微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Ｙ
２Ｏ３∶Ｅｕ３＋
发光材料芯片＊
王 懿，侯丽雅，章维一
（南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４）
摘 要： 采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉
体脉冲喷射燃烧法制备了Ｙ
２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯
片，用紫外分析仪和荧光光谱仪对材料芯片进行了分析和表征。与组合液滴喷射法的间接作业不同，微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法直接喷射原材料粉体进行材料芯片制备作业，无需配制溶液或悬浮液，简化了制备工艺流程、提高了材料芯片制备效率。
关键词： 组合材料学；发光材料；脉冲惯性力；粉体喷射；燃烧法
中图分类号： Ｏ４８２．３１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９７３１（２０１０）１１－２０２２－０４
１ 引 言
组合材料学（Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ）兴起于２０世纪９０年代中期［１－３］，是组合方法与材料科学相结合而形成的一门新兴交叉学科，其目标是通过采用并行合成、高通量表征的研究策略，短时间内用有限步骤快速合成大量不同的样品，形成材料样品库（材料芯片）、并快速表征它们的性质，来实现新材料的高效筛选／优化。
发光材料是日常生活中不可缺少的材料，为了发展和推广高效、节能照明器具，迫切需要寻找具有高效、稳定、色纯度高等特点的新型发光材料。一般情况，材料工作者依靠经验和直觉，通过＂炒菜法＂或＂试错法＂，采用一次一个组分的方法来寻找新型发光材料。这种研究模式由于周期长、成本高，难以满足社会高速发展的需求。
组合方法的运用有效促进了发光材料的开发，Ｓｕｎ等人采用溶液喷射技术制备了包含１００个微型粉末样品的发光材料库［４］；Ｗａｎｇ等人采用四元物理掩膜与光刻相结合的技术制备了由１０２４个分立样品组成的薄膜样品库，并从中筛选出一种高效蓝色荧光复合材料Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２／ＳｉＯ２［５］；Ｍｏｒｄｋｏｖｉｃｈ等人采用二元及多元组分梯度技术制备样品库，发现并优化了４种低压阴极射线发光良好的ＺｎＯ基荧光粉［６］；Ｃｈｅｎ等人拓展了组合液滴喷射合成技术的应用范围，以悬浮液为前驱体喷射合成的荧光材料库［７］，但是悬浮液需要专用设备花费数小时制备［８］；近年来，Ｇａｏ等人采用组合溶液喷射法对平板显示技术（ＰＤＰ／ＬＥＤ）所需的荧
光材料进行了研究［９－１１］。这些材料芯片制备技术均是使用反应物的溶液点样和混合，挥发掉溶剂后再进行固相反应的间接作业，存在因反应物不同需寻找不同溶剂造成工作量大、甚至因溶解度过低溶液难配制等问题。
本文为提高材料芯片制备效率，采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法，进行Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备实验研究，探索直接输送干粉体进行材料芯片合成的新方法。
２ 原 理
２．１ 微流体数字化技术
本课题研究起点是南京理工大学微系统研究室发明的、拥有自主知识产权的微流体数字化技术［１２－１４］。微流体数字化技术的原创技术特征如下：方法上以脉冲为微流动基本形态；以脉冲当地惯性力为主动力；以脉冲波形、频率、幅值、相位、波数、波序列为驱动－控制－扰动参量；装置上既无微可动件又无嵌入式微电路；以外部宏驱动器影响微流道内部流动。性能上：适用流体广，包括各种液体和粉体；流动分辨率高达飞升级；脉冲量规整、序列可控的数字化流动；可靠性高、抗固粒堵塞、气泡阻断；工作条件利于保持生物活性；结构简、成本低［１３，１４］。
２．２ 微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法
微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法的材料芯片合成大致可分为两步：一是微量反应原料向微反应器的精确输送；二是微反应器中化学反应的控制。难点主要在第一步，而第二步则与传统的常规材料合成基本相同。微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法采用微流体数字化技术输送微量粉体，之后在反应器内进行燃烧反应生成材料样品库。其输送特点为：直接使用原材料粉体，无需制备溶液或悬浮液。
３ Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备
３．１ 系统构成
本文以电磁铁为作动器搭建了微纳米干粉体脉冲喷射系统，通过撞击产生脉冲惯性力喷射微纳米干粉体至陶瓷点滴板各孔内，由脉冲频率和幅值控制喷射流量，之后经阵列燃烧［１５］得到所需样品库。
２２０
２２０１０年第１１期（４１）卷
＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７５１５２）；南京理工大学自主科研专项计划资助项目（２０１０ＧＪＰＹ００６）收到初稿日期：２０１０－０４－０２收到修改稿日期：２０１０－０９－１５ 通讯作者：侯丽雅
作者简介：王 懿 （１９８６－），男，安徽芜湖人，在读硕士，师承侯丽雅教授，从事组合材料芯片技术及应用研究。
以电磁铁为作动器搭建的微纳米干粉体脉冲喷射系统构成如图１所示，系统由包括电磁铁、驱动控制电路、
支架、夹具、微喷嘴、陶瓷点滴板和步进电机驱动的二维运动工作台等组成
。
图１ 微纳米干粉体脉冲喷射系统
Ｆｉｇ １Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ ｄｒｙ
ｐｏｗ－ｄｅｒ ｐｕｌｓｅ ｊ
ｅｔ ｓｙｓｔｅｍ 本系统选用深圳宗泰电子有限公司的直流框架直
动推出式往复电磁铁（型号ＳＤＯ－０６３０Ｓ）。直流框架直动拉入式往复电磁铁与一般电磁铁相比，增加了弹簧
部件。弹簧可使铁芯通电吸合后，断电时自动复位运动。电磁铁通电，调节线圈两端电压，控制线圈中电流大小，从而影响电磁力大小。当电磁铁线圈两端外加周期性变化电压，
则可控制铁芯周期性左右往复运动。铁芯在往复运动过程中，在其运动行程范围内撞击支架，产生脉冲惯性力喷射干粉体。
电磁铁作动器驱动控制电路采用ＡＴ８９Ｓ５１型单片机最小系统实现。通过单片机发送矩形波信号控制电磁铁电路的通断；通过改变矩形波周期控制电磁铁动作频率；通过改变矩形波幅值控制电磁铁撞击产生脉冲惯性力的大小。
支架用于连接电磁铁和夹具，承受电磁铁撞击产
生脉冲惯性力。夹具用于定位并夹紧微喷嘴，并将脉冲惯性力传递给微喷嘴。
微喷嘴为干粉体脉冲喷射实验中的重要器件，选用连云港金成石英制品有限公司生产的标准透明石英
玻璃管（规格：外径７．３ｍｍ，内径５．１ｍｍ），通过南京理工大学微系统研究室自制拉针仪拉制而成。图２所示
为微喷嘴在显微镜下拍摄的内部结构图，其内径为２５０μ
ｍ
。图２ 微喷嘴端部显微结构
Ｆｉｇ
２Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｎｏｚｚｌｅ ｔｉｐ 陶瓷点滴板置于二维运动工作台上，
用于接收喷射出的干粉体。
步进电机驱动的二维运动工作台包括主控部分（计算机）、电平转换电路、步进电机运动控制电路、步进电机及工作台。控制系统的布局和连线示意，
如图３所示。用户通过计算机串口发出相应的控制指令，通过电平转换，将控制信号送到ＤＳＰ的串口，ＤＳＰ分析控制信号，做出相应的反应，使电动机按照控制指令运转或停止，达到控制的目的；同时整个驱动系统的运行参数，如频率等由采集系统获取后，经由ＤＳＰ串口发送回计算机串口，由通信程序显示，完成一整套运动控制功能
。
图３ 电动机驱动控制系统设备布局和连线示意图
Ｆｉｇ
３Ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ３．２ 干粉体脉冲喷射的参数标定为了通过喷射时间控制干粉体喷射量，需进行脉冲喷射参数标定实验，以测定Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３和
ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ粉体的流量。标定实验针对不同干粉体，选用不同内径的微喷嘴，在不同驱动参数下进行脉冲喷射实验，通过计算一定时间内的干粉体喷射量变异系数，来选定一组稳定的喷射参数，并计算出喷射流量。干粉体喷射量变异系数Ｃ·Ｖ的计算公式为：
Ｃ·Ｖ＝Ｓｘ×
１００％（１） Ｓ为干粉体喷射量的标准差，
ｘ为干粉体喷射量的平均数。标定实验条件为：（１） 温度：
２０℃；相对湿度：３６％；（２） 喷射时间：
１８０ｓ；３
２０２王 懿等：微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Ｙ２Ｏ３∶Ｅ
ｕ３＋
发光材料芯片
（３） Ｙ２Ｏ３粉体粒径为１５～２５μｍ；Ｅｕ２Ｏ３粉体粒径为１５～２５μｍ；ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ粉体粒径为８０～１２５μ
ｍ；（４） 电磁铁驱动参数：
电压为９和１２Ｖ，频率为１和２Ｈｚ
