《應力發光材料及其光-機-電轉換多功能效應研究》是依託同濟大學，由王旭升擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：應力發光材料及其光-機-電轉換多功能效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王旭升
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
應力發光是將機械能轉變為光能的一種效應，本研究旨在將彈性應力發光、電致發光、機電耦合效應等結合起來，通過建立理論模型，材料設計和計算，研究材料微結構（晶粒、電疇極化、摻雜、缺陷、能級等）與外場（應力、電場、激發光場等）的相互作用規律，揭示壓電類材料的應力發光機理和光-機-電耦合機理，即應力發光與壓電效應或材料非對稱中心的內在關係，應力發光與電致發光的內在關係。在具有非對稱中心的鈣鈦礦系、層狀鉍系及其它非鉛系壓電材料中尋找高亮度發光材料和應力發光材料，實現高性能應力發光、電致發光和電致應變為一體的高性能應力發光材料和光-機-電轉換多功能新材料。本項目的實施將豐富新型多功能固體發光材料和壓電材料研究領域的科學內涵，同時將為人工皮膚、智慧型蒙皮、自診斷系統、複雜感測器和執行器系統等眾多高技術研發提供新材料和新器件的工作基礎。
結題摘要
揭示了介質類材料應力發光機理和光-機-電轉換機理，在Pr摻雜BaTiO3-CaTiO3陶瓷中實現了高性能光－機－電轉換多功能效應。加外場時，在鐵電/介電晶粒的界面處將產生電荷積累，進而產生熱電子發射（內肖特基發射），撞擊發光中心產生電致發光。而應力發光則是一種間接的電致發光，在外力作用下，由於壓電效應在鐵電晶粒表面產生電荷，即在鐵電/介電晶粒的界面處產生電荷積累，進而產生電致發光。在55 kV/cm電場下，電致應變S=0.48%，壓電係數d33=323 pC/N。對製備的應力發光樣品（25mm圓柱體）施以1000N的力，可以觀察到較強的紅色應力發光。對製備在ITO玻璃上的膜狀電致發光樣品施以20kV/cm，60Hz的交變電場，觀察到較強的紅色電致發光。研究了電極化對Pr摻雜BaTiO3-CaTiO3陶瓷發光特性的影響，極化樣品的發光強度有明顯的增加， 在Ba1-xCaxTiO3 (x=0.7)極化樣品中增加了1倍，分析了其增強機理。在鉍層狀和鈣鈦礦鐵電陶瓷中開發出系列藍光激發發紅光的陶瓷材料，在複合鉍層狀鐵電陶瓷中開發出色譜可調的上轉換髮光材料，測量了其上轉換髮光強度隨溫度的變化，表現出良好的溫度變化特性。利用應力發光材料測量了不規則形狀部件的應力分布，其發光灰度圖清晰，反映了部件的應力分布。作為大會主席，主持、舉辦了第二屆應力發光材料與結構診斷國際會議。授權專利6項，申請專利4項；發表相關論文15篇，均為SCI源刊論文；國際會議分會特邀報告4次。培養博士生4名，培養碩士生3名。
