本發(fā)明涉及微晶玻璃，特別涉及一種具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著傳感器顯示技術(shù)的發(fā)展，力致發(fā)光材料因存在很大潛在應(yīng)用價值，所以得到越來越多人的注意和研究。力致發(fā)光材料有望用于電子顯示器、真空熒光顯示器、薄膜發(fā)光顯示，生物醫(yī)學疾病監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。目前能夠?qū)崿F(xiàn)力致發(fā)光的材料主要為稀土離子與過渡金屬離子摻雜的晶體。但是制備具有力致發(fā)光性能的熒光粉材料，再與玻璃材料混合熔制，制備工藝繁瑣造成制備成本升高。微晶玻璃是一類在連續(xù)玻璃相中分布有納米晶的雜化材料，兼具有玻璃易于加工以及活性離子摻雜晶體發(fā)光效率高的特點，所以微晶玻璃一直是研究熱點。近幾年研究者對力致發(fā)光材料研究逐漸增多，對于具有力致發(fā)光性能的玻璃材料的研究確相對較少，因此開展微晶玻璃力致發(fā)光的研究很有必要。

而目前對于力致發(fā)光材料的發(fā)光中心的研究主要集中于稀土離子摻雜的材料里。稀土離子發(fā)光來源于4f-4f電子層躍遷，因其受到最外層電子屏蔽，發(fā)光的顏色和發(fā)光波長寬度受到很大限制，無法滿足力致發(fā)光傳感器顯示器所需多種發(fā)光的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃，以Mn²⁺作為激活離子，在外力作用下力致發(fā)光波長位于475～575nm，發(fā)射峰位于506nm，具有力致發(fā)光性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述有力致發(fā)光性能的微晶玻璃的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃，按以下摩爾百分比含有：

所述三價氧化物為Al₂O₃、Ga₂O₃中的一種或兩種。

所述微晶玻璃以Mn²⁺作為激活離子。

所述的具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱量Na₂CO₃、SiO₂、三價氧化物、MnCO₃、ZnO，研磨后于1550～1650℃進行熔化，得到玻璃熔液；

(2)將玻璃熔液澆注成型，在500～600℃下進行退火，隨爐降至室溫，到透明玻璃；

(3)透明玻璃于700～1000保溫1～10h，隨爐冷卻到室溫，得到具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃。

步驟(1)所述研磨，具體為：在瑪瑙研體中研磨30～60分鐘。

步驟(2)所述澆注成型，具體為：

將玻璃溶液澆注在一塊銅板上，并用另一塊銅板壓平。

步驟(2)所述退火，具體為：

在500～600℃下進行退火，保溫時間為0.5～10小時。

步驟(3)于700～1000保溫1～10h，具體為：

以200～250℃/h升溫速率從室溫升至700-1000℃，保溫1～10h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃，以Na₂O-SiO₂-Al₂O₃\Ga₂O₃-ZnO為玻璃結(jié)構(gòu)，Mn²⁺作為發(fā)光中心離子，具有力致發(fā)光性能，在外力作用下力致發(fā)光波長475～575nm，發(fā)射峰位于506nm。

(2)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃，制備工藝簡單，易于加工。

(3)本發(fā)明的具有力致發(fā)光性能的微晶玻璃，原材料廣泛，價格低廉，制備方法簡單，對設(shè)備要求低，利于大規(guī)模推廣。

附圖說明

圖1為實施例1中玻璃與微晶玻璃粉末的X射線衍射圖譜。

圖2為實施例1中微晶玻璃在506nm發(fā)射波長監(jiān)測下的紫外可見激發(fā)光譜。

圖3為實施例1中微晶玻璃在外力作用下的力致發(fā)光光譜。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

本實施例采用高溫熔融法及熱處理法制備微晶玻璃的步驟如下：

(1)選取高純Na₂CO₃、SiO₂、Ga₂O₃、ZnO、MnCO₃作為原料，原料之間的摩爾比控制為Na₂CO₃：SiO₂：Ga₂O₃：ZnO：MnCO₃＝5：55：23：16.9：0.1；

(2)按步驟(1)所述的比例稱量總量為40克的各原料，在瑪瑙研體中研磨40分鐘，隨后放入鉑金坩堝內(nèi)在1600℃保溫1小時。將熔制好的玻璃溶液澆注在一塊銅板上，并用另一塊銅板壓平，之后轉(zhuǎn)于馬弗爐內(nèi)在500℃下保溫3小時，然后關(guān)閉馬弗爐電源，讓玻璃隨爐降至室溫，得到顏色為褐色的玻璃。

