何种波长的光，因此必须要有光照在材料表面，材料表面才能反射光，如各种执照牌、交通标志牌等。光致发光材料是向外发光，而不是反射光。反光材料采用的是微棱镜反射原理。大家都知道光的反射有漫反射和镜面反射，为什么回归反光材料能将光线按原路返回呢其实，这主要归功于其中含有的高折射率玻璃微珠.当一束光线在一定范围内以任何角度照射到微珠前表面时，由于微珠的高折射作用而聚光在微珠后表面反射层上，反射层将光线沿着入射光线方向平行反射回去.就形成回归反射.当许多玻璃微珠同时反射时，就会出现前面的光亮景象.实验表明，当玻璃微珠的折射率接近1.9时，入射光线能够很好地聚聚焦在玻璃微珠的后表面，这时的回归反射效果最好，当折射率小于或者大于1.9时，入射充线分别聚焦在玻璃微殊的外面和内部，这时的回归反射效果会有所降低.实际使用中由于客观条件的影响.玻璃微珠的折射率通常在1.9—2.1之间，而它的直径通常小于0.8毫米.如果在玻璃微珠的后面添加一层反射层，那么回归反射的效果就更好了反光材料夜间行车的驾驶员，由于受到对面车辆灯光，路边灯光，高楼探照灯及广告霓虹灯的影响，容易造成交通事故.而反光材料标志牌在车灯的照射下发出的明亮光线特别醒目，能够提醒驾驶员注意相关路况信息，提高行车安全.在雨,雾，风沙等能见度较低的天气下，反光材料就更能凸显其价值.所以，许多发达国家规定公路和铁路的交通标志，车身前后都必须使用反光材料，国际海洋救生机构也规定救生设备必须配备反光材料，以方便夜间搜寻和救生工作.说到这里大家就不难理解，为什么交通警察，消防队员等都穿带有反光材料的制服了.这些服装上的反光带或者反光标志能够有效地警示驾驶员谨慎驾驶提高了穿戴者的人身安全.现在许多公司都采用反光材料装饰自己的产品，使其在美观，实用的基础荧光材料分类2、荧光材料吸收一定波长的光，立刻向外发出不同波长的光，称为荧光，当入射光消失时，荧光材料就会立刻停止发光。更确切地讲，荧光是指在外界光照下，人眼见到的一些相当亮的颜色光，如绿色、橘黄色、黄色，人们也常称它们为霓虹光。荧光材料分无机荧光材料和有机荧光材料。2.1无机荧光材料无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定。由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。目前,常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物（如ZnS、CaS）铝酸盐（SrAl2O4,CaAl2O4,BaAl2O4）等作为发光基质，以稀土镧系元素[铕(Eu)、钐(Sm)、铒(Er)、钕(Nd)等]作为激活剂和助激活剂。无机荧光体的传统制备方法是高温固相法，但随着新技术的快速更新，发光材料性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷，一些新的方法应运而生，如燃烧法、溶胶—凝胶法[、水热沉淀法、微波法等。在发光领域中，有机材料的研究日益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活。根据不同的分子结构，有机发光材料可分为：(1)有机小分子发光材料；(2)有机高分子发光材料；(3)有机配合物发光材料。这些发光材料无论在发光机理、物理化学性能上，还是在应用上都有各自的特点。无机荧光材料的应用荧光防伪纤维荧光防伪纤维又称为安全纤维,这种防伪纤维本身具有荧光性质,主要用于制造荧光防伪纸。这是在荧光防伪油墨的基础上发展起来的一种新的高科技防伪技术,它涉及荧光粉的制造、纺丝工艺的控制及造纸工艺等诸多领域,具有优良的安全性,同时它还具有在特殊光线下易识别的性质,所以可以满足各个需要防伪领域的要求。目前我国荧光防伪纤维绝大部分依赖进口,因此开发一种高荧光效率、具有永久荧光性质的荧光防伪纤维具有重大的科学意义和实用价值。彩色荧光防伪纤维荧光装饰材料荧光装饰材料是近几年发展起来的一种新型的装饰材料,它是由荧光粉与水合粘合剂及助剂为主要组分制成的水溶性材料,具有无色无味、无毒无害、施工方便的特点,可以刷涂、滚涂,亦可以喷绘作画。