光致變色物質(zhì)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)優(yōu)異的感光性，且變色較深、退色速度較慢，且還具有化學(xué)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)。該光致變色物質(zhì)具有由“Ba(a-b)CabMgcSidOe:FefMgM'h”所表達(dá)的組分(式中，1.8≤a≤2.2，0≤b≤0.1，1.4≤c≤3.5，1.8≤d≤2.2，e＝(a+c+2d)，0.0001≤f，0.0001≤g，0≤h，M為Al及Eu中的至少1種元素，M'為選自由Na、K、Nd、Li、S、C、Ti、V、Mn、Cr、Cu、Ni、Co、Ge、Zn、Ga、Zr、Y、Nb、In、Ag、Mo、Sn、Sb、Bi、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Er、Ho、Tb、Tm、Yb、Lu、P、Cd及Pb所組成的群中的至少1種元素)。
【專利說明】光致變色物質(zhì)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光致變色物質(zhì)及其制造方法。更詳細(xì)而言，涉及一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)有優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率較低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，業(yè)界正期待著將表現(xiàn)出光致變色的物質(zhì)應(yīng)用于例如光盤(超高密度存儲器)、光開關(guān)、光印刷用油墨、顯示器、太陽眼鏡、調(diào)光玻璃等各種工業(yè)制品中。這里所謂光致變色，是一種能表現(xiàn)出可逆現(xiàn)象的性質(zhì)。例如對物質(zhì)照射光則變色，反之若對變色的物質(zhì)照射其他光或者進(jìn)行加熱，則退色返回成原顏色。將表現(xiàn)出這種性質(zhì)的物質(zhì)稱為光致變色物質(zhì)。 [0003]關(guān)于所述光致變色物質(zhì)，已知有含有機(jī)物的光致變色物質(zhì)、及含無機(jī)物的光致變色物質(zhì)。關(guān)于含有機(jī)物的光致變色物質(zhì)，所已知的例如有偶氮苯、螺吡喃、二芳基乙烯等。然而，含有機(jī)物的光致變色物質(zhì)有耐熱穩(wěn)定性較低，因反復(fù)異構(gòu)化而易發(fā)生化學(xué)劣化等的問題。
[0004]因此，具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性的含無機(jī)物的光致變色物質(zhì)正受到關(guān)注。關(guān)于含無機(jī)物的光致變色物質(zhì)，已知的例如有氧化鑰、氧化鎢、氧化鈮、氧化鈦、及這些氧化物的混合物、或封入有鹵化銀的玻璃等。然而在本質(zhì)上，這些物質(zhì)僅在有害于人體的紫外光區(qū)域表現(xiàn)出感光性。另外，還存在市售的發(fā)出紫外光的小型光源的種類較少，且這些物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域受局限的問題。
[0005]正因為如此，近年來業(yè)界正積極研究能配合小型半導(dǎo)體激光器或LED等光源而使用的光致變色物質(zhì)。特別是為了能研發(fā)例如小型的光盤(超高密度存儲器)，業(yè)界正積極研究在可見光區(qū)域表現(xiàn)出感光性的含無機(jī)物的光致變色物質(zhì)。
[0006]例如在專利文獻(xiàn)I中記載了一種在可見光下表現(xiàn)出光致變色現(xiàn)象的含五氧化二釩的光致變色物質(zhì)。然而，專利文獻(xiàn)I中記載的以往的含無機(jī)物的光致變色物質(zhì)具有耐久性不充分，且響應(yīng)速度較慢的問題。另外，經(jīng)數(shù)次光照后，變色后的物質(zhì)變得無法退色，所以還存在缺乏可逆性的問題。另外還有五氧化二釩毒性較強(qiáng)的問題。
[0007]對此，專利文獻(xiàn)2中記載了一種能通過在還原性環(huán)境下制備硅酸鋇鎂鹽來制得且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異感光性的光致變色物質(zhì)。專利文獻(xiàn)2中還記載了通過在硅酸鋇鎂鹽中添加特定的金屬元素來更提高光致變色的方案。
[0008]圖3是以添加在硅酸鋇鎂鹽中的每種金屬元素為分類的、經(jīng)波長365nm光照射后的對波長523nm光的反射率(改變Ba2Mg2.5Si208.25:M〃a(l(ll中的M〃時的反射率)的圖表。如圖3所示可知，尤其是添加有鐵(Fe)或銪(Eu)的硅酸鋇鎂鹽的反射率可得到抑制而表現(xiàn)出較高的光致變色特性。并且，與銪(Eu)等稀土元素(稀土類)不同，鐵(Fe)容易獲取且價格便宜，因此可通過使用鐵(Fe)來抑制光致變色物質(zhì)的制造成本。
[0009][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][0010]專利文獻(xiàn)1:日本國專利申請公開；特開2001-303033號公報(2001年10月31日
公開)。
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本國專利申請公開；特開2011-132493號公報(2011年7月7日公開)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012][本發(fā)明所要解決的問題]
[0013]然而，專利文獻(xiàn)2中記載的光致變色物質(zhì)雖在可見光區(qū)域下表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，但具有變色較淺(反射率較高)、退色速度較快且耐久性不充分的問題。正因為如此，業(yè)界要求一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色的速度較慢(變色的保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)。
