应力发光是机械外力作用于应力发光材料时的发光现象。应力发光材料, 尤其是弹性应力发光材料在应力可视化传感领域有着重要的应用前景。基于弹性应力发光材料的发光强度与应力大小的线性特征规律, 该材料可以用来制成检测应力强度以及位置的应力分布传感器, 实现动态应力的非破坏性检测和应力可视化。人体肢体的动态压力分布能反映出肢体的结构、体姿势的受力和运动状态, 甚至是人体健康状态等信息。通过对肢体压力的测试和分析, 可获取人体在各体态和运动下的生理和机能参数, 这对临床医学诊断、生物力学及体育运动均有重要意义。本文首先利用固相法制备具有绿光发射的SrAl2O4∶Eu2+(SAO-E)应力发光材料,进而利用SAO-E和硅橡胶(Ecoflex复合)制成的柔性应力发光薄膜来采集肢体（足/手/拳）压力图像, 不仅达到了肢体压力大小可视化的目的, 而且还能够分析不同位置压力大小的分布情况。与传统的测量方式相比, 基于应力发光材料的运动肢体压力测量方法直接可视化, 不仅提升了辨识度, 还可以得到压力细节特征, 同时也为运动健康监测提供了一种新的思路。

相较于蓝绿光长余辉材料, 近红光长余辉材料不仅种类少, 其性能也相对较差。本文探索基于余辉能量传递的机理, 实现将绿光长余辉材料SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的余辉能量传递给近红外光长余辉材料LiGa5O8∶Cr3+, 以此来增强LiGa5O8∶Cr3+的余辉性能。实验首先采用高温固相法分别合成SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+和LiGa5O8∶Cr3+, 然后再按不同的质量比例混合均匀, 最后测试混合材料的余辉光谱性能。实验结果表明, 与SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+混合后, 来自于LiGa5O8∶Cr3+的718 nm近红外余辉增强; 不同比例下混合后LiGa5O8∶Cr3+的余辉光谱增强效果不一, 其中两者比例为1∶1时, 能量传递效率最佳, LiGa5O8∶Cr3+的余辉最强。最后在监测LiGa5O8∶Cr3+的余辉718 nm的热释曲线中呈现了明显的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的热释峰, 是两者之间存在能量传递的重要证据。该结果阐明了两种长余辉材料间余辉能量传递的可行性, 为改善近红外长余辉材料余辉性能提供了一种有潜力的方法。

采用高温固相法合成SrAl2O4∶Eu,Ho应力发光材料。XRD结果表明, 所合成的样品较纯, 掺杂离子并未改变基质材料的基体结构。将 SrAl2O4∶Eu,Ho(SAOEH)应力发光粉末与树脂混合制备复合应力发光薄膜。光谱结果表明, 薄膜的发光随着厚度的增加而增强; 薄膜的SEM结果表明, SAOEH粉体颗粒均匀分散在树脂中。将应力发光薄膜应用于钢板焊缝处背面, 应力测试结果表明薄膜应力发光先增强后减弱。当薄膜厚度为0.9 mm时, 应力发光最强, 且在焊缝处可得到较高的响应值。此外, 在循环测试的过程中, 应力发光薄膜可对焊板断裂实现实时响应, 结合CCD相机可实现钢板焊缝检测的可视化, 并对缺陷定位。

采用γ射线对SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉荧光材料进行辐照处理, 研究样品经辐照后的长余辉性能。用60Co~γ射线源照射固相合成的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉荧光材料样品, 累积辐照剂量为100 kGy。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计及热释光(TL)光谱仪对辐照前后样品的晶体结构、光吸收特性、余辉及热释光特性进行了研究。结果表明：辐照后样品的晶胞体积减小, 氧空位的浓度增加; 由于辐照使样品中引入更多的缺陷, 其吸收光谱的强度提高。辐照后样品的余辉寿命延长, 余辉光谱强度增加; 热释光强度增加, 且光谱向高温方向偏移, 经计算得到辐照后样品中陷阱能级深度增加0.0039 eV, 表明辐照影响了样品中陷阱能级分布且增加了样品中的深能级陷阱数目。