将其绘制在墙壁、纸张、织物、塑料、金属、木材等材料的表面上之后,当由特定光源(紫外光)照射时,会即刻呈现出鲜艳的荧光画面,产生新颖、奇特的视觉效果。这种材料是宾馆、舞厅等娱乐场所理想的功能型装饰材料,也可用于户外广告装饰。荧光防伪油墨荧光油墨是将荧光粉加入印刷油墨中制成的,可以在特殊的光线照射下呈现不同的颜色。用此种防伪油墨将防伪标识印刷在有价证券、证件、商标等需要防伪的物品上,在特殊的光线照射下,可以此来辨别真伪。医学方面的应用荧光材料在医药方面的应用主要集中于生物分子的荧光标记,这里所说的荧光标记一般是指用稀土金属离子标记蛋白质(抗体或抗原),通过超微量分析瞬时分辨荧光分析技术来检测稀土离子的荧光强度。由于荧光强度与所含抗体或抗原的浓度成比例,从而可以计算出测试样品中抗体或抗原的数量(浓度)。该项技术目前已在芬兰的LKB公司达到了实用化阶段。2.2有机荧光材料有机小分子发光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1,8-萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟(bu^)啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料、有机电致发光器件(LED)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象，一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶，器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究，另一方面寻找性能更好的发光材料，高分子发光材料就应运而生了。有机高分子光学材料通常分为三类：(1)侧链型：小分子发光基团挂接在高分子侧链上，(2)全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭高分子体系，(3)部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉及其衍生物、共聚物等，目前研究得也比较多。荧光棒荧光棒，外形多为条状，外层以聚乙烯（塑料）包装，内置一玻璃管夹层，夹层内外液体分别为过氧化物和酯类化合物，经弯折、击打、揉搓等使玻璃破裂，引起两种化合物反应致使荧光染料发光。荧光棒可应用于娱乐、夜钓、婚庆、户外、军事、工程建设、水下作业等。荧光棒荧光棒中的化学物质主要由三种物质组成：过氧化物、酯类化合物和荧光染料。简单地说，荧光棒发光的原理就是过氧化物和酯类化合物发生反应，将反应后的能量传递给荧光染料，再由染料发出荧光。目前市场上常见的荧光棒中通常放置了一个玻璃管夹层，夹层内外隔离了过氧化物和酯类化合物，经过揉搓，两种化合物反应使得荧光染料发光。3、自发光体这种材料经常被当作光致发光物体。自发光物体在黑暗中可发光，但事先不需要暴露在日光下。这些材料通常作为表盘上的发光标记以及用于长期发光的物体的制作，它们含有放射性元素。4、磷光物体由于含有磷元素而发光，这种材料也经常被当成光致发光材料。荧光材料应用光致发光材料的应用：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。荧光材料的应用随着科学技术的进步，人们对荧光的研究越来越多，荧光物质的应用范围越来越广。荧光物质除用作染料外，还在有机颜料、光学增白剂、光氧化剂、涂料、化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域得到了更广泛的应用.根据材质及应用，市面上荧光材料有三类。荧光布在印染过程中添加荧光剂，比如荧光针织布、荧光网布、荧光牛津布、荧光摇粒绒布、荧光莱卡布，主要使用在道路交通安全相关的产品（服装、箱包、手袋、户外用品）；荧光PVC料在塑胶颗粒中添加荧光助剂，比如荧光超透PVC膜、荧光PVC人造革，主要使用在箱包、手袋、包装行业；荧光粉荧光材料的粉状颗粒，主要添加使用在油漆、涂料、油墨中，主要使用在道路工程、标志标牌、移印转印行业。紫外荧光蓝粉感谢观赏