电、磁功能玻璃

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1、第八章电、磁功能玻璃主讲：郭宏伟陕西科技大学材料科学与工程学院课程安排长余辉发光玻璃1上转换发光玻璃材料2导电玻璃3玻璃样品——发光玻璃智能玻璃发光玻璃产品发光玻璃外墙安装1.发光的定义当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后，只要该物质不会因此而发生化学变化，它总要回复到原来的平衡状态。在这个过程中，一部分多余的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以可见光或近可见光的电磁波形式发射出来的，就称这种现象为发光。概括地说，发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种多余能量

2、的发射过程具有一定的持续时间。长余辉发光玻璃1发光现象的两个主要的特征是:（1）任何物体在一定温度下都有热辐射，发光是物体吸收外来能量后所发出的总辐射中超出热辐射的部分;（2）当外界激发源对物体的作用停止后，发光现象还会持续一定的时间，称为余辉。发光现象的第一个特征强调的是：发光是物体热辐射之外的一种’‘过量的”辐射，这种辐射的持续时间要超过光的振动周期。它强调的是发光与热体的光辐射不同，发光材料的发光不需要加热（“冷光”）。第二个特征强调的是：发光现象在激发停止后仍持续一段时间。把发光与光的反射，散射造成的光辐

3、射以及带电粒子的契伦科夫辐射所引起的光辐射区别开来。光的反射如下:当有一束光入射到某一界面上时，就会有反射光产生。当入射光消失了，反射光会瞬即消失，而绝不会有任何持续效应，这是最简单的光学现象。光的散射如下:在光的传播过程中，因光与媒质的分子(或原子)作用而改变其光强的空间分布、偏振状态或频率的现象称作光的散射。且当光在媒质中传播时，媒质中存在的不均匀性(如悬浮微粒、密度起伏等)也会导致光的散射。在光的散射过程中，光波与媒质分子(或原子)作用，使入射光改变成为散射光，这种现象也是瞬时的效应。当入射光消失了，散射光

4、也会瞬即消失，不会有可测量的时间延迟。2.发光的分类对于各种发光现象，可按其被激发的方式分为以下几类:光致发光X射线及高能粒子发光阴极射线发光电致发光生物发光化学发光光致发光（photoluminescence）是用光激发发光体引起的发光现象。它大致经过吸收、能量传递及光发射三个阶段。光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能徽传递则是由于激发态的运动。光致发光可将电能直接转换成光能的现象是电致发光（electroluminescence）。过去又因这是在电场作用下产生的发光，还曾使用过“场致发光”

5、的术语。电致发光电致发光中的一种是被称作本征型电致发光，是1936年由法国科学家德斯特里奥发现的，所以又称作德斯特里奥效应，所用的发光材料电阻率很高，把它悬置在树脂等绝缘介质中，并夹在两块平板电极间(其中一块常为透明电极)。当这样的系统与交流电源连接后，发光就可以由透明电极一侧透射出来。对这种现象的典型解释是:施主或陷阱中通过电场或热激发到达导带的电子，或从电极通过隧穿效应进入材料中的电子，受到电场加速获得足够高的能量，碰撞电离或激发发光中心，最后导致复合发光。发光物质在电子束激发下所产生的发光，被称作阴极射线发

6、光cathodeluminescen-ce。通常电子束激发时，电子所具有的能量是很大的，都在几千电子伏以上，甚至达到几万电子伏。和光致发光的情况相比。这个能量是巨大的，因此，阴极射线发光的激发过程和光致发光不一样，这是一个很复杂的过程。阴极射线发光在光致发光的过程中，一个激发光子被发光物质吸收后，通常最多只能产生一个发光辐射的光子。但是，单从能量的观点来看，一个高速电子的能量是光子能量的几千倍或更多，这足以产生千百个发光辐射光子。事实上，高速的电子入射到发光物质后，将离化原子中的电子，并使它们获得很大的动能，成为

7、高速的次级(发射)电子。而这些高速的次级电子又可以产生次级电子，最终，这些次级电子会激发发光物质产生发光。在X射线、γ射线、α粒子和β粒子等高能粒子激发下，发光物质所产生的发光被称作X射线及高能粒子发光。发光物质对X射线和高能粒子能量的吸收包括三个过程:带电粒子的减速、高能光子的吸收和电子—正电子对的形成。X射线及高能粒子发光3.稀土长余辉发光玻璃玻璃是一种均匀透明的介质，易于制成各种形状的制品，如大尺寸平板和纤维等。长余辉发光波璃以其独特的透明性，不仅可用于多晶粉体所应用的各个预域，在激光、光学、放大器、光通讯

8、、储能和显示等光电子高技术领域有潜在的应用价值。由于玻璃的网络结构是近程有序而长程无序，稀土离子在玻璃中的掺杂量可相对较高，因此，玻璃成为一种良好的长余辉发光材料。（1）稀土长余辉发光玻璃的制备发光玻璃按其制备工艺的不同可分为整体发光玻璃和局部发光玻璃两类。整体发光玻璃是将配合料在高温下熔制，经微晶化处理形成具有缺陷能级的晶体结构，在可见光、日光、灯光照射后终有长余辉发光