一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明专利技术所述压力发光薄膜是荧光材料A与透明高分子B的复合材料，A化学通式为Mg1‑

【技术实现步骤摘要】
一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，属于稀土发光材料


技术介绍

[0002]机械构件在使用的过程中会发生磨损，如果不能及时检测和更换，会存在巨大的安全隐患。因此，监测机械构件在使用过程中的磨损情况，工作状态是相当有必要的，这可以进一步对其寿命准确预测，以确保其后续的安全应用。
[0003]目前，传统压力检测手段主要有力平衡法和有源式平板探测法，平衡法主要有重力平衡法，弹性力平衡法和机械力平衡法，平衡法的原理是用其他的力平衡被测物体受到的压力，从而反应被测物体的压力大小，不适合机械构件的压力分析。有源式平板探测法需要将探测器贴附于构件表面，进而通过公式计算出压力大小显示在仪器上，有源式的平板探测对检测环境有着严格要求，平板探测器在面对复杂形状机械构件时难以得出精确的结果，检测的结果需要公式转换，反应的压力大小不一定准确，缺少实时可视化的特点。现有的测试方法均无法很好的完成机械构件的压力分析测试，尤其是对于受力分布的探测仍是一项挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，利用陷阱依赖的压力发光材料复合的拉伸特性，将压力发光粉体通过有机弹性体制作成具有压力探测特性的新型压力发光薄膜。
[0005]本专利技术Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR压力发光粉与聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯的至少一种制作的柔性压力发光薄膜，可以通过力诱导陷阱中载流子释放，诱导实现实时压力探测。本专利技术所所制备的压力发光薄膜材料可以通过一些加热、拉伸、光激励的读出方式对机械构件的压力分布进行可视化成像探测。此外，基于该材料是陷阱控制型压力发光材料，也通过对压力发光薄膜进行加热处理，诱导陷阱中载流子释放，未施力区域表现出高亮度绿色热释发光，进而对其进行二次显影的方式实现延迟压力分布探测。
[0006]一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，具体步骤如下：
[0007](1)将高纯的MgO、Ga2O3、M的化合物、N的化合物和R的化合物进行研磨混匀得到混合粉料A；其中R为Tb
3+
/Mn
2+
中的至少一种，M为M为Zn、Na、Ba、Sr和Ca的至少一种，N为Al、Si、Ge的至少一种Z；
[0008](2)将步骤(1)混合粉料A置于温度为1200～1400℃、空气气氛中高温烧结4
‑
8h，研磨得到Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR压力发光粉体，0<x≤1，0<y≤1,0<z≤0.2；
[0009](3)将步骤(2)Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR压力发光粉与聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯的至少一种混合均匀得到混合胶状液体，再将混合胶状液体置
于模具中，在温度为60～80℃下加热处理4～8h，得到具有压力探测特性的压力发光薄膜。
[0010]所述步骤(3)Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR压力发光粉与胶体的质量比为1:2
‑
4。
[0011]所述压力发光薄膜用于制备压力探测器，用于压力分布实时探测或损伤检测。
[0012]本专利技术压力发光原理：将压力发光粉末材料Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR压力发光粉分散在高分子复合材料中，形成压力发光薄膜。通过力诱导陷阱中载流子释放，诱导实现压力发光。由于力的大小不同会导致薄膜内部载流子释放的数量不一致产生压力发光的亮度不一致，通过加热或者激光诱导的方式将剩余载流子读出，实现压力大小的分布，进行有效的受力分析。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014](1)本专利技术利用高温固相法制备原材料及低温胶体混合成膜处理，制备Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:Tb
3+
薄膜，R为Tb
3+
/Mn
2+
中的至少一种，M为M为Zn、Na、Ba、Sr和Ca的至少一种，N为Al、Si、Ge的至少一种Z；具有较高的压力发光亮度及柔韧性；
[0015](2)本专利技术具有压力探测特性的压力发光薄膜具有高压力发光亮度、高灵敏度等特点，可对机械构件之间的压力进行探测，直接反应机械构件之间的压力大小；
[0016](3)本专利技术具有压力探测特性的压力发光薄膜解决了复杂结构机械构件之间压力检测的问题，易于制造，成本较低，可重复利用。
附图说明
[0017]图1为实施例1
‑
5所制备的压力发光材料的XRD图谱，；
[0018]图2为实施例1
‑
5所制备的压力发光材料的发光图谱；
[0019]图3为实施例1所制备的压力发光薄的压力发光照片。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0021]实施例1：一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，具体步骤如下：
[0022](1)将高纯的MgO、Ga2O3、Tb4O7和SrCO3进行研磨混匀得到混合粉料；其中混合粉料A中元素Mg、Ga、O、Tb和Sr的摩尔比为0.9:1.99:4:0.01:0.1；
[0023](2)将步骤(1)混合粉料置于温度为1350℃、空气气氛中高温烧结6h，研磨得到Mg
0.9
Sr
0.1
Ga
1.99
O4:0.01Tb
3+
压力发光粉体；
[0024](3)将步骤(2)Mg
0.9
Sr
0.1
Ga
1.99
O4:0.01Tb
3+
压力发光粉与PDMS胶体混合均匀得到混合胶状液体，再将混合胶状液体置于模具中，在75℃的烘箱中加热处理8h，得到具有压力探测特性的压力发光薄膜，其中Mg
0.9
Sr
0.1
Ga
1.99
O4:0.01Tb
3+
压力发光粉与PDMS胶体的质量比为1:2.0；
[0025]所制备出的压力发光薄膜材料，在254nmUV紫外光辐照5分钟后撤掉光源。应力(拉、划、按)等方式，诱导压力发光薄膜表现出高亮度绿色压力发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明所述压力发光薄膜是荧光材料A与透明高分子B的复合材料，A化学通式为Mg1‑
x
M
x
Ga2‑
y
N
y
O4:zR，其中R为Tb
3+
/Mn
2+
中的至少一种，M为Zn、Na、Ba、Sr和Ca的至少一种，N为Al、Si、Ge的至少一种，0<x≤1，0<y≤1,0<z≤0.2，高分子B是聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯的至少一种。2.根据权利要求1所述一种具有压力探测特性的压力发光薄膜及其制备方法，其特征在于：(1)将高纯的MgO、Ga2O3、Tb4O7、M的化合物和N的化合物按照最终制得的荧光粉通式配比混合配料，加入酒精研磨混合均匀；(2)再将混合的原料放入坩埚，在温度为1200～1400℃大气环境下保温4
‑
8h；待其冷却至室温，再次研磨成粉末得到压力发光粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，王国灏，朱轩宇，侯力晖，黄文龙，叶征妮，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：