稀土铝酸锶夜光纤维的发光性质.pdf
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1、第2 9 卷第1 l 期 2 0 0 8 年1 1 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9 N O V N o 1 1 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 2 0 0 8 ) 1 1 0 0 0 1 - 0 5 稀土铝酸锶夜光纤维的发光性质 赵菊梅,郭雪峰,徐燕娜,葛明桥 ( 生态纺织教育部重点实验室( 江南大学) ,江苏无锡2 1 4 1 2 2 ) 擒要使用x 射线衍射和荧光光谱对稀土铝酸锶夜光纤维的晶相结构及激发和发射光谱进行分析,同时测定不 同激发照度和激发时间下夜光纤维的蓄发光规
2、律。结果表明:夜光纤维中发光材料的晶体结构和光谱性质没有因 纤维制作工艺而发生改变;夜光纤维发光源于铝酸锶材料中E u 2 + 离子的4 f 6 5 d 1 4 f7 跃迁,其主发射峰在5 2 0n m 可 见光区;夜光纤维受光激发数十秒到2r a i n ,发光照度达到饱和,其饱和值及达到饱和值的时间由激发光的强弱决 定;夜光纤维余辉的衰减由快、慢2 个过程组成,这是由材料内不同深度的缺陷能级造成。 关键词稀土;铝酸锶;夜光纤维;发光性质;发光照度;饱和值 中图分类号:T S1 5 1文献标识码:A L u m i n e s c e n c ep r o p e r t i e so fr
3、 a r e - e a r t hs t r o n t i u ma l u m i n a t el u m i n e s c e n tf i b e r Z H A OJ u m e i ,G U OX u e f e n g ,X UY a n n a ,G EM i n g q i a o ( 研L a b o r a t o r y 矿E e o T e x t i l e ( J i a n s n a nu , a t 础r ) ,M i n i s t r y 旷E d u c a t i o n ,W u * i ,J a n g s u2 1 4 1 2 2 ,C
4、h n a ) A b s t r a c tT h ec r y s t a lp h a s es t r u c t u r eo fr a r e e a r t hs t r o n t i u ma l u m i n a t el u m i n e s c e n tf i b e rw a Bt e s t e db yX R D , a n dt h es p e c t r o s c o p i cp r o p e r t i e sw e r ea n a l y z e db yf l u o r e s c e n c es p e c t r o p h o
5、t o m e t e r A tt h e8 8 d n l et i m e ,t h e s t o r a g ea n dl u m i n e s c e n tr i d e s a td i f f e r e n te x c i t i n gi l l u m i n a n c e sa n de x c i t i n gt i m ew e r em e a s u r e d T h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ec r y s t a lp h a s es
6、t r u c t u r ea n ds p e c t r o s c o p i cp r o p e r t i e s o fl u m i n e s c e n t m a t e r i a l sw e r en o tc h a n g e db yt h em a k i n gp r o c e s so ff i b e r ;t h el u m i n e s c e n c ep r o p e r t i e so fl u m i n e s c e n tf d ) e r w e r eo r i g i n a t e df r o mm e4 f6
7、5 d 1 - - 4 f 7t r a n s i t i o no fE i l 2 + ;t h ei l l u m i n a n e ei n t e n s i t yo fl u m i n e s c e n tf i b e rW a s s a t u r a t e da f t e ra b o u ts e v e r a ls e c o n d st ot w om i n u t e so fl i g h t i n g ,t h es a t u r a t i o nv a l u ea n dt h et i m et or e a c ht h i
8、s v a l u ew e d e c i d e db yt h ei n t e n s i t yo fe x c i t i n gl i g h t ;a f t e r s l O Wd e c a yW a gc o m p o s e do fr a p i d - d e c a y i n ga n ds l o w - d e c a y i n gp r o c e s s e s ,a n dt h i sw a sc a u s e db yt h ed i f f e r e n td e p t h so fd e f e c te n e r g yl e
9、v e li nt h em a t e r i a l s K e yw o r d s n m - e a r t h :s t r o n t i u ma l u m i n a t e ;l u m i n e s c e n tf i b e r ;l u m i n e s c e n c e p r o p e a y ;l u m i n e s c e n c e i l l u m i n a n c e :s a t u r a t i o nv a l u e 稀土铝酸锶夜光纤维( 以下简称夜光纤维) 是一 种新型高科技功能纤维。它是以涤纶、锦纶或丙 纶树脂为基材,添