[0014]本發(fā)明是鑒于所述問題而完成的，主要目的在于提供一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色的速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)及其制造方法。
[0015][解決問題的技術(shù)手段]
[0016]本
【發(fā)明者】為了解決所述問題而進(jìn)行努力研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過向硅酸鋇鎂鹽既添加具有可提高光致變色特性的效果的鐵(Fe)，又添加鋁(Al)及/或銪(Eu)，就能使該硅酸鋇鎂鹽的光致變色特性進(jìn)一步提高。即，發(fā)現(xiàn)通過向硅酸鋇鎂鹽不僅添加鐵(Fe)還添加鋁(Al)及/或銪(Eu)，就可獲得毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)。
[0017]即，為了解決所述問題，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的特征在于:具有下述式(I)所表達(dá)的組分。
[0018]Ba(a_b)CabMgcSidOe: FefMgM, h (I)
[0019](式中，1.8 ≤ a ≤ 2.2，O ≤ b ≤ 0.1，1.4 ≤ c≤ 3.5，1.8≤ d ≤ 2.2，e = (a+c+2d)，
0.0001 ≤ f,0.0001 ( g，0≤h，且M為Al及Eu中的至少I種元素，M’為選自由Na、K、Nd、L1、S、C、T1、V、Mn、Cr、Cu、N1、Co、Ge、Zn、Ga、Zr、Y、Nb、In、Ag、Mo、Sn、Sb、B1、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Er、Ho、Tb、Tm、Yb、Lu、P、Cd及Pb所組成的群中的至少I種元素)
[0020]根據(jù)上述方案，能提供一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)。
[0021]另外，為了解決所述問題，本發(fā)明的光致變色材料的特征在于:含有所述的光致變色物質(zhì)。根據(jù)該方案，能提供一種包含了毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)的光致變色材料。
[0022] 為了解決所述問題，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的制造方法用于制造所述光致變色物質(zhì)，其特征在于包含煅燒步驟:對原料群與硼酸混合而成的混合物進(jìn)行煅燒，其該原料群含有構(gòu)成所述光致變色物質(zhì)的各元素。根據(jù)該方法，能制造毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)。
[0023][發(fā)明的效果]
[0024]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)及其制造方法可發(fā)揮如下效果:能提供一種毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異的光致變色物質(zhì)、及其制造方法。
[0025]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的更優(yōu)選方案為:在所述式中，0.001 ^ g^0.012。另外，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的更優(yōu)選方案為:在所述式中，0.0001 ( h。另外，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的更優(yōu)選方案為:在所述式中，M為Al且h = O。根據(jù)上述方案，能提供表現(xiàn)出更高的光致變色特性的光致變色物質(zhì)。
[0026]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的制造方法的更優(yōu)選方案為:在還原性環(huán)境下進(jìn)行所述煅燒步驟。另外，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的制造方法的更優(yōu)選方案為:在氫氣存在下進(jìn)行所述煅燒步驟。根據(jù)上述的方法，能制造表現(xiàn)出更高的光致變色特性的光致變色物質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是關(guān)于本發(fā)明的光致變色物質(zhì)及比較用的光致變色物質(zhì)的圖表，且是光致變色特性的時間相關(guān)性的圖表。 [0028]圖2是關(guān)于本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的圖表，且是對硅酸鋇鎂鹽(Ba2Mg2.5Si208.25)添加鐵(Fe)及鋁(Al)而得的光致變色物質(zhì)的光致變色特性與試樣制作階段的Al2O3添加量(Al的添加量)之間的相關(guān)性的圖表。
[0029]圖3是關(guān)于以往的光致變色物質(zhì)的圖表，且是以添加在硅酸鋇鎂鹽中的每種金屬元素為分類的、經(jīng)波長365nm光照射之后的相對于波長523nm光的反射率(改變Ba2Mg2.5Si208.25:M〃_中的『時的反射率)的圖表。
【具體實施方式】
[0030]以下對本發(fā)明的一實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031](光致變色物質(zhì))
[0032]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有下述式(I)所表達(dá)的組分。
[0033]Ba(a_b)CabMgcSidOe: FefMgM, h (I)
[0034]在所述式(I)中，M為Al及Eu中的至少I種元素。特別是Al與Eu等稀土元素(稀土類)不同，容易獲取且價格便宜，并且毒性也較低，因此更優(yōu)選。通過添加不屬于稀土元素的Al，可獲得表現(xiàn)出更優(yōu)異效果的光致變色物質(zhì)。這是本