；（５） 微喷嘴规格３种：内径５００、内径４５０和内径２５０μ
ｍ。实验标定结果如表１～３所示。
表１ 选用内径５００μ
ｍ的微喷嘴标定Ｙ２Ｏ３粉体流量Ｔａｂｌｅ １Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ ｆｌｏｗ ｕｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏ－ｎｏｚｚｌｅ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ５００μ
ｍ驱动参数第一组喷射量
（ｍｇ
）第二组喷射量
（ｍｇ
）第三组喷射量
（ｍｇ
）平均喷射量（ｍｇ
）变异系数流量（μ
ｇ／ｓ）９Ｖ，１Ｈｚ
１．５ １．６ １．６ １．６ ３．０％
８．９９Ｖ，２Ｈｚ １．９ ２．１ ２．２ ２．１ ６．０％１１．７１２Ｖ，１Ｈｚ
３．７ ３．８ ３．５ ３．７ ３．４％２０．６１２Ｖ，２Ｈｚ
４．７
４．４
４．９
４．７
４．４％
２６．１
表２ 选用内径２５０μ
ｍ的微喷嘴标定Ｅｕ２Ｏ３粉体流量Ｔａｂｌｅ ２Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｕ２Ｏ３ｐｏｗｄｅｒ ｆｌｏｗ ｕｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏ－ｎｏｚｚｌｅ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ２５０μ
ｍ驱动参数第一组喷射量
（ｍｇ
）第二组喷射量
（ｍｇ
）第三组喷射量
（ｍｇ
）平均喷射量（ｍｇ
）变异系数流量（μ
ｇ／ｓ）９Ｖ，１Ｈｚ
０．９ １．０ １．０ １．０ ４．９％
５．６９Ｖ，２Ｈｚ １．５ １．４ １．６ １．５ ５．４％８．３１２Ｖ，１Ｈｚ
１．５ １．７ １．６ １．６ ５．１％８．９１２Ｖ，２Ｈｚ
３．３
２．６
３．０
３．０
９．７％
１６．７
表３ 选用内径４５０μ
ｍ的微喷嘴标定ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ粉体流量Ｔａｂｌｅ ３Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ ｐｏｗｄｅｒ ｆｌｏｗ ｕｓｉｎｇ ｍｉｃｒｏ－ｎｏｚｚｌｅ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｎｅｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ４５０μ
ｍ驱动参数第一组喷射量
（ｍｇ
）第二组喷射量
（ｍｇ
）第三组喷射量
（ｍｇ
）平均喷射量（ｍｇ
）变异系数流量（μ
ｇ／ｓ）９Ｖ，１Ｈｚ
８．１ ７．７ ８．０ ７．９ ２．１％
４３．９９Ｖ，２Ｈｚ １１．０ １１．４ １０．４ １０．９ ３．８％６０．６１２Ｖ，１Ｈｚ １３．４ １２．５ １２．３ １２．７ ３．８％７０．６１２Ｖ，２Ｈｚ
１５．６
１４．１
１４．７
１４．８
４．２％
８２．２
从表１～３中可以看出：选用内径５００μ
ｍ的微喷嘴喷射Ｙ２Ｏ３粉体，驱动参数为９Ｖ，１Ｈｚ时最稳定；选用内径２５０μｍ的微喷嘴喷射Ｅｕ２Ｏ３粉体，驱动参数为９Ｖ，１Ｈｚ时最稳定；选用内径４５０μ
ｍ的微喷嘴喷射ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ粉体，驱动参数为９Ｖ，１Ｈｚ时最稳定。
因此，选用以上参数制备样品库。３．３ 样品库的制备３．３．１ 原 料
所用原料包括ＨＮＯ３（分析纯）、Ｙ２Ｏ３（
９９．９９％）、Ｅｕ２Ｏ３（
９９．９９％）、ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ（分析纯）、蒸馏水。３．３．２ 制备过程及现象
（１） 配制２ｍｏｌ／Ｌ的ＨＮＯ３溶液，并在陶瓷点滴板各孔中滴入ＨＮＯ３溶液１ｍＬ。（２） 将Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３和ＮＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ粉体按一定比例（见表４）喷射到陶瓷点滴板各孔中，得到不同配比的反应物阵列。
（３） 将陶瓷点滴板置于９
０℃的箱式电阻炉中保温１０ｍｉｎ，Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３和ＮＨ２
ＣＨ２ＣＯＯＨ粉末全部溶解。
（４） 将陶瓷点滴板置于５００℃的箱式电阻炉中保温５ｍｉｎ得到最终产物：
白色泡状粉末。表４ 原料粉体在陶瓷点滴板各孔中喷射时间（单位：ｓ）Ｔａｂｌｅ ４Ｊｅｔ ｔｉｍｅ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐ
ｏｗｄｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｌｅｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｄｒｉｐ
ｐｌａｔｅ 孔号
粉体
１
２
３
４
５
６
Ｙ２Ｏ３
３００ ３００ ３００ ３００ ３００ ３００Ｅｕ２Ｏ３
６ １５ ３７ ７４ １４９ ２９７ＮＨ２Ｃ
Ｈ２ＣＯＯＨ １２ １２ １３ １３ １５ １
７４ Ｙ２Ｏ３∶Ｅ
ｕ３＋
发光材料芯片的表征４．１ 照相术
照相术是指对发光材料样品库在不同波长光源激发下的发光状态进行拍照，以获得相应的物理信息。照相术具有并行、快速和直观等特点，能够满足材料初筛的要求，率先成为组合材料高通量表征技术之一。本文选用上海予英仪器有限公司的ＺＦ－
２０Ｄ暗箱式紫外分析仪对样品库进行表征。图４为使用照相术拍摄
的Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋
发光材料库（ｎ（Ｅｕ２Ｏ３）∶ｎ（Ｙ２Ｏ３）
＝ｘｍｏｌ％，ｘ＝０．８、２．０、５．０、１０．０、２０．１、４０．０）在２５４ｎｍ
紫外光激发下的发光照片，从图４中可以看出陶瓷点
滴板４号孔中的材料发光亮度最大，即最大发光亮度
所对应的Ｅｕ２Ｏ３和Ｙ２Ｏ３比例为１
０．０％（摩尔分数）。４
２０２２０１０年第１１期（４１
）卷
图４ 组合材料库的成分分布及其在２５４ｎｍ紫外光激发下的发光照片
Ｆｉｇ ４Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｌｉｂｒａｒｙ ａｎｄ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｏｆ Ｙ２Ｏ３ｌｉｂｒａｒｙ
ｕｎ－ｄｅｒ ２５４ｎｍ ＵＶ
ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ４．２ 发射光谱分析
通过荧光光谱仪对Ｙ２Ｏ３∶Ｅ
ｕ３＋
发光材料库进行荧光发射光谱检测。荧光光谱仪选用法国Ｈｏｒｉｂａ Ｊｏ－
ｂｉｎ Ｙｖｏｎ生产的ＦＬ３－Ｔ
ＣＳＰＣ，主要技术指标：发射单色仪重复性：≤０．３ｎｍ，１２００ｇ
／ｍｍ；激发单色仪重复性：≤０．３ｎｍ，１２００ｇ／ｍｍ；信噪比：≥５０００∶１。图５给出材料库中红色发光样品（ｎ（Ｅｕ２Ｏ３）∶ｎ（Ｙ２Ｏ３）
＝ｘｍｏｌ％）随Ｅｕ２Ｏ３含量变化的发射光谱，各样品的发射光谱形状基本一致，发射光的主峰波长在６１１ｎｍ附
近，对应Ｅｕ３＋离子的５Ｄ→ ０７
Ｆ２电偶极跃迁，
说明Ｅｕ３＋
的配位环境相同。当Ｅｕ２Ｏ３含量从０．８ｍｏｌ％增高至１０．０ｍｏｌ％时，发光增强；随Ｅｕ２Ｏ３含量进一步增高，发光强度逐渐减弱；该材料芯片中具有最大发光强
度的样品所对应的Ｅｕ２Ｏ３含量为１
０．０％（摩尔分数）
。图５ 材料库中样品在２７３ｎｍ激发下的发射光谱Ｆｉｇ ５Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｌｉｂｒａｒｙ
ｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒ ２７３ｎｍ ＵＶ
ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ５ 结 论
（１） 采用自行研制的微纳米干粉体脉冲喷射系
统，通过直接喷射干粉体成功合成出了Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋
发光材料库，验证了微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制
备材料芯片的可行性。
（２） 与组合液滴喷射法的间接作业不同，微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法可直接喷射原材料粉体进行材料芯片制备作业，无需配制溶液或悬浮液，简化了制备
工艺流程，提高了材料芯片制备效率。参考文献：
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９４６．（下转第２０３３页）
５
２０２王 懿等：微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Ｙ２Ｏ３∶Ｅ
ｕ３＋
发光材料芯片
１６（６）：９６４－９６９．［９］ Ｊｏｅｌｊ Ｄ．［Ｊ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ
Ｊｏｕｒｎａｌ，２００１，８０（５）：３０－３４．［１０］ Ｍｉｓｈｒａ Ｒ Ｓ，Ｍａ Ｚ Ｙ．［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ
ｉ－ｎｅｅｒｉｎｇ
，２００５，５０（１－２）：１－７８．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ
ｏｎ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｅｄ ｏｎ ｔｈｉｃｋｐ
ｌａｔｅ ｏｆ ７０２２ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｆｅｎｇ１，ＺＵＯ Ｄｕｎ－ｗｅｎ１，ＷＡＮＧ Ｍｉｎ１，ＬＩ Ｇｕａｎｇ２，
ＤＯＮＧ Ｃｈｕｎ－ｌｉｎ２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ
２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ ＦＳＷ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ １０ｍｍ ｔｈｉｃｋ ７０２２ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｗｉｔｈ ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｎｏ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃｒａｃｋ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ ｂｙ Ｘ－ｒａｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｎｓｉｌｅ，ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｓｍａｌｌ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ．Ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｙ
ｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ７０２２ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｅｘｃｅｓｓ ｔｈｅｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ４００ｒ／ｍｉｎ ａｎｄｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １００ｍｍ／ｍｉｎ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ－ｔｉｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ；７０２２ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙ櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠櫠
ｓｉｓ（上接第２０２５页）
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋
ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓｃｈｉｐ ｂｙ ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ ｄｒｙ
ｐｏｗｄｅｒ ｐｕｌｓｅ ｊｅｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄＷＡＮＧ Ｙｉ，ＨＯＵ Ｌｉ－ｙａ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ－ｙ
ｉ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ
２１００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋
ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｈｉｐ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ ｄｒｙ
ｐｏｗｄｅｒ ｐｕｌｓｅ ｊｅｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｓ，ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ
ＵＶ ａｎａｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃ－ｔｒｏｍｅｔｅｒ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｒｏｐ－ｏｎ－ｄｅｍａｎｄ ｉｎｋｊｅｔ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｍｅｔｈｏｄ，ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐｏｗｄｅｒ ｗａｓ ｊｅｔｔｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ
ｔｏｐｒｅｐａｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｈｉｐ ｕｓｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒ－ｊｅｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈａｔ ｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏ ｄｒｙ ｐｏｗｄｅｒ ｐｕｌｓｅ ｊｅｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏ－ｌｕｔｉｏｎ ｏｒ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｗａｓ ｕｎｎｅｃｅｓｓａｒｙ，ｓｏ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｈｉｐ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ｗａｓ ｒａｉｓｅｄ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ；ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｐｕｌｓｅ ｉｎｅｒｔｉａｌ ｆｏｒｃｅ；ｐｏｗｄｅｒ－ｊｅｔ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌
ｍｅｔｈｏｄ
（上接第２０２８页）
Ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ｏｆ ＣａＮｉ２ａｎｄ ＣａＭｇＮｉ４ＮＩＵ Ｊｉａｎ－ｇａｎｇ１，ＤＯＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ１，
ＧＵＡＮ Ｌｉ ２，ＸＩＥ Ｆｅｉ １
，ＷＡＮＧ Ｂａｏ－ｊ
ｕｎ１，ＧＡＯ Ｗｅｉ １（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ
０７１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｆｉｒｓｔ－ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅａｌｓｔｃ ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅ ｏｆ ＣａＮｉ２ａｎｄ ＣａＭｇＮｉ４．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＣａＭｇＮｉ４ｈａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｈａｎ ＣａＮｉ２，ｄｕｉｎｇｔｏ ｔｈｅ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｔｏｍｓ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｕｌｋ ｍｏｄｕｌｉｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＣａＭｇＮｉ４ｈａｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒｂｕｌｋ ｍｏｄｕｌｉ ｔｈａｎ ＣａＮｉ２．Ｔｈｅ ｍｅｌｔｉｎｇ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＣａＮｉ２ａｎｄ ＣａＭｇＮｉ４ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｅｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔｓａｎｄ ｂｕｌｋ ｍｏｄｕｌｉ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＣａＭｇＮｉ４ｈａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｍｅｌｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（１３７９．６Ｋｏｒ １４５８．４Ｋ）ｔｈａｎＣａＮｉ２（１０７５．４Ｋｏｒ ９７９．３７Ｋ）．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ＣａＭｇＮｉ４；ｐｈａｓｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｅｌａｓｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ３
