一种用于交变电场指示的发光陶瓷及其制备方法

本发明涉及发光陶瓷制备，具体涉及一种用于交变电场指示的发光陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、电致发光材料是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发，将电能直接转换成光能的材料。机械发光材料是指可将机械能转换成光能的一类材料的统称。目前市面上的电致发光材料和机械发光材料的种类很多，但是如何结合和利用两种材料的性能，制造一种适用于交变电场的发光指示材料却寥寥无几。

2、在变电站中，常常存在缺少指示或者即便存在指示，需要额外耗费电能，而且会带来一些安全隐患。由于变电站中存在天然的交变电场，如何利用这种天然的电场，发明一种发光指示材料是亟待解决的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于交变电场指示的发光陶瓷。

2、本发明的另一目的是提供上述用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法

3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

4、一方面，本发明提供一种用于交变电场指示的发光陶瓷，其化学式为(gd3-xcex)al3(ga2-y liy)o12，其中0.02≤x≤0.08，0.02≤y≤0.05。

5、另一方面，本发明还提供上述用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)称量：按照(gd3-xcex)al3(ga2-yliy)o12，0.02≤x≤0.08，0.02≤y≤0.05中各元素的化学计量比分别称量纯度大于99.99％的gd2o3、al2o3、ga2o3、ceo2和li2co3作为原料；

7、(2)混料：将称得的原料粉体放置在球磨罐内，同时加入球磨介质和无水乙醇进行球磨混合；

8、(3)干燥：将球磨后的浆料置于浆料杯中，并置于烘箱内干燥；

9、(4)研磨：将干燥后的混合粉体进行研磨，使粉体细化并混合均匀；

10、(5)烧结：将研磨好的混合料置于氧化铝坩埚中进行烧结，在1200～1500℃下保温4～6h，随后随炉冷却至室温，即得到发光陶瓷。

11、优选的，步骤(2)中，所述球磨介质为玛瑙球，其中，原料粉体、球磨介质和无水乙醇的质量比为1：2～4：1～3。

12、优选的，步骤(2)中，所述球磨转速为180～300r/min，球磨时间为12～18h优选的，步骤(3)中，所述的干燥温度为50～80℃，干燥时间为18～30h。

13、优选的，步骤(4)中，所述研磨的时间为30～40min。

14、优选的，步骤(5)中，所述烧结时升温速率为3～5℃/min。

15、本发明通过高温固相法制备了该发光陶瓷，由于变电站内存在较强的交变电场，当电场作用于陶瓷内部电介质的极化方向上时，使得陶瓷产生了机械拉伸现象，陶瓷的机械拉伸使得其内部产生电极化现象，同时在其表面上产生符号相反的电荷，最终实现了陶瓷的发光。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、1.ce4+对gd3+以及li+对ga3+的取代使得陶瓷内部产生大量的晶格缺陷，从而使得陶瓷内部存储能量的陷阱增多，最终提高了陶瓷在交变电场环境下的发光亮度。本发明制备的发光陶瓷在500v/m～1000v/m的交变电场作用下的发光亮度可以达到20～40cd/m2，满足日常指示用发光陶瓷15cd/m2的亮度要求。

18、2.由于本发明制备的发光陶瓷是利用变电站内的交变电场来实现发光，不仅避免了以往蓄光型发光指示材料无法持久发光的缺陷，而且避免了以往电致发光指示材料带来的安全隐患。

19、3.本发明提供的发光陶瓷的制备方法，制备的陶瓷耐候耐酸碱性强，不会因日晒雨淋，而产生泛黄及水解的现象；绝缘性能优良，适合各种电器设备装饰。

技术特征：

1.一种用于交变电场指示的发光陶瓷，其特征在于，所述发光陶瓷的化学式为(gd3-xcex)al3(ga2-y liy)o12，其中0.02≤x≤0.08，0.02≤y≤0.05。

2.一种权利要求1所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述球磨介质为玛瑙球，其中，原料粉体、球磨介质和无水乙醇的质量比为1：2～4：1～3。

4.根据权利要求2所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述球磨转速为180～300r/min，球磨时间为12～18h。

5.根据权利要求2所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥温度为50～80℃，干燥时间为18～30h。

6.根据权利要求2所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述研磨的时间为30～40min。

7.根据权利要求2所述的用于交变电场指示的发光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述烧结时升温速率为3～5℃/min。

技术总结
本发明公开了一种用于交变电场指示的发光陶瓷及其制备方法，其化学式为(Gd<subgt;3‑x</subgt;Ce<subgt;x</subgt;)Al<subgt;3</subgt;(Ga<subgt;2‑y</subgt; Li<subgt;y</subgt;)O<subgt;12</subgt;，其中0.02≤x≤0.08，0.02≤y≤0.05；通过高温固相法制备了该发光陶瓷，由于变电站内存在较强的交变电场，当电场作用于陶瓷内部电介质的极化方向上时，使得陶瓷产生了机械拉伸现象，陶瓷的机械拉伸使得其内部产生电极化现象，同时在其表面上产生符号相反的电荷；最终实现了陶瓷的发光。本发明制备的发光陶瓷耐候耐酸碱性强，不会因日晒雨淋，而产生泛黄及水解的现象；绝缘性能优良，适合各种电器设备装饰；此发光陶瓷在500V/m～1000V/m的交变电场作用下的发光亮度可以达到20～40cd/m<supgt;2</supgt;，避免了以往蓄光型发光材料随着时间延长发光强度减弱，发光不持久的问题，还避免了以往电致发光指示材料带来的安全隐患。

技术研发人员：张乐,田吻,甄方正,曹一飞,邵岑,康健,周天元,周春鸣,陈浩
受保护的技术使用者：江苏师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12