【發(fā)明者】所發(fā)現(xiàn)的新見解。
[0035]在所述式(I)中，M’為選自由 Na、K、Nd、L1、S、C、T1、V、Mn、Cr、Cu、N1、Co、Ge、Zn、Ga、Zr、Y、Nb、In、Ag、Mo、Sn、Sb、B1、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Er、Ho、Tb、Tm、Yb、Lu、P、Cd及Pb所組成的群中的至少I種元素。其中，優(yōu)選包含第11族元素Cu、Ag、Au當(dāng)中的至少I種元素，進(jìn)而優(yōu)選包含Cu。
[0036]所述式⑴中，光致變色物質(zhì)的組分比滿足:1.8≤a≤2.2，0≤b≤0.1，
1.4 ≤ c ≤ 3.5，1.8 ≤ d ≤ 2.2，e = (a+c+2d) ,0.0001 ( f,0.0001 ≤ g，0 ≤ h。[0037]并且，在所述式(I)中，優(yōu)選為1.9≤a≤2.1。另外，優(yōu)選為O≤b≤0.01，進(jìn)而優(yōu)選為O≤b ( 0.001，特別優(yōu)選為b = O。另外，優(yōu)選為2.0≤C≤3.5，進(jìn)而優(yōu)選為
2.5≤c≤3。另外，優(yōu)選為1.9≤d≤2.1。另外，優(yōu)選為0.0005≤f，進(jìn)而優(yōu)選為0.0Ol^f,特別優(yōu)選為0.002 ( f。另外，優(yōu)選為f ( 2，進(jìn)而優(yōu)選為f ( 1，特別優(yōu)選為f < 0.5，最優(yōu)選為f≤0.2。另外，優(yōu)選為0.0005 Sg，進(jìn)而優(yōu)選為0.001 Sg。另外，優(yōu)選為g≤0.025，進(jìn)而優(yōu)選為g < 0.012。另外，優(yōu)選為0.0001 ( h，進(jìn)而優(yōu)選為0.0005 ( h，特別優(yōu)選為
0.001 ^ h0另外，優(yōu)選為0.025，進(jìn)而優(yōu)選為h <0.012。由此，能提供表現(xiàn)出更高的光致變色特性的光致變色物質(zhì)。此外，在所述式(I)中，特別優(yōu)選M為Al且h = O。
[0038]具有上述組分的本發(fā)明的光致變色物質(zhì)是以硅酸鋇鎂鹽為基礎(chǔ)，具有鱗石英結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。鱗石英結(jié)構(gòu)是指:具有由SiO4四面體相互通過角部連結(jié)而成的構(gòu)造，且形成有三維隧道結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有如下結(jié)構(gòu):SiO4四面體中的硅離子(Si4+)以一定比例被替換成鎂離子(Mg2+)，且鋇離子(Ba2+)等嵌入在所述三維隧道結(jié)構(gòu)中。
[0039]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有上述的組分，因此在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的光致變色特性。具有當(dāng)被照射例如藍(lán)色光(例如波長405nm)時則從白色變?yōu)槔缂t色(粉紅色)的特性。另外，具有當(dāng)被例如照射紫外光(例如波長365nm)時則從白色變?yōu)槔缟罴t色(粉紅色)的特性。即，由于本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有上述組分，故可通過所照射的光的波長來控制變色深度(反 射率)。
[0040]并且，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有如下特性:在經(jīng)所述光的照射而變?yōu)榧t色或深紅色的狀態(tài)下，通過照射例如綠色光(例如波長532nm)可退色而變回原顏色的白色。即，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的可逆特性優(yōu)異。另外，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)即使被反復(fù)照射紫外光及綠色光10次以上，也基本上不會對變色及退色的狀態(tài)造成影響，所以耐久性也優(yōu)異。
[0041]進(jìn)而，本發(fā)明的光致變色物質(zhì)在其光致變色特性所致的變色狀態(tài)下的耐熱性較高，例如即使在100°c左右，也可保持變色狀態(tài)。另外，在表現(xiàn)出了光致變色特性之后，可長期(例如，數(shù)百天)保持光致變色特性所致的變色狀態(tài)。
[0042]即，由于本發(fā)明的光致變色物質(zhì)具有所述組分，故毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異。
[0043]并且，本發(fā)明的光致變色材料含有所述光致變色物質(zhì)。本發(fā)明的光致變色材料可含有I種光致變色物質(zhì)，也可含有組分互異的多種光致變色物質(zhì)。關(guān)于光致變色材料中的光致變色物質(zhì)的含量，該含量只要能視光致變色材料的用途來使光致變色物質(zhì)發(fā)揮光致變色特性即可，并無特別限定。由于本發(fā)明的光致變色材料包含所述光致變色物質(zhì)，故毒性較低，且在可見光區(qū)域表現(xiàn)出優(yōu)異的感光性，且變色較深(反射率更低)、退色速度較慢(變色保持能力較高)，且還具有化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性而耐久性優(yōu)異。
[0044]所述光致變色材料具體例如可以是光盤(超高密度存儲器)、光開關(guān)、光印刷用油墨、顯示器、太陽眼鏡、調(diào)光玻璃等各種工業(yè)制品。
[0045](光致變色物質(zhì)的制造方法)
[0046]本發(fā)明的光致變色物質(zhì)可通過包含以下煅燒步驟的制造方法來制造，該煅燒步驟為:對原料群與硼酸(B(OH)3)混合而成的混合物進(jìn)行煅燒，其中該原料群含有構(gòu)成所述光致變色物質(zhì)的各元素。此外，在所述混合物中不僅混合所述原料群及硼酸，還可在不妨礙光致變色特性的范圍內(nèi)進(jìn)而混合氧化硼、氟化硼、碳化硼、氟化鎂等其他化合物。