(3)將玻璃放入馬弗爐內(nèi)，以200℃/h升溫速率從室溫升至900℃，保溫2h，然后關(guān)閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐冷卻到室溫，得到透明微晶玻璃。

圖1是本實施例的步驟(3)得到的微晶玻璃與步驟(2)得到的玻璃的粉末X射線衍射圖譜。由圖可知與玻璃相比微晶玻璃析晶程度良好，且與ZnGa₂O₄卡片JCPDS no.38-1240對應(yīng)良好，說明樣品制備成功。

圖2是本實例制備的微晶玻璃在506nm發(fā)射波長監(jiān)測下的紫外可見激發(fā)光譜，由圖可見激發(fā)峰有4個分別為304nm、382nm、426nm和450nm，其中304nm處激發(fā)效率最高，與Mn離子的激發(fā)光譜對比，證明發(fā)光中心是Mn離子。

圖3是本實例制備的微晶玻璃在在外力作用下的力致發(fā)光光譜。圖中說明該微晶玻璃在外力作用下的力致發(fā)光波長475～575nm，發(fā)射峰位于506nm。

實施例2

本實施例采用高溫熔融法及熱處理法制備微晶玻璃的步驟如下：

(1)選取高純Na₂CO₃、SiO₂、Al₂O₃、ZnO、MnCO₃作為原料，原料之間的摩爾比控制為Na₂CO₃：SiO₂：Al₂O₃：ZnO：MnCO₃＝5：55：23：16.9：0.1；

(2)按步驟(1)所述的比例稱量總量為40克的各原料，在瑪瑙研體中研磨40分鐘，隨后放入鉑金坩堝內(nèi)在1600℃保溫1小時。將熔制好的玻璃溶液澆注在一塊銅板上，并用另一塊銅板壓平，之后轉(zhuǎn)于馬弗爐內(nèi)在500℃下保溫3小時，然后關(guān)閉馬弗爐電源，讓玻璃隨爐降至室溫，得到顏色為褐色的玻璃。將玻璃放入馬弗爐內(nèi)，以200℃/h升溫速率從室溫升至900℃，保溫2h，然后關(guān)閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐冷卻到室溫，得到透明微晶玻璃。測試結(jié)果顯示其力致發(fā)光波長460～600nm，發(fā)射峰位于504nm。

實施例3

(1)選取高純Na₂CO₃、SiO₂、Al₂O₃、Ga₂O₃、ZnO、MnCO₃作為原料，原料之間的摩爾比控制為Na₂CO₃：SiO₂：Al₂O₃：Ga₂O₃：ZnO：MnCO₃＝5：55：13：10：16.9：0.1；

(2)按步驟(1)所述的比例稱量總量為40克的各原料，在瑪瑙研體中研磨40分鐘，隨后放入鉑金坩堝內(nèi)在1600℃保溫1小時。將熔制好的玻璃溶液澆注在一塊銅板上，并用另一塊銅板壓平，之后轉(zhuǎn)于馬弗爐內(nèi)在500℃下保溫3小時，然后關(guān)閉馬弗爐電源，讓玻璃隨爐降至室溫，得到顏色為褐色的玻璃。將玻璃放入馬弗爐內(nèi)，以200℃/h升溫速率從室溫升至900℃，保溫2h，然后關(guān)閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐冷卻到室溫，得到透明微晶玻璃。本實施例得到的微晶玻璃的力致發(fā)光波長450～600nm，發(fā)射峰位于509nm。

實施例4

(1)選取高純Na₂CO₃、SiO₂、Al₂O₃、Ga₂O₃、ZnO、MnCO₃作為原料，原料之間的摩爾比控制為Na₂CO₃：SiO₂：Al₂O₃：Ga₂O₃：ZnO：MnCO₃＝20：40：10：9：13：8；

(2)按步驟(1)所述的比例稱量總量為40克的各原料，在瑪瑙研體中研磨40分鐘，隨后放入鉑金坩堝內(nèi)在1600℃保溫1小時。將熔制好的玻璃溶液澆注在一塊銅板上，并用另一塊銅板壓平，之后轉(zhuǎn)于馬弗爐內(nèi)在500℃下保溫3小時，然后關(guān)閉馬弗爐電源，讓玻璃隨爐降至室溫，得到顏色為褐色的玻璃。將玻璃放入馬弗爐內(nèi)，以200℃/h升溫速率從室溫升至850℃，保溫3h，然后關(guān)閉馬弗爐電源讓玻璃隨爐冷卻到室溫，得到透明微晶玻璃。本實施例得到的微晶玻璃的力致發(fā)光波長440～610nm，發(fā)射峰位于511nm。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。