３０２唐爱民等：原位复合制备纤维素基ＣｄＳ纳米复合材料及其表征
微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法制备Ｙ ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋ 发光材料芯片＊ 王 懿，侯丽雅，章维一 （南京理工大学机械工程学院，江苏南京２１００９４） 摘 要： 采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉 体脉冲喷射燃烧法制备了Ｙ ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯 片，用紫外分析仪和荧光光谱仪对材料芯片进行了分析和表征。与组合液滴喷射法的间接作业不同，微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法直接喷射原材料粉体进行材料芯片制备作业，无需配制溶液或悬浮液，简化了制备工艺流程、提高了材料芯片制备效率。 关键词： 组合材料学；发光材料；脉冲惯性力；粉体喷射；燃烧法 中图分类号： Ｏ４８２．３１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９７３１（２０１０）１１－２０２２－０４ １ 引 言 组合材料学（Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ）兴起于２０世纪９０年代中期［１－３］，是组合方法与材料科学相结合而形成的一门新兴交叉学科，其目标是通过采用并行合成、高通量表征的研究策略，短时间内用有限步骤快速合成大量不同的样品，形成材料样品库（材料芯片）、并快速表征它们的性质，来实现新材料的高效筛选／优化。 发光材料是日常生活中不可缺少的材料，为了发展和推广高效、节能照明器具，迫切需要寻找具有高效、稳定、色纯度高等特点的新型发光材料。一般情况，材料工作者依靠经验和直觉，通过＂炒菜法＂或＂试错法＂，采用一次一个组分的方法来寻找新型发光材料。这种研究模式由于周期长、成本高，难以满足社会高速发展的需求。 组合方法的运用有效促进了发光材料的开发，Ｓｕｎ等人采用溶液喷射技术制备了包含１００个微型粉末样品的发光材料库［４］；Ｗａｎｇ等人采用四元物理掩膜与光刻相结合的技术制备了由１０２４个分立样品组成的薄膜样品库，并从中筛选出一种高效蓝色荧光复合材料Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２／ＳｉＯ２［５］；Ｍｏｒｄｋｏｖｉｃｈ等人采用二元及多元组分梯度技术制备样品库，发现并优化了４种低压阴极射线发光良好的ＺｎＯ基荧光粉［６］；Ｃｈｅｎ等人拓展了组合液滴喷射合成技术的应用范围，以悬浮液为前驱体喷射合成的荧光材料库［７］，但是悬浮液需要专用设备花费数小时制备［８］；近年来，Ｇａｏ等人采用组合溶液喷射法对平板显示技术（ＰＤＰ／ＬＥＤ）所需的荧 光材料进行了研究［９－１１］。这些材料芯片制备技术均是使用反应物的溶液点样和混合，挥发掉溶剂后再进行固相反应的间接作业，存在因反应物不同需寻找不同溶剂造成工作量大、甚至因溶解度过低溶液难配制等问题。 本文为提高材料芯片制备效率，采用基于微流体数字化技术的微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法，进行Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备实验研究，探索直接输送干粉体进行材料芯片合成的新方法。 ２ 原 理 ２．１ 微流体数字化技术 本课题研究起点是南京理工大学微系统研究室发明的、拥有自主知识产权的微流体数字化技术［１２－１４］。微流体数字化技术的原创技术特征如下：方法上以脉冲为微流动基本形态；以脉冲当地惯性力为主动力；以脉冲波形、频率、幅值、相位、波数、波序列为驱动－控制－扰动参量；装置上既无微可动件又无嵌入式微电路；以外部宏驱动器影响微流道内部流动。性能上：适用流体广，包括各种液体和粉体；流动分辨率高达飞升级；脉冲量规整、序列可控的数字化流动；可靠性高、抗固粒堵塞、气泡阻断；工作条件利于保持生物活性；结构简、成本低［１３，１４］。 ２．２ 微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法 微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法的材料芯片合成大致可分为两步：一是微量反应原料向微反应器的精确输送；二是微反应器中化学反应的控制。难点主要在第一步，而第二步则与传统的常规材料合成基本相同。微纳米干粉体脉冲喷射燃烧法采用微流体数字化技术输送微量粉体，之后在反应器内进行燃烧反应生成材料样品库。其输送特点为：直接使用原材料粉体，无需制备溶液或悬浮液。 ３ Ｙ２Ｏ３∶Ｅｕ３＋发光材料芯片的制备 ３．１ 系统构成 本文以电磁铁为作动器搭建了微纳米干粉体脉冲喷射系统，通过撞击产生脉冲惯性力喷射微纳米干粉体至陶瓷点滴板各孔内，由脉冲频率和幅值控制喷射流量，之后经阵列燃烧［１５］得到所需样品库。 ２２０ ２２０１０年第１１期（４１）卷 ＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７５１５２）；南京理工大学自主科研专项计划资助项目（２０１０ＧＪＰＹ００６）收到初稿日期：２０１０－０４－０２收到修改稿日期：２０１０－０９－１５ 通讯作者：侯丽雅 作者简介：王 懿 （１９８６－），男，安徽芜湖人，在读硕士，师承侯丽雅教授，从事组合材料芯片技术及应用研究。
《电子信息材料》报告 姓名崔立莹 学号41230179 班级材料1206
稀土纳米发光材料 崔立莹 （北京科技大学材料1206 41230179） 摘要：随着科技的迅猛发展，稀土纳米材料在近几年得到广泛应用。稀土纳米发光材料作为一种重要的稀土纳米材料，与体相发光材料有着明显的区别。本文着重介绍了稀土纳米发光材料的定义、制备、应用以及研究前景。 关键词：纳米；稀土；材料 1、稀土纳米发光材料的定义 纳米材料作为新兴材料种类，近些年来研究进展颇丰。纳米发光材料是指颗粒尺寸在1～100 nm的发光材料,它包括纯的和掺杂离子的纳米半导体复合发光材料和具有分立发光中心的掺杂稀土或过渡金属离子的纳米发光材料。 所谓稀土纳米材料，即稀土掺杂无机纳米材料的优良光学性能（如荧光寿命长、光谱线宽窄、可调谐荧光发射波长等）及其在荧光生物标记等方面的潜在应用，已经引起了国内外学者的普遍关注，有望成为替代分子探针的新一代荧光生物标记材料[1]。 稀土发光材料的种类繁多，可以按照不同的方式进行分类，若按发光材料中稀土的作用分类，可以分为两类：１．稀土离子作为激活剂在基质中作为发光中心而掺入的离子称为激活剂。以稀土离子作为激活剂的发光体是稀土发光材料中最为重要的一类。２．稀土化合物作为基质材料常见的可作为攮质材料的稀七化合物有Ｙ２０３、Ｌａ２０３和Ｇｄ２０３等。 2、稀土纳米发光材料的制备[2] 为了制备具有良好发光性能的发光粉,人们尝试了各种方法。而随着交叉学科的发展和新技术的出现,发光材料的合成面临着不可多得的机遇和挑战,各种制备发光粉的方法更是层出不穷,各以其独特优点为发光材料的发展发挥着巨大
目录 第1章加热炉控制系统工艺分析 (1) 1.1 加热炉的工艺流程简述 (1) 1.2 加热炉控制系统的组成 (2) 第2章加热炉控制系统设计 (3) 2.1 步进梁控制 (3) 2.2 炉温控制 (4) 2.3 紧急停炉保护和连锁 (5) 第3章基于REALINFO的加热炉系统监控程序设计 (7) 3.1加热炉的主控界面 (7) 3.2加热炉的趋势界面 (8) 3.3加热炉的仪表界面 (9) 第4章结论与体会 (10) 参考文献 (11)