[0047]以下，更具體地說明所述原料群。關(guān)于含Ba的原料，例如可列舉碳酸鋇、硫酸鋇、氧化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇、硅化鋇、硼酸鋇等。關(guān)于含Ca的原料，例如可列舉碳酸鈣、氧化鈣、硝酸鈣、氫氧化鈣、硼酸鈣、乙酸鈣等。關(guān)于含Mg的原料，例如可列舉碳酸鎂等。關(guān)于含Si的原料，例如可列舉硅、二氧化硅等。關(guān)于含F(xiàn)e的原料，例如可列舉各氧化價的氧化鐵等。另外，關(guān)于含Eu的原料，例如可列舉各氧化價的氧化銪、硝酸銪等。關(guān)于含Al的原料，例如可列舉氧化鋁、乙酸鋁等。進(jìn)而，關(guān)于含所述式(I)中M’所示元素的原料，例如可列舉該元素的氧化物、該元素的氫氧化物、該元素的碳酸鹽、該元素的硫酸鹽、該元素的硝酸鹽等。構(gòu)成本發(fā)明的光致變色物質(zhì)的氧(O)源自于所述原料群中各種氧化物或氫氧化物等所含的氧。即，所述原料群中的各種氧化物或氫氧化物等兼為含O的原料。正因為如此，所述原料群中的至少I種原料優(yōu)選含O。
[0048]通過調(diào)節(jié)混合物中的所述各原料的含量(調(diào)配量)，可制造具有所需組分的光致變色物質(zhì)。
[0049]為了在煅燒步驟中將原料群在還原性環(huán)境下進(jìn)行煅燒，將硼酸添加于該原料群中。硼酸在所述混合物中的含量并無特別限定，例如相對于所述原料群中含Ba的原料中的Ba，硼酸的量優(yōu)選落入2~10摩爾％的范圍內(nèi)。即，優(yōu)選在原料群中混合相對于Ba為2~10摩爾％的量的硼酸，以形成混合物。通過進(jìn)行煅燒，硼酸轉(zhuǎn)化為氧化硼并蒸發(fā)，因此在光致變色物質(zhì)中實際上不含有硼。
[0050]另外，在所述混合物中，為了使原料群及硼酸更均勻地混合，也可進(jìn)而混合乙醇等溶劑。此外，所述原料群、硼酸及溶劑等的混合方法只要是使混合物盡可能得以均勻混合的方法即可，并無特別限定。
[0051]對所述混合物進(jìn)行煅燒的煅燒步驟優(yōu)選為在還原性環(huán)境下進(jìn)行，進(jìn)而優(yōu)選在氫氣存在下進(jìn)行。作為具體的煅燒方法，例如可列舉:在氬氣等惰性氣體與氫氣等還原性氣體的混合氣體的氣流中煅燒混合物的方法。所述混合氣體中的氫氣濃度優(yōu)選落入2~10體積％的范圍內(nèi)。另外，關(guān)于所述煅燒步驟的煅燒條件，例如可列舉:在1200°C~1400°C下煅燒I~5小時。這里，對于煅燒溫度、煅燒時間、混合氣體流量等這些煅燒條件，可以視光致變色物質(zhì)的組分等來適當(dāng)設(shè)定成最佳條件，并無特別限定。另外，對于升溫速度(加熱速度)或降溫速度(冷卻速度)也，可以將其適當(dāng)設(shè)定成最佳條件，并無特別限定。關(guān)于實施煅燒步驟的煅燒裝置，可以使用市售的裝置。
[0052]如上所述，通過在優(yōu)選的還原性環(huán)境下對混合物進(jìn)行煅燒，可在燒結(jié)物即光致變色物質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生氧缺損，而該氧缺損與光致變色特性相關(guān)。因此，能夠制造出表現(xiàn)更高光致變色特性的光致變色物質(zhì)。
[0053][實施例]
[0054]以下，基于實施例對本發(fā)明更詳細(xì)地進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于以下的實施例。
[0055][頭施例1:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.Q04Al0.001]
[0056]將碳酸鋇 (BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二鐵(Fe2O3)、及氧化鋁(Al2O3)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2:0.004:0.001的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群。然后，在該原料群中，添加相對于該原料群中所含的Ba為10摩爾％的硼酸，并添加乙醇(相對于所述原料群和硼酸的總量約Sg，為30~80mL)，充分混合后獲得了混合物。
[0057]將該混合物自然干燥后，用該混合物制作了直徑20mm且厚5mm的顆粒，并使用電爐,在95體積％氬一5體積％氫的混合氣體中，以1300°C煅燒了 4小時。由此，制作了具有由 Ba2Mg2.5Si208.25: Feam4Alaooi 表達(dá)的組分的試樣 A。
[0058]在室溫(25 °C )下，對所述試樣A照射波長405nm的可見光(7.2mff/cm2) 3分鐘，發(fā)現(xiàn)從白色變成了紅色，即表現(xiàn)出了光致變色現(xiàn)象。另外，針對被激光器照射(輸出:556mff/cm2) 了波長405nm的可見光3分鐘后的試樣A,用紫外可見光光度計,在大氣中于室溫(25°C )下測定了試樣A對波長523nm的光的反射率，由此評價了光致變色特性。這里，523nm是試樣A的吸光光譜中的極大值。關(guān)于測定條件，測定波長范圍為500nm~600nm，狹縫寬度為lnm，掃描速度為100nm/min，且使用了積分球。其結(jié)果，反射率為13.55%。
[0059][頭施例2:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.Q04Al0.002]
[0060]以鋁的摩爾比成為0.002的方式，量取了氧化鋁(Al2O3),除此以外均進(jìn)行了與實施例I相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fe0.004A10.002表達(dá)的組分的試樣B。針對所述試樣B，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為12.64%。