10、加发光材料稀土铝酸锶微粒和纳 米级助剂,经特种纺丝工艺制成的夜光性蓄能型幢1 纤维。这种纤维只要吸收一定量的可见光,便能在 黑暗状态下持续发光1 0h 以上,并可循环使用,无毒 无害,无放射性。 自2 0 0 2 年研制成功以来,夜光纤维已经开发出 F D Y 、D T Y 、P O Y 等多个品种,并有红色、黄色、蓝色、 绿色等多种色彩b 】。目前已用夜光纤维开发了部分 产品,如毛绒玩具、绣花、观赏画、面料等等。该纤维 可以广泛应用于国防工业、建筑装璜、交通运输、夜 间作业、日常生活及娱乐服装等领域,具有良好的市 场前景。 夜光产品最重要的是要具有优良的余辉性能 ( 光致发光材料离开激发光源
11、后发光照度随时间衰 减的规律) ,然而目前已研制出的夜光纤维余辉性能 还不够理想,即纤维离开激发光源后发光照度衰减 收稿日期, 2 0 0 7 1 1 一1 8修回日期:2 0 0 8 0 3 2 3 基金项目:江苏省自然科学基金资助项目( B K 2 0 0 5 0 1 4 ) ;国家高技术研究发展计划( 8 6 3 ) 资助项目( 2 0 0 7 A A 0 3 2 5 3 9 ) 作者简介:赵菊梅( 1 9 8 4 一) ,女。硕士生。研究方向为稀土夜光纤维。葛明桥,通讯作者,E - m a i l :g e m q p u b w x j s i n f o n e t 。 万方数据
12、PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 纺织学报 第2 9 卷 迅速,大概1 0m i n 后趋于平缓,虽然此后的发光照度 能保持稳定且持久,但强度较弱,这种余辉衰减特性 在很大程度上限制了它的发展。随着市场发展和应 用领域的不断扩大,夜光纤维的发光性能亟待提高。 目前针对铝酸锶发光材料的研究主要集中在合成方 法和工艺条件的改善,其发光照度和余辉寿命也得 到了一定提高,但都未能从根本上改善余辉衰减性 能。本文以夜光纤维为研究对象,首先通过晶体结 构和光谱性质分析
13、了纤维材料是否对发光材料的发 光性能产生影响,随后对夜光纤维的发光照度及余 辉性能进行了研究,总结了夜光纤维的蓄发光规律, 并应用电子和缺陷化学的有关知识作了初步分析, 为深人研究夜光纤维的发光特性,改善其发光性能 提供理论参考。 1实验部分 1 1 样品准备 实验选长余辉发光材料S r A h 0 4 :E u 2 + ,D y 3 + 为 激发剂的未染色夜光纤维为研究对象,纤维基材为 涤纶,纤维规格为F D Y1 6 6 7t e x 3 6f 。由于夜光纤 维的取用量以及在测试前是否存在没有衰减完毕的 余辉照度,都会影响测试结果的准确性和可对比性, 因此,在蓄发光规律的实验中,样品准备必
14、须严格进 行。将夜光纤维均匀地缠绕在方便仪器测量的自制 “工”字形样板上,每块样板缠绕纤维的面积均为 6c m 6e m ,所绕纤维质量为( 1 04 - 0 1 ) g ,并保证相 同激发照度( 照度:发光体照射在被照物体单位面积 上的光通量,l 】【) 下样品间的初始发光照度差异小于 4 - 0 2l x ,测试前样品还必须在暗盒中放置1 5h 以 上,确保以往的余辉照度已经衰减完毕。 1 2 实验条件 采用荷兰帕纳科公司的X P e r t P r oM P D 型x 射 线多晶衍射仪对夜光纤维进行晶相分析。采用英国 爱丁堡公司的F L S9 2 0 型瞬态稳态荧光分光光度计 测试夜光纤
15、维的荧光激发和发射光谱。采用美国 P h o t oR e s e a r c h 公司的P R 一6 5 0 型光谱扫描色度计测 试夜光纤维的余辉性能。 蓄发光规律的实验采用2 5w 飞利浦冷光灯作 为激发光源,通过调节光源到样品间的距离,激发光 照度从5 0 0I x 提高到55 0 0I x 。环境温度( 2 04 - 2 ) o C 。 由于夜光纤维对光照十分敏感,在测试过程中不能 受其他光线影响,为使实验结果准确可靠,实验必须 在夜间进行,且需制作1 个光源箱和1 个测试箱,样 品在光源箱中接受光照,离开光源箱后直接进入测 试箱进行照度测试。光源箱要保证关闭箱盖后光线 不外露或微弱光
16、线外露,测试箱必须保证内部光线 强度低于测试仪器的最小量程。 2 结果与讨论 2 1X 射线衍射分析 图1 、2 分别示出夜光纤维和涤纶的X 射线衍射 图谱。 , I 盘 越 骶 靛 霉 , I 赫 :k 魁 嘲 餐 霉 图1 夜光纤维的X 射线衍射谱 F i g 1 X r a yd i f f r a c t i o ns p e c t r u mo fl u m i n e s c e n tf i b e r 图2 涤纶的X 射线衍射谱 r i g 2 Xr a yd i f f r a c t i o ns p e c t r u mo fp o l y e s t e rf i
17、b e r 从图1 可看出,属于无机材料的尖锐峰和属于 大分子结构的平滑峰相互交错,对照J C P D S 卡片( 国 际粉末衍射标准联合会收集的十几万种晶体的x 射 线衍射标准数据) J zS r A l 2 0 4 的衍射峰1 以及图2 中 涤纶的X 射线衍射图谱,夜光纤维的图谱中出现了 属于发光材料S r A h 0 4 :E u 2 + ,D y 3 + 的特征峰,它与涤 纶的特征峰简单重叠,并没有出现新的峰形。这表 明在夜光纤维中,发光材料与涤纶的晶格没有因为 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWaterma
18、rkR to remove the watermark 第1 1 期 赵菊梅等:稀土铝酸锶夜光纤维的发光性质 3 复杂的纺丝工艺而相互影响或遭到破坏。夜光纤维 的这种结构有力地保障了发光材料的发光性能和涤 纶纤维的性能,同时也说明夜光纤维制造工艺的可 行性。 2 2 光谱特性 图3 示出夜光纤维和涤纶纤维的激发光谱和发 射光谱。其中:曲线b ,、b 2 分别为夜光纤维的激发 和发射光谱;曲线c 为涤纶的激发光谱。 , I 簟 :k ¥ 趟 翻 靛 舞 图3 夜光纤维和涤纶纤维的激发与发射光谱 F i g 3 E x c i t a t i o na n de m i s s i o ns p
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