第1章加热炉控制系统工艺分析 在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。 加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质，因此他们同样符合导热与对流的基本规律。但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炙热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总符合的70%～80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%～30%。因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获得对象特性是很困难的。 当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。因此，加热炉出口温度必须严加控制。 加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。 特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。 炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。 1.1 加热炉的工艺流程简述 随着工业自动化水平的迅速提高，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展，从而反映出当今自动化技术的发展方向。 现加热炉控制系统主要特点： （1）生产能耗大幅度降低。 （2）产量大幅度提高。 （3）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PLC或DCS系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。 本系统的工艺流程图如下图：
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻，采用热敏电阻补偿法的LED恒流源，具有电路简洁，可靠性好,组合方便，经济实用，适用各种LED头灯，日光灯，路灯；车船灯,太阳能LED庭院灯；LED显示屏等对恒流的需求。是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降，即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷，直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如，常温25℃时LED最佳工作电流20mA，当环境温度升高到85℃时，PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA～37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。更为严重的是，温度的上升，引起光谱波长的偏移，造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化，发光亮度逐步衰减。同样，当环境温度下降至-40℃时，结电压VF上升，最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。 为了避免上述特性带来的不足，一般在LED灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将LED装在散热板上，或风机风冷降温。2.LED采用恒流源的供电方式，不因LED随温度上升引起使回生电流增加，防止PN结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率LED灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当LED 灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于LED，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题，既经济又实用。 我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联，互补成一个温度系数极小电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化，通俗地讲，当LED随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度升高电阻变大，阻止了回路电流上升，当LED 随温度下降电流减小时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少，如匹配得当，当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时，LED的最佳工作电流不会明显变化，见图1电流曲线Ⅱ。 2:应用: 从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的
项目名称：燃烧法制备CaMoO4:Dy3+荧光粉 系别： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 时间: 2014年 12 月 30 日
材料专业综合设计实验报告 燃烧法制备CaMoO4:Dy3+荧光粉 1实验目的 1）熟悉和掌握CaMoO4:Dy3+材料制备工艺过程及原理及性能测试与结构表征； 2）理解共沉淀法工艺因素对材料性质与结构的影响； 3）培养学生的创新意识、创新能力、科学态度，使其具有较强动手实践能力、初步的科研开发能力和科技研究能力； 4）培养学生综合设计实验的能力，提高分析问题、解决问题和动手能力，为学生毕业后从事材料生产与检测奠定基础。 2 实验原理及步骤 2.1 概述 对稀土发光材料进行微/纳米级调控,使其具有一系列一般体相材料无法比拟的优异的物理化学性质和丰富的光谱性能,有望在传感器、光电器件、高分辨平板显示以及生物标识等多个领域存在广泛的潜在应用价值。一般来讲,微/纳米发光材料的性质及应用和它的晶体结构、化学组成、尺寸、形貌和维度等相关都很密切。只有精确地控制微/纳米材料的尺寸和形貌,才能使我们获得良好性能的发光材料。因此,调节和控制微/纳米发光材料的形貌,从而获得具有良好的发光性能的新材料,发展新应用,是目前科研工作的难点,也是重点。 半导体白色发光二极管(light emitting diodes,简称白光LED)作为一种新型固态照明器件，具有发光效率高、寿命长、体积小、反应速度快、稳定性好、无污染、节能环保等优点。目前比白炽灯省电80％，比荧光灯省电50％，被称为新一代照明光源。广泛应用于移动通讯.城市景观照明、汽车灯、交通信号灯、LCD 背光源、室内外普通照明等多种照明领域[1]。受到广泛关注，具有广阔的应用前景。但是目前的LED由蓝光和黄光组合得到白光,由于缺少红色光谱的成分,显色指数较低；因为红色荧光粉对调制白光的色温以及提高显色指数有重要作用。 为了获得稳定性高、发光强度高、发光效率高的红色荧光粉，本课题主要研究了钼酸盐红色荧光粉的燃烧法制备和性能表征，以钼酸钙为基质，以Eu3＋为激活剂，研究了掺入Sr2+、Li+、Na+、K+时产物的荧光性质，通过不断调整原料的配比，寻求合成温度、反应时间等条件的最佳值，尝试不同的制备工艺，寻求最佳原料配比和最佳工艺条件，为适用于白光LED红色荧光粉的研究做出一定探索和贡献，促进白光LED的发展。 稀土发光材料的合成方法有传统高温固相法、溶胶－凝胶法、水热合成法、共沉淀法、燃烧法、微波辐射法等，其中高温固相法工艺较成熟，已经广泛应用。目前制备 CaMoO4:Dy3+的试验方法主要有高温固相法[2]沉淀法[3]溶胶-凝胶法[4] 而尚未见用燃烧法合成 CaMoO4:Dy3+的实验报到。 本实验采用燃烧法，燃烧合成 (Combustion Synthesis ，缩写 CS) ，也称自蔓延高温合成，是一高放热的化学体系经外部能量诱发局部化学反应（点燃），形成其前沿（燃烧波），使化学反应持续蔓延，直至整个反应体系，最后达到合成所需材料目的的技术 稀土掺杂的荧光材料历来是众多研究学者在发光领域关注的热点问题。由于其独特的电子构型和特殊的发光性质，使其在固态激光器，传感器，通讯，显示以及照明等领域具有广泛的应用。
稀土发光材料的研究现状与应用 材化092 班…指导老师：…. (陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021） 摘要稀土元素包括元素周期表中的镧系元素(Ln)和钪(Sc)、钇(Y)，共17个元素。由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁产生的丰富的吸收和发射光谱，使其在发光材料中具有广泛的应用。稀土元素的特殊原子结构导致它们具有优异的发光特性，用于制造发光材料、电光源材料和激光材料，其合成的发光材料充分应用在照明、显示、医学、军事、安全保卫等领域中。稀土元素在我国的储量丰富，约占全世界的40%。本文综述了稀土发光材料的发光机理、发光特性、化学合成方法、主要应用领域以及稀土矿藏的开采方面存在的问题，并预测了今后深入研究的方向。 关键词稀土，发光材料, 应用 Current Research and Applications of rare earth luminescent materials Abstract Rare earth elements, including the lanthanides (Ln) and scandium (Sc) , yttrium (Y)of the periodic table, a total of 17 elements. a plenty of absorption and emission spectra in the light-emitting materials produced by the 4f electrons of rare earth ions transiting between different energy levels lead to a wide range of applications of rare earth luminescent materials. Special atomic structure of rare earth elements lead to their excellent luminescence properties, which is used in the manufacture of luminescent materials, the electric light materials and laser materials, 1 / 8