[0061][頭施例3:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.Q04Al0.004]
[0062]以鋁的摩爾比成為0.004的方式量取了氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例I相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fe(l._Ala_表達(dá)的組分的試樣C。針對所述試樣C，以與 實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為12.63%。
[0063]繼而，以與實施例1相同的方式，針對被照射了波長405nm的可見光后經(jīng)過了 4、7、14、22、31、59、71、80、107、125、163、232、292、319天的試樣(:，測定其對波長52311111的光的反射率，由此對光致變色特性的時間相關(guān)性進(jìn)行了評價。評價結(jié)果示于圖1中。圖1中，試樣C的結(jié)果記為“添加Fe+Al”。
[0064][頭施例4:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.Q04Al0.006]
[0065]以鋁的摩爾比成為0.006的方式，量取了氧化鋁(Al2O3),除此以外均進(jìn)行了與實施例I相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004A10.006表達(dá)的組分的試樣D。針對所述試樣D，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為12.56%。
[0066][頭施例5:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004A10.012]
[0067]以鋁的摩爾比成為0.012的方式，量取了氧化鋁(Al2O3),除此以外均進(jìn)行了與實施例I相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004A10.012表達(dá)的組份的試樣E。針對所述試樣E，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為12.51%。
[0068][頭施例6:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Eu0.001]
[0069]使用氧化銪(Eu2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fetl._Ειια(ΚΙ1表達(dá)的組分的試樣F。針對所述試樣F，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為13.65%。
[0070][頭施例7:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Eu0.001Cu0.001]
[0071 ] 將碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二鐵(Fe2O3)、氧化銪(Eu2O3)、及氧化銅(CuO)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2:0.004:0.001:0.0Ol的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Eu0.001Cu0.001表達(dá)的組分的試樣G。針對所述試樣G，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為 13.71%。
[0072][比較例I =Ba2Mg2.5Si208.25: Fe。.004]
[0073]將碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、二氧化硅(SiO2)、及氧化鐵(Fe2O3)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2:0.004的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2 5Si208 25:Fe0 004表達(dá)的組分的比較用試樣a。針對所述試樣a,以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為13.89%。
[0074]繼而，以與實施例1相同的方式，針對被照射了波長405nm的可見光后經(jīng)過了 4、7、14、22、31、59、71、80、107、125、163、232、292、319天的試樣&，測定其對波長52311111的光的反射率，由此對光致變色特性的 時間相關(guān)性進(jìn)行了評價。評價結(jié)果示于圖1。圖1中，試樣a的結(jié)果記為“添加Fe”。
[0075][比較例2:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Cu0.001]
[0076]使用氧化銅(CuO)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Cuacm表達(dá)的組分的比較用試樣b。針對所述試樣b，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.44%。
[0077][比較例3:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Mo0.001]
[0078]使用三氧化鑰(MoO3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4M0acitll表達(dá)的組分的比較用試樣C。針對所述試樣C，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.77%。
[0079][比較例4:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Li0.001]
