本發明屬于固體發光材料領域,具體涉及一種光致變色誘導熒光強度比改變進而提升溫度傳感性能的陶瓷材料及其在溫度傳感中的應用。
背景技術:
1、近年來,隨著生物醫學診斷、工業制造及極端環境(如腐蝕性介質、強磁場和高輻射條件)等多元領域對熱測量需求的激增,非侵入式熱測量技術取得了顯著進展。在此背景下,基于關鍵光學參數(如發光強度、熒光強度比、光譜帶寬及發射壽命)的光學溫度傳感技術獲得了廣泛的研究關注。其中值得特別關注的是,熒光強度比(fir)作為溫度檢測的主導光學參數已被廣泛采用。這種偏好源于其固有的抗光譜衰減和激發功率波動特性,從而確保了熱測量過程中的增強穩定性和可靠性。基于稀土離子的熒光強度比應用于溫度傳感技術雖然經過了近10年的發展取得了一定的進展,但由于其絕對靈敏度和相對靈敏度較低,遠沒有達到實際應用需求,因此有必要開發一種提升溫度傳感性能的新方式,以實現多場景、復雜環境下的實際測溫需求。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種結構穩定、具有優異光致變色性能并可提升溫度傳感性能的陶瓷材料,該材料的光致變色效應能夠實現將熱耦合能級的溫度傳感的絕對靈敏度提升27%,相對靈敏度提升19.4%。
2、為實現上述目的,本發明采用如下技術方案:
3、一種光致變色型陶瓷材料,其化學通式為sr1.9-xnanb5o15:0.10yb,xer,其中x=0.01~0.15。
4、具體地,所述光致變色型陶瓷材料的化學式為sr1.89nanb5o15:0.10yb,0.01er、sr1.875nanb5o15:0.10yb,0.025er、sr1.85nanb5o15:0.10yb,0.05er、sr1.825nanb5o15:0.10yb,0.075er、sr1.8nanb5o15:0.10yb,0.10er、sr1.75nanb5o15:0.10yb,0.15er。
5、進一步地,所述光致變色型陶瓷材料是按元素化學計量比,將原料srco3、na2co3、nb2o5、yb2o3和er2o3混合,然后經預燒結、燒結而制得。
6、更進一步地,所述預燒結的溫度為950~1050℃,時間為4~6h。
7、更進一步地,所述燒結的溫度為1300~1380℃,時間為2~4h。
8、所述光致變色陶瓷材料可用于溫度傳感。
9、本申請的有益效果在于:
10、本發明提供了一種可利用光致變色效應提升溫度傳感性能的陶瓷材料。伴隨著溫度升高,其光致變色引入的缺陷態能級和上轉換發光能級之間存在著能量傳遞,進而可提升熱耦合能級中不同發光能級之間的熒光強度比,從而可提升溫度傳感的靈敏度與信號響應。因此,該材料具有光致變色效應產生明顯提升溫度傳感性能的特性,可以將熱耦合能級的絕對靈敏度提升27%,相對靈敏度提升19.2%,且其制備工藝簡單,成本低廉,有望實現在溫度傳感領域的實際應用。
1.一種光致變色型陶瓷材料,其特征在于,所述光致變色型陶瓷材料的化學通式為sr1.9-xnanb5o15:0.10yb,xer,其中x=0.01~0.15。
2.根據權利要求1所述的光致變色陶瓷材料,其特征在于,所述光致變色型陶瓷材料的化學式具體為sr1.89nanb5o15:0.10yb,0.01er、sr1.875nanb5o15:0.10yb,0.025er、sr1.85nanb5o15:0.10yb,0.05er、sr1.825nanb5o15:0.10yb,0.075er、sr1.8nanb5o15:0.10yb,0.10er、sr1.75nanb5o15:0.10yb,0.15er。
3.根據權利要求1或2所述的光致變色型陶瓷材料,其特征在于,其是按元素化學計量比,將原料srco3、na2co3、nb2o5、yb2o3和er2o3混合,然后經預燒結、燒結,制得。
4.根據權利要求3所述的光致變色型陶瓷材料,其特征在于,所述預燒結的溫度為950~1050℃,時間為4~6h。
5.根據權利要求3所述的光致變色型陶瓷材料,其特征在于,所述燒結的溫度為1300~1380℃,時間為2~4h。
6.一種如權利要求1所述的光致變色陶瓷材料在溫度傳感中的應用。