纳米材料及其应用前景 摘要:21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术之一。本文简要地概述了纳米材料的基本特性以及其在力学、磁学、电学、热学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。 关键词：纳米材料；功能；应用； 一、纳米材料的基本特性 所谓纳米材料是指材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料。由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增 殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和 增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50 多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直 难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、 强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。 使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油 钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用 变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面 有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作 用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的 隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体 器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管 放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室 温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研 制出由碳纳米管组成的逻辑电路。
自动化与仪器仪表 ZID ONGHUA YU Y I Q I Y IBI AO 2005年第5期(总第121期) 文章编号:1001-9227(2005)05-0003-03 脉冲燃烧控制技术 兰 霄,田小果 (中冶赛迪技术股份有限公司 重庆,400013) 摘 要:脉冲燃烧控制技术被称为“未来工业炉控制技术的发展方向”。可广泛应用于冶金、陶瓷、石化等行业,对提高产品质量、降低能耗、减少污染发挥了重大作用。本文较全面地介绍了脉冲燃烧控制技术的原理和应用结果。 关键词:脉冲射流;燃烧控制;工业炉 ABSTRACT:The pulse burning con tro l technique w as ca lled“the directi o n of future industr y fur nace con trol technique”and cou l d be used i n m e tallur gy,cera m ics and pe tr oche m ical industry.The t h eory and appli-cation effect is introduced in t h e paper. KEY WORDS:Pulse je t flo w;Burning con tro l;I ndustry fur nace 中图分类号:TF325.6文献标识码:B 0 概 述 众所周知,工业窑炉内工件加热质量的提高与燃烧控制技术有着密切的联系。目前国内普遍采用比例控制、双交叉限幅控制等形式,但其实现往往受燃料量的测量和调节这一关键环节的制约,存在一些弊端。为了克服传统燃烧控制的弊端,近来国际上又出现了颇具革命性的脉冲燃烧控制技术,脉冲燃烧控制技术已经被称为“未来工业炉控制技术的发展方向” 1 脉冲射流机理 为了更全面地开发脉冲燃烧控制技术,必须对脉冲射流的机理进行学习和研究。 脉冲射流的基本特征是其产生的大尺度微团的振荡运动,这种运动对整个射流空间的动量、热量和质量传递起着决定性的作用。因为湍流能量主要是由大尺度微团携带的,在这些大尺度微团向射流下游及横向运动过程中,它们不断与周围流体进行能量交换,直至处于平衡状态。 根据泰勒湍流扩散理论,脉冲射流极大地提高了射流区的压力波动水平。有研究表明:压力波动水平与脉冲频率成正比。在射流区轴线以外及射流边界附近,脉冲频率的作用尤其明显。与稳态射流相比,脉冲射流最大均方根脉冲压力分布沿射流区具有明显扩展。脉冲射流改变了射流区湍流结构,主要表现在各点压力具有不同程度的“方波”信号特征。任何受流体 收稿日期:2005-01-25的动量、热量和质量制约的工业过程均可通过适当地采用脉冲射流技术加以强化。 2 控制原理 脉冲燃烧控制采用间断燃烧的方式,使用脉宽调制技术,通过调节燃烧时间的占空比(通断比)来实现加热炉的温度控制。这个系统并不调节某个区域内燃料输入的大小,而是调节在给定区域内每个烧嘴被点燃的频率和持续时间。烧嘴的输入量是事先给定的,每个烧嘴按照事先给定的开度和热量需求成正比的频率开闭。所有的烧嘴并不同时点燃,而是按照一定的时序依次点燃。见图1 。 脉冲燃烧控制理论的总体结构如图2所示。 主要由调节单元、非线性处理单元和输出控制单元三部分组成。 (1) 调节单元 主要完成对实测温度和设定信号进行处理。调节单元通常选择PI D控制,其输入和输出关系如下: 3
发光材料的制备方法 随着发光材料基质类型的不断发展，其制备方法也逐渐趋于多样化[7~10]针对各种基质的特点，相应发展出了溶胶－凝胶法、高温固相法、燃烧合成法、微波加热法、水热法、喷雾热解法、化学沉淀法、电弧法等制备技术。这些制备方法的基本原理有着显著的差别，适用性也有所不同，具有较强的针对性。 1、溶胶—凝胶法 溶胶一凝胶法(Sol-Gel)是低温合成材料的一种新工艺，它最早是用来合成玻璃的，但近十多年来，一直是玻璃陶瓷等先进材料合成技术研究的热点，其原理是将组成元素的金属无机或有机化合物作为先驱体，经过水解形成凝胶，这些凝胶经过烘干成为玻璃粉末并进行成型，再在较低温度下进行烧结，形成玻璃陶瓷。溶胶一凝胶法是应用前景非常广泛的合成方法。它是采用特定的材料前驱体在一定条件下水解，形成溶胶，然后经溶剂挥发及加热等处理，使溶胶转变成网状结构的凝胶，再经过适当的后处理工艺形成纳米材料的一种方法。 利用溶胶一凝胶法(Sol-Gel)制备发光材料时，把选好的基质材料制成溶液，配以激活剂、助溶剂等的有机化合物溶液或化合物的水溶液，混合均匀，溶液静化数小时后形成凝胶，经干燥、灼烧除去有机物后，再在一定气氛下烧结成产品，得到发光材料粉体。范恩荣[11]用溶胶一凝胶新工艺制备出硅酸锌、硅酸钙发光材料。 此方法制备发光材料具有均匀性好，烧结温度低，反应容易控制，材料的发光带窄，发光效率高等优点。但存在着要使用金属有机溶剂，成本高、操作繁琐、生产周期长，凝胶在烧结过程中收缩较大，制品易变形，对发光性能有一定影响等缺点。 溶胶－凝胶技术作为一种先进的工艺方法，具有反应温度低、对基材的尺寸与形状没有过高要求、仪器费用低、操作简单、材料性能调节余地大等特点，可以很方便地通过改变参与反应的有机与无机组分的含量来实现纳米涂层性能的调节。 溶胶是分散介质中基本单元尺寸为1～100 nm的固体粒子而形成的分散体系。在Sol-Gel涂层制备中，溶胶的制备可分为有机途径和无机途径两种。有机途径是通过有机醇盐的水解与缩聚而形成溶胶；无机途径则是通过某种方法制得