[0080]使用氧化鋰(Li2O)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Feacici4Liacm表達(dá)的組分的比較用試樣d。針對所述試樣山以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.19%。
[0081][比較例5:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Na0.001]
[0082]使用氧化鈉(Na2O)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Naacm表達(dá)的組分的比較用試樣e。針對所述試樣e，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.48%。
[0083][比較例6:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004P0.001]
[0084]使用五氧化二磷(P2O5)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mgi5Si2CV25 = Feaw4Pacicil表達(dá)的組分的比較用試樣f。針對所述試樣f，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.20%。
[0085][比較例7:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004S0.001]
[0086]使用硫⑶代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Sacitll表達(dá)的組分的比較用試樣g。針對所述試樣g，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.23%。
[0087][比較例8:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004K0.001]
[0088]使用氧化鉀(K2O)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有Ba2Mgi5Si2CV25 = Feacici4Kacicil表達(dá)的組分的比較用試樣h。針對所述試樣h，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為25.32%。
[0089][比較例9:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe。.004Ti。.001]
[0090]使用二氧化鈦(TiO2)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Feacici4Tiacm表達(dá)的組分的比較用試樣i。針對所述試樣i，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為18.30%。
[0091][比較例10:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Cr0.001]
[0092]使用三氧化鉻(CrO3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Cracm表達(dá)的組分的比較用試樣j。針對所述試樣j，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.96%。
[0093][比較例11:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004V0.001]
[0094]使用五氧化二釩(V2O5)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mgi5Si2CV25 = Feacici4Vacicil表達(dá)的組分的比較用試樣k。針對所述試樣k，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為16.18%。
[0095][比較例12:Ba2Mg2 5Si208 25:Fe0.004Mn0.001] [0096]使用一氧化錳(MnO)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Mnacm表達(dá)的組分的比較用試樣I。針對所述試樣1，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.51%。
[0097][比較例13:Ba2Mg2.5Si208.25: Feaoo4Niaooi]
[0098]使用氧化鎳(Ni2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Feacici4Niacm表達(dá)的組分的比較用試樣m。針對所述試樣m，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為18.29%。
[0099][比較例14:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Zn0.001]
[0100]使用氧化鋅(ZnO)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fe。._Zn_表達(dá)的組分的比較用試樣η。針對所述試樣η,以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為27.66%。
[0101][比較例15:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Ga0.001]
[0102]使用氧化鎵(Ga2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Gaacitll表達(dá)的組分的比較用試樣O。針對所述試樣O，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.75%。
