[发明专利]一种钽酸盐基弹性应力发光材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钽酸盐基弹性应力发光材料及其制备方法，其化学式为Li_xPr_yTaO₃，其中0.97≤x≤1.05，0＜y≤0.015；x，y为摩尔含量；制备时，包括以下步骤：(1)将Li₂CO₃、Ta₂O₅、Pr₂O₃进行研磨，使其充分混合得到混合粉体；(2)将混合粉体在空气中进行灼烧，降温冷却后继续研磨，即得所述钽酸盐基弹性应力发光材料。与现有技术相比，本发明弹性应力发光强度高，应力发光强度与应力呈高度规律的线性关系，制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及新型无铅功能材料技术领域，具体涉及一种钽酸盐基弹性应力发光材料及其制备方法。

背景技术

应力发光材料是一种能够实现将多种形式的机械能转化为光信号的新型固体功能材料。对于应力发光的研究从上世纪70年代开始，截止到现在，人们已经发现大约有50％的无机固体材料以及30％的有机固体材料都具应力发光现象。然而对于绝大多数该类材料而言，只有通过使其发生塑性变形或断裂才能展现出应力发光现象，这大大限制了材料在实际应用中的前景。相比于塑性应力发光材料和断裂应力发光材料，弹性应力发光材料，也就是在指在弹性形变范围内能表现出发光现象的特殊应力发光材料，具有非破坏性、可重复性、应力响应高规律性等优点。此外，传统的应力传感器是通过与物体接触的电极收集压电效应产生的电信号，再通过一系列复杂的电子元件和系统的转换最终呈现出物体的受力情况，这需要相对高额的成本，并且受限于被监控物体的运动状态和形状。运用弹性应力发光材料进行应力检测、监控可以化繁为简，将物体的受力情况直接地转换为肉眼可见的光信号，实现应力的实时监测与可视化。同时，弹性应力发光材料在超出弹性限度时也能表现塑性应力发光和断裂应力发光性能，大大扩展了其在应力监控与结构损伤方面的探测范围。因此目前对弹性应力发光材料的研究是本领域的主流。在其诱人的应用前景驱动下，到目前为止，人们已经开发出数十种弹性应力发光材料，包括:SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺，Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,CaYAl₃O₇:Eu²⁺,(Ba,Ca)TiO₃:Pr³⁺，Ca₂Nb₂O₇:Pr³⁺,LiNbO₃:Pr³⁺等。其中，SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺是目前发光性能最为优良且应用较为广泛的应力发光材料，它具有灵敏度高、应力发光强度强等优点，然而鉴于其本身作为一种优秀的长余辉材料，高强度的余辉背景会对应力发光信号的收集造成一定的干扰，且制备过程包含还原气氛烧结，对制备工艺和制备成本的控制要求较高。总的来看，弹性应力发光仍然是一个新兴的研究领域，国内起步较晚，目前所开发的材料体系种类由于种种原因难以满足实际应用的需求。因此，在本领域急需开发出一种在弹性限度内应力发光强度高，余辉背景较弱且在不需要在还原气氛下烧结的高性能弹性应力发光材料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种弹性应力发光强度高的钽酸盐基弹性应力发光材料及其制备方法。