广东化工2011年第7期· 254 · https://www.doczj.com/doc/0d5280261.html, 第38卷总第219期 纳米材料在聚合物电致发光中的应用 牛巧利 (华南师范大学光电子材料与技术研究所，广东广州 510631) [摘要]聚合物电致发光在固态照明和平板显示领域展现出广阔的应用前景，使之成为企业界和工业界研究的热门课题。纳米材料具有独特的物理化学性能，将其引入聚合电致发光器件中，可实现优异的器件性能。这种纳米材料与聚合物相结合的具有新颖器件结构的聚合物电致发光二极管很快成为了新的研究热点。文章从引入纳米材料的不同方式和纳米材料在聚合物发光二极管中的不同功能方面对其在聚合发光二极管中的应用做了详细的介绍，并对其应用前景作出展望。 [关键词]纳米；聚合发光二极管；平板显示 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2011)07-0254-02 Applications of Nano-materials in Polymer Electroluminescence Niu Qiaoli (Institute of Optoelectronic Materials and Technology, South China Normal University, Guangzhou 510631, China) Abstract: Polymer electroluminescence has absorbed more and more attentions because of its superiorities and potential applications in flat panel displays and solid-state lighting. Meanwhile, nanomaterials demonstrate unique physical and chemical properties. The introduction of nanomaterials in polymer light-emitting diodes (PLEDs) in proper ways could realize the improvements of PLEDs performances. This novel device structure became one of the research topics in the field of organic electroluminescence. In the paper, the use of nanomaterials in PLEDs was introduced from two aspects: the different device structures and roles of nanomaterials. Keywords: nanomaterials；polymer light-emitting diodes；flat panel displays 聚合物电致发光(EL)凭其突出的优势如：主动发光、高效率、低能耗、快响应、宽视角、重量轻、厚度薄、工艺简单，和在照明和平板显示领域广阔的应用前景，成为全世界科学界和工业界研究的热点课题。聚合物电致发光二极管(PLEDs)的研究始于1990年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Burroughes等，在nature上报道了基于聚对苯乙烯(PPV)的PLEDs[1]，他们将聚合物的前驱体由溶液法成膜后，经过250 ℃的真空高温处理得到均匀、致密的PPV薄膜，分别采用ITO和Al为器件的阳极和阴极。在低于14 V的电压下得到外量子效率0.05 %的黄绿光发光。PPV是难溶的共轭聚合物，必须用前驱体的方法旋涂成膜，这样的不仅工艺复杂，薄膜质量也有待改进。其后，1991 年，美国加州大学圣巴巴拉分校的Heeger课题组合成出了可溶的甲氧基异辛氧基取代的聚对苯乙烯撑(MEH-PPV)[2]，在ITO上旋涂MEH-PPV溶液成膜做发光层，用低功函数的金属Ca做阴极，得到了1 %的橘红色发光二极管，实现了制备工艺简单、高发光效率的PLEDs。1992年，Cao等，在柔性塑料基底(透明聚碳酸酯)上实现了可弯曲的PLEDs[3]，向人们展示了PLEDs最为迷人的一面。 近二十年来，世界各国的研究机构和企业投入了大量的人力和物力到聚合物电致发光材料和器件的研究中，聚合物发光材料和器件的研究都取得了巨大的成就。但是，PLEDs在器件的效率和稳定性上还有提升的空间。同时，近年来随着观察手段的不断提高，纳米材料的优异性能被人们发掘出来，并对其在力、热、光、电、磁等各个领域的应用展开了铺天盖地的研究。其在光电器件的应用中所表现出的优异的性能，使纳米材料与聚合物相结合的电致发光成为PLEDs中研究的热点课题之一。文章就纳米材料在PLEDs所起的不同作用展开详细的论述。 1 PLEDs的发光机理 PLEDs的典型器件结构如图1所示，聚合物发光层夹在金属阳极和阴极之间。PLEDs是“双注入”型器件，在正向偏压的作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到发光层，相遇后复合成激子，激子通过辐射跃迁而发光。因此，阳极空穴流和阴极电子流的平衡对电致发光效率起着决定性的作用。但是，聚合物发光材料多为单一载流子传输占优势的材料[4]。以空穴传输型材料为例，空穴迁移率远高于电子迁移率,使得发光中心靠近金属阴极，容易引起激子的金属阴极淬灭；且过剩的空穴不经复合而漂移或扩散至阴极，也引起阴极淬灭，降低电致发光效率。因此提高器件中少数载流子的浓度或迁移率，或者控制多子的浓度，是提高电致发光效率的最有效方法之一[4]。 图1 聚合物发光二极管的典型器件结构 Fig.1 The classic devices configuration of polymer light-emitting diodes 2 纳米材料的特性 纳米材料是指至少有一维处于纳米尺度范围(1~100 nm)，由于它的尺寸已经接近电子的相干长度和光的波长，表现出与块体材料不同的物理和性质，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等。将其特异的物理性能应用在PLEDs中，能带来PLEDs性能的巨大变化。其一，将其用作白光PLEDs的发光中心之一，根据量子尺寸效应，通过调节纳米材料的尺寸可方便的实现从红光到蓝光的多个波段的发光，与聚合物的发光复合后得到白光；其二，无机纳米材料的电子迁移率(102 cm2/V s)远高于聚合物的电子迁移率(10-4 cm2/V s)，将其掺杂PLEDs发光层中或者用作PLEDs 的电子注入和传输层，可以提高PLEDs的电子电流，促进空穴电流和电子电流的平衡。其三，高功函数的无机纳米材料可用作PLEDs的空穴注入和传输层，可以提高空穴电流。近年来，无机/有机纳米材料已经被广泛应用于PLEDs中，用作器件的各个功能层，如发光中心、电荷注入与传输层和掺杂剂等。 3 纳米材料在PLEDs中的应用 3.1 纳米材料作为白光PLEDs的发光中心 通过在聚合物发光层中掺杂半导体纳米晶的单层结构或聚合物、半导体纳米结构的多层结构，同时利用纳米晶的量子点发光和聚合物的发光，可以方便的实现白光发射。半导体纳米晶不但物理化学性能稳定，材料稳定性好，且具有纳米结构材料特异的光学性能，如发光波长可通过调节纳米晶的尺寸调控等，因此能实现高效、稳定的PLEDs。 韩国Park等[5]，用CdSe的纳米颗粒做为白光的长波长发光中心，聚合物作为蓝光发光中心，利用从聚合物到CdSe的不完全能量转移得到白光。他们将CdSe的纳米颗粒和蓝光聚合物发光材料PDHFPPV共混的聚合物/量子点二重复合物做为PLED的发光层，Li：Al合金做阴极，PEDOT做空穴注入层。3 nm的CdSe [收稿日期] 2011-05-25 [基金项目] 国家自然科学基金(No. 10904042)和教育部科学与技术重点项目(210157) [作者简介] 牛巧利(1982-)，女，河南人，讲师，博士，主要从事光电子材料与器件的研究。
材料物理综合实验报告 实验题目：发光材料的制备和特性研究 物理与能源学院材料物理专业 ___2011___级____1___班 学号__106072011274______ 姓名__赖婷婷___________ 指导老师:__林林老师______
发光材料的制备和特性研究（实验报告） 摘要：本实验用高温固相法制备钼酸钇镝，通过紫外分光光度计对材料的激发强度和发射强度进行测试，结果发现钼酸钇镝在波长为353nm时激发峰最强，在波长为383.5nm时的发射峰最强 引言：发光是物质将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是热辐射之外的另一种辐射。要确定某一种材料是否发光并没有明显的界限，一般激发条件下不发光的材料在非常强的能量激发下有微弱的发光。有些材料需要提高纯度，发光才能变强，有些材料则需要掺入一定量的激活剂才能发光发光材料在信息、能源、材料、航天航空、生物技术和环境科学等领域有着广泛的应用前景，对全球信息高速公路的建设及国家经济和科技的发展有着举足轻重的推动作用。稀土离子掺杂材料的上转换发光，是一种吸收两个或两个以上的低能光子发射出一个高能光子的发光过程。掺杂在晶体或玻璃态物质基质中的稀土离子，可以通过激发态吸收和各种能量传递过程被激发至高于泵浦能量的能级而向下跃迁产生上转换发射。 发光材料种类和应用 对固体发光材料而言，发光材料主要包括无机材料和有机材料两大类，根据其被激发的方式不同可以具体划分为以下几种类型:
稀土发光材料的发光原理： 三价稀土离子：La3+： [Xe] 4f0------Lu3+：[Xe]4f14 [Xe]=[Kr]4d105s25p6，三价稀土离子，4f电子能量最高。三价稀土离子的发射和激发绝大多数是由4f电子在f组态内不同能级之间的跃迁而产生的，称为4f－4f跃迁,4f－4f跃迁种类丰富，谱线很多。4f电子能量高于5s和5p，但比5s和5p电子离核近，处于内层。5s25p6形成了良好的电屏蔽，三价稀土离子掺入晶体时，在晶体中比较独，4f能级位置受晶体的影响不大，在所有晶体中都差不多在+3价稀土离子中，Y3+和La3+无4f电子，Lu3+的4f亚层为全充满的，都具有密闭的壳层。因此是光学惰性的，适用于作基质材料。从Ce3+到Yb3+，电子依次填充在4f轨道，从f 1 到 f 13，其电子层中都具有未成对电子，其跃迁可产生发光。这些离子适于作为发光材料的激活离子。 Dieke图：三价稀土离子在LaCl3晶体中的4f电子能级图
稀土掺杂纳米发光材料的研究发展 姓名：王林旭学号：5400110349 班级：经济107 摘要：本文先介绍了关于稀土纳米发光材料的有关基本概念及基本用途，让读者有个基本认识。文章重点对稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面做个简单的介绍 关键词：稀土发光材料稀土磷酸盐纳米发光材料 1．引言：短短半个学期的选修课学习，自己对纳米材料有了一定的了解，这篇论文的选题是“稀土掺杂纳米发光材料的研究发展”，查阅跟搜索了相关资料后，主要从稀土氟化物纳米颗粒的上转换光学性能以及稀土磷酸盐纳米发光材料的研究进展方面给以论述。 首先，先来了解几个基本概念。 1.1什么是稀土元素？ 稀土元素包括钪、钇和５７到７１的镧系元素共１７种元素。它们在自然界中共同存在，性质非常相似。由于这些元素发现的比较晚又难以分离出高纯状态，最初得到的是元素的氧化物，它们的外观似土，所以称它们为稀土元素。 稀土元素的电子组态是［Ｘｅ］４ｆＤＩ１５ｓ２５￣ｓａｏ～６ｓ２。镧系元素离子的吸收光谱或激发光谱，来源于组态内的电子跃迁，即ｆ—ｆ跃迁；组态间的能级跃迁，即４ｆ一５ｄ，４ｆ一６ｓ，４ｆ一６ｐ等跃迁：还有电荷迁移跃迁，即配体离子的电子向离子的跃迁，从高能级向低能级的跃迁就产生相应的发射光谱。由于稀土的这些特性，所以它可以做发光材料。发光材料包括半导体发光材料和稀土化合物发光材料两大类…１。稀土荧光材料以应用铕、铽、钆、钇等高纯中稀土为主要特色２。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在１—１ｏｏ哪的发光材料l３。纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。受这些结构特性的影响，纳米稀土发光材料表现出许多奇特的物理和化学特性，从而影响其中掺杂的激活离子的发光和动力学性质，如光吸收、激发态寿命，能量传递，发光量子效应和浓度猝灭等性质。在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。 1.2什么是发光材料？ 在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。主要由基质和激活剂组成，此外还添加一些助溶剂、共激活剂和敏化剂 1.3什么是稀土发光材料？ 稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的，因激发方式不同，发光可区分为光致发光(photoluminescence)、阴极射线发光(cathodluminescence)、电致发光(electroluminescence)、放射性发光(radiation luminescence)、X射线发光(X-ray luminescence)、摩擦发光(triboluminescence)、化学发光(chemiluminescence)和生物发光(bioluminescence)等。稀土发光具有吸收能力强，转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能力等优点。稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。 1.4什么是纳米材料？ 纳米材料是指晶粒尺寸小于100ｎｍ的单晶体或多晶体,由于晶粒细小,使其晶界上的原子数多于晶粒内部的,即产生高浓度晶界,因而使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能,如强度和硬度增大、低密度、低弹性模量、高电阻、低热导
发光功能化的纳米材料的应用探讨纳米材料在实际应用中，其主要特点是比表面积大、化学反应活性强以及具有良好的尺寸效应，能够和生物体产生特殊的相互作用。在生物标记以及分析检测中则主要是作为生物探针应用，同时纳米技术、生物技术以及分析技术的良好结合，也进一步促进了功能性纳米材料的发展及应用。本文则从发光功能化角度，对纳米材料的发展及应用探讨。 1纳米材料在电化学和电化学发光生物传感中的应用 其中将CdTe量子点作为标志物的免疫传感器，能够同时测定人IgG抗原作为模型蛋白的荧光及电化学。首先借助于聚阳离子电解质PDDA能够在导电玻璃上将金胶纳米粒子在ITO芯片上被成功吸附，之后在金胶纳米离子上固定羊抗人IgG抗体，再实施封闭处理之后芯片则能够和检测出现抗原反应，并和量子点标记的鼠抗人IgG抗体反应。在以上反应结束后可以进行荧光及电化学方式检测。其中电致化学发光则是有效结合电化学和化学发光的检测方法，应用也比较广泛。量子点特点则为荧光特性独特以及生物相容性好，在其应用过程中将硫基乙酸作为稳定剂，则能够成功合成水溶性Cds纳米晶体。在对进行分析过程中，发现水溶液中会出现电致化学发光行为。采用自组装方式和纳米金放大技术相结合，在金电极上修饰Cds纳米晶，则能够构建新型ECL免疫传感器，主要是在低浓度脂蛋白检测中应用。这一材料在实际应用中具有良好的电化学发光以及生物相容性，能够进一步构建量子点电化学发光免疫传感器，主要应用在人免疫球蛋白灵敏
性检测工作中。 2纳米材料在聚合物电致发光中的应用 聚合物电致发光在应用中主要优势为：主动发光，并且效率高、宽视角、能耗低、厚度小、操作简单等等，在照明及平板显示领域中具有良好的应用发展前景，目前已经在全世界科学界及工业界得到普遍关注。聚合物电致发光二极管的首次研究则是在19XX年，英国机剑桥大学首次报道关于聚对苯乙烯的聚合物电致发光二极管，在采用溶液法将聚合物前驱体进行成膜之后，放置在2500C真空高温环境中进行处理，最终为均匀、致密的PPV薄膜，器件的阴阳极分别是Al 和ITO，在＜14V电压环境下则能够实现外量子效率0.05%黄绿光发光。PPV则属于是难溶性共轭聚合物，在其处理过程中一定要选用前驱体方式进行旋涂成膜，在操作过程中工艺复杂，同时薄膜质量也比较差。在19XX年美国加州大学则提出可通行的甲氧基异辛氧基对聚对苯乙烯进行取代，能够在ITO上旋涂MEH-PPV溶液成膜，从而实现发光层，即将金属Ca作为阴极则能够得到1%橘红色发光二极管，这一工艺在操作中简单，同时具有高发光率聚合物电致发光二极管。19XX年则进一步采用柔性塑料基底则可弯曲聚合物电致发光二极管，从而呈现出聚合物电致发光二极管最为迷人一面。在近些年来，世界对聚合物电致发光材料及期间的研究一直都比较重视，并取得显著进步，但是就目前而言不管是聚合物电致发光器件稳定性还是效率上均还有进步空间，因此还需要进一步加大研究。 3纳米材料在化学发光免疫分析中的应用
脉冲燃烧技术在工业炉上的应用 工业炉的燃烧控制水平直接影响到生产的各项指标，例如:产品质量、能源消耗等。目前国内的工业炉一般都采用连续燃烧控制的形式，即通过控制燃料、助燃空气流量的大小来使炉内的温度、燃烧气氛达到工艺要求.由于这种连续燃烧控制的方式往往受到燃料流量的调节和测量等环节的制约,所以目前大多数工业炉的控制效果不佳。随着工业炉工业的迅猛发展，脉冲式燃烧控制技术也应运而生，并在国内外得到一定程度的应用，取得了良好的使用效果。 1工业炉行业采用脉冲燃烧的必要性 目前高档工业产品对炉内温度场的均匀性要求较高，对燃烧气氛的稳定可控性要求较高,使用传统的连续燃烧控制无法实现。随着宽断面、大容量的工业炉的出现，必须采用脉冲燃烧控制技术才能控制炉内温度场的均匀性。 2脉冲燃烧控制的原理和优势 故名思义，脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比(通断比)实现窑炉的温度控制。燃料流量可通过压力调整预先设定，烧嘴一旦工作，就处于满负荷状态，保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。当需要升温时,烧嘴燃烧时间加长，间断时间减小；需要降温时，烧嘴燃烧时间减小，间断时间加长。控制图见图1。
图1工业炉窑脉冲燃烧温度控制示意图
脉冲燃烧控制的主要优点为: ?传热效率高,大大降低能耗。 ?可提高炉内温度场的均匀性。 ?无需在线调整，即可实现燃烧气氛的精确控制. ?可提高烧嘴的负荷调节比。 ?系统简单可靠，造价低。 ?减少NOx的生成. 普通烧嘴的调节比一般为1:4左右，当烧嘴在满负荷工作时，燃气流速、火焰形状、热效率均可达到最佳状态,但当烧嘴流量接近其最小流量时，热负荷最小，燃气流速大大降低,火焰形状达不到要求，热效率急剧下降，高速烧嘴工作在满负荷流量50％以下时,上述各项指标距设计要求就有了较大的差距.脉冲燃烧则不然，无论在何种情况下，烧嘴只有两种工作状态，一种是满负荷工作，另一种是不工作,只是通过调整两种状态的时间比进行温度调节，所以采用脉冲燃烧可弥补烧嘴调节比低的缺陷，需要低温控制时仍能保证烧嘴工作在最佳燃烧状态。在使用高速烧嘴时，燃气喷出速度快，使周围形成负压，将大量窑内烟气吸人主燃气内,进行充分搅拌混合，延长了烟气在窑内的滞流时间,增加了烟气与制品的接触时间，从而提高了对流传热效率，另外,窑内烟气与燃气充分搅拌混合，使燃气温度与窑内烟气温度接近,提高窑内温度场的均匀性，减少高温燃气对被加热体的直接热冲击。