[0103][比較例16:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Ge0.001]
[0104]使用二氧化鍺(GeO2)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Geacicil表達(dá)的組分的比較用試樣P。針對所述試樣P，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.44%。
[0105][比較例17:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Y0.001]
[0106]使用氧化釔(Y2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mgi5Si2CV25 = Feaw4Yacicil表達(dá)的組分的比較用試樣q。針對所述試樣q，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.92%。
[0107][比較例18:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Zr0.001][0108]使用氧化鋯(ZrO2)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Zracitll表達(dá)的組分的比較用試樣r。針對所述試樣r，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.60%。
[0109][比較例19:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004In0.001]
[0110]使用氧化銦(In2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Inacitll表達(dá)的組分的比較用試樣S。針對所述試樣s，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.84%。
[0111 ][比較例 20:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Sn0.001]
[0112]使用二氧化錫(SnO2)代替氧化鋁(Al2O3),除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Snacm表達(dá)的組分的比較用試樣t。針對所述試樣t，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.14%。
[0113][比較例21:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Sb0.001]
[0114]使用五氧化二銻(Sb2O5)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Sbacitll表達(dá)的組分的比較用試樣U。針對所述試樣U，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.36%。
[0115][比較例22:Ba2Mg2 5Si208 25: Fe0 004La0.001]
[0116]使用氧化鑭(La2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Laacitll表達(dá)的組分的比較用試樣V。針對所述試樣V，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.39%。
[0117][比較例23:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Ta0.001]
[0118]使用五氧化二鉭(Ta2O5)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Feacici4Taacm表達(dá)的組分的比較用試樣W。針對所述試樣《，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為13.96%。
[0119][比較例24:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004ff0.001]
[0120]使用三氧化鎢(WO3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fe。.。。具.表達(dá)的組分的比較用試樣X。針對所述試樣X，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.50%。
[0121 ][比較例 25:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Pb0.001]
[0122]使用二氧化鉛(PbO2)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25 = Feacici4Pbacm表達(dá)的組分的比較用試樣y。針對所述試樣y，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為15.17%。
[0123][比較例26:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0._Bi0.001]
[0124]使用氧化鉍(Bi2O3)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Feacici4Biacm表達(dá)的組分的比較用試樣z。針對所述試樣z，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.55%。
[0125][比較例27:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0._Nb0.001]
