Abstract

应力发光材料是一类可以在机械力作用下直接发光的智能材料，其中，铝酸盐具有出色的应力发光和长余辉性能，已经成为广泛研究和应用的对象。然而，以往的研究主要关注应力发光或长余辉中的单一性质，而忽略了内在联系，本研究通过高温固相法合成了一系列样品，系统探究了不同添加物对铝酸锶应力发光、光致发光、长余辉和应力长余辉的影响。实验结果表明，在不同掺杂情况下，硼酸对发光强度的提升具有显著差异，这部分解释了不同研究中最佳离子掺杂浓度差异的原因。随后，系统探究了Zr和Mg掺杂对铝酸盐产生的影响，其中Zr掺杂能显著改善材料的烧结均匀性和发光均匀性，最佳掺杂浓度为2%，相应地，应力发光和长余辉发光强度分别提高134%和278%。在此基础上，共掺Mg会导致应力发光强度降低50%以上，但长余辉强度增加了100.76%，并伴随着吸光速率减缓。最后，比较了六个样品的应力诱导余辉曲线，测得Zr/Dy共掺样品表现出极佳的应力长余辉，甚至可持续数分钟。去除10%Al原子的样品展现出极低的应力余辉，约为3s。而加入硼酸仅展现出约4s的应力余辉，并伴随极高的无应力余辉。共掺8%Mg将导致应力余辉在经过约2.5s后便衰退至无明显应力余辉的曲线以下，该现象宏观上体现为经过一定时间后，人眼可观察到被摩擦位置相对于周围区域更暗。