为了实现超声探伤和应力发光探伤二者结合, 研究了SrAl2O4∶Eu,Dy(SAOED)/硅橡胶在超声振动下的应力发光性质。薄膜的微观结构表明, SrAl2O4∶Eu, Dy应力发光颗粒被高弹性的硅胶包裹。当超声波作用到薄膜表面时, 超声振动可以促使应力发光颗粒周围的硅橡胶发生各种形变, 从而使被包裹的应力发光颗粒发生有效形变, 产生高效的应力发光。薄膜厚度以及超声频率对SAOED发光薄膜的应力发光有明显的影响。薄膜的超声应力发光强度随着薄膜厚度的增加先增大, 当薄膜的厚度为1 mm时达到最大, 之后随着薄膜厚度的增加而降低。薄膜的超声应力发光强度与超声频率大小成正比, 即使最低频率仅为500 Hz时仍能检测到信号, 说明SrAl2O4∶Eu, Dy/硅橡胶发光薄膜是一种很有应用前途的无损检测传感器。

在600 ℃下用自蔓延高温法制备了SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, RE3+0.012 5 (RE3+=Ce3+, Pr3+, Nd3+, Tb3+, Dy3+), SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, M0.012 5(M=Li+, Be2+, Cd2+, Mn2+, Cu2+, Ag+, Zn2+, Pb2+), SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, Dy3+0.012 5, M0.012 5(M=Mn2+, Cu2+, Ag+, Zn2+)及SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, Dy3+0.012 5, RE3+0. 012 5 (RE3+=Ce3+, Pr3+, Nd3+, Tb3+)四个系列21种掺杂的铝酸锶(SrAl2O4)稀土长余辉发光粉。 反应得到的产物疏松多孔, 有很强发射峰位于514 nm附近, 激发光谱为290～360 nm 的宽带激发峰, Dy3+对余辉时间影响最明显, Tb3+对发光强度影响最大, 组成为SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, Dy3+0.012 5的发光粉的发光强度及余辉时间较好, 掺入锌离子后形成SrAl2O4∶Eu2+0.012 5, Dy3+0.012 5, Zn2+0.012 5可显著提高初始余辉亮度。

SrAl2O4∶Eu2+, Dy3+长余辉发光材料因耐水性差而使其应用受到极大限制。利用快速燃烧法对SrAl2O4∶Eu2+, Dy3+长余辉发光材料进行表面处理，以X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜及荧光光谱等对表面处理前后SrAl2O4∶Eu2+, Dy3+长余辉发光材料进行表征。实验结果表明: 经燃烧法表面处理后的SrAl2O4∶Eu2+, Dy3+长余辉发光材料表面获得了完整而致密的耐水性物质层，可有效提高材料耐水性能。

采用喷雾热解两段法制备了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料, 并利用XRD、SEM、荧光长余辉亮度测试等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光材料的结构、形貌以及发光性能的变化。结果表明: 采用喷雾热解两段法可制备出球形SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料, SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的晶体结构与α-SrAl2O4磷石英晶体结构相同。热解温度、还原温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法, 喷雾热解法制备的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+具有发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。

采用高温固相法在还原气氛中合成Sr1-xBaxAl2O4∶Eu2+荧光材料。XRD显示, 当钡掺杂量x<0.4时, 对应样品主要为单斜SrAl2O4晶体结构; 当x≥0.4时, 对应样品主要为简单六方BaAl2O4晶体结构。在360 nm激发下, 样品的发射光谱随x的增加由单一的绿光发射(λmax=516 nm)逐渐转变为蓝绿光双发射( λmax1=441 nm, λmax2=486 nm)。在Eu2+摩尔分数为0.29%时, 双发射峰强度最强; 继续增加Eu2+浓度, 将出现浓度猝灭。研究表明, Sr1-xBaxAl2O4∶Eu2+的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。

根据Dorenbos能级模型的推论, 利用掺杂Yb3+和Er3+对典型的长余辉材料SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+(简称SAO∶ED)的发光特性(发光强度和余辉时间)进行调制。在发光特性分析中, 发展并使用了一种简便易行的解析模型, 而不是常用的多项e指数衰减函数的经验模型。研究发现, 正如Dorenbos所预言的, Yb3+掺杂确实能够提高SAO∶ED的发光强度; 但进一步研究发现, Yb3+不完全是发光中心, 而是一种辅助激发中心。Er3+掺杂效果也和Dorenbos的预言相同, 即它是一种俘获中心; 但是当Er3+和Yb3+共掺杂时, Er3+却有一种脱俘作用, 使得初始发光强度增强, 衰减常数变小, 但蓄光能力变化不大。