[0126]使用氧化鈮(Nb2O5)代替氧化鋁(Al2O3)，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25:Fe。.，Nbcicitll表達(dá)的組分的比較用試樣aa。針對所述試樣aa，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為13.92%。[0127][比較例28:Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0._Eu0.001Co0.001]
[0128]將碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二鐵(Fe2O3)、氧化銪(Eu2O3)、及氧化鈷(Co2O3)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2:0.004:0.001:0.001的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.5Si208.25: Fe0.004Eu0.001Co0.001表達(dá)的組分的比較用試樣ab。針對所述試樣ab，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為14.96%。
[0129][比較例29:Ba2Mg2 5Si208 25:Eu0 004]
[0130]將碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、二氧化硅(SiO2)、及氧化銪(Eu2O3)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2:0.004的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2 5Si208 25:Eu0 004表達(dá)的組分的比較用試樣ac。針對所述試樣ac,以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為16.18%。
[0131]繼而，以與實施例1相同的方式，針對被照射了波長405nm的可見光后經(jīng)過了 4、7、14、22、31、59、71、80、107、125、163、232、292、319 天的試樣 ac，測定其對波長 523nm 的光的反射率，由此對光致變色特性的時間相關(guān)性進(jìn)行了評價。評價結(jié)果示于圖1。圖1中，試樣ac的結(jié)果記為“添加Eu”。
[0132][參考例I =Ba2Mg2.5Si208.25]
[0133]將碳酸鋇(BaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、及二氧化硅(SiO2)的各粉末，以各粉末中金屬成分的摩爾比成為2:2.5:2的方式進(jìn)行了量取，并將這些粉末作為原料群，除此以外均進(jìn)行了與實施例1相同的操作，從而制作了具有由Ba2Mg2.與208.25表達(dá)的組分的參考用試樣α。針對所述試樣α，以與實施例1相同的方式評價了光致變色特性，結(jié)果是反射率為27.53%。
[0134]繼而，以與實施例1相同的方式，針對被照射了波長405nm的可見光后經(jīng)過了 4、7、
14、22、31、59、71、80、107、125、163、232、292、319 天的試樣 α，測定了其對波長 523nm 的光的反射率，由此對光致變色特性的時間相關(guān)性進(jìn)行了評價。評價結(jié)果示于圖1。圖1中，試樣α的結(jié)果記為“無添加”。
[0135][考察]
[0136]將分別在所述實施例1~7、比較例I~29及參考例I中測得的、對波長523nm的光的反射率)結(jié) 果匯總示于表1中。
[0137][表1]
[0138]
【權(quán)利要求】
1.一種光致變色物質(zhì)，其特征在于: 具有下式(I)
Ba(a_b)CabMgcSidOe: FefMgM，h (I) 所表達(dá)的組分；
式中，1.8 ≤ a ≤ 2.2，0 ≤ b ≤ 0.1，1.4 ≤ c ≤ 3.5，1.8 ≤ d ≤ 2.2，e = (a+c+2d)，0.0OOl ( f,0.0001≤g，O≤h，M為Al及Eu中的至少I種元素，M’為選自由Na、K、Nd、L1、S、C、T1、V、Mn、Cr、Cu、N1、Co、Ge、Zn、Ga、Zr、Y、Nb、In、Ag、Mo、Sn、Sb、B1、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Er、Ho、Tb、Tm、Yb、Lu、P、Cd及Pb所組成的群中的至少I種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致變色物質(zhì)，其特征在于: 所述式中，0.001≤g≤0.012。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光致變色物質(zhì)，其特征在于: 所述式中，0.0001 ( h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光致變色物質(zhì)，其特征在于: 所述式中，M為Al,且h = O。
5.一種光致變色材料，其特征在于: 含有權(quán)利要求1至4中任一項所述的光致變色物質(zhì)。
6.一種光致變色物質(zhì)的制造方法，其用于制造權(quán)利要求1至4中任一項所述的光致變色物質(zhì)，其特征在于: 包含對原料群與硼酸的混合物進(jìn)行煅燒的煅燒步驟，其中該原料群包含構(gòu)成所述光致變色物質(zhì)的各元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光致變色物質(zhì)的制造方法，其特征在于: 在還原性環(huán)境下進(jìn)行所述煅燒步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光致變色物質(zhì)的制造方法，其特征在于: 在氫氣存在下進(jìn)行所述煅燒步驟。
【文檔編號】G02B5/23GK103998568SQ201280062378
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月26日
【發(fā)明者】秋山守人 申請人:獨立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所