地下鉄に乗っていると、迷子になることがあります。地下鉄の駅には、至る所に光る出口標識があります。これらの光る素材は何でできているのでしょうか？研究によると、 希土類 長残光蛍光体。地下鉄、ショッピングモール、オフィスビルで広く使用されています。出口、防火、避難、避難経路を誘導します。希土類長残光蛍光体は、希土類発光材料です。では、希土類発光材料とは何でしょうか？まず、「希土類」について理解しましょう。周期表には、LaからLuまでの15個のランタノイドが含まれています。さらにイットリウム（Y）とスカンジウム（Sc）を加え、合計17個の希土類元素があります。発光材料には、希土類元素が添加されます。その原子半径と独特の光陰性度により、希土類元素はホスト成分として、または活性剤、増感剤、ドーパントとして機能します。これにより、発光材料において独特の役割を担います。そのため、希土類発光材料または蛍光材料と呼ばれます。
希土類発光材料の応用
農業用光変換フィルムでは、発光材料が太陽光コンバーターとして機能します。これらの材料は、農業用フィルムや温室を製造する際にプラスチックフィルムに添加されます。これにより、光合成に必要な光の質が向上し、光エネルギー効率が向上し、早期成熟と収量増加が促進されます。現在使用されているコンバーターには、主に2つのタイプがあります。有機ユーロピウム（またはサマリウム）錯体またはキレートと、希土類元素活性化赤色光無機蛍光体です。
第二に、軍事用途では希土類発光材料が広く使用されています。
様々なタイプのディスプレイの製造に使用できます。これらのディスプレイは戦闘機や攻撃機に最適です。また、武装ヘリコプターにも最適です。これにより、最終製品の機能と性能が大幅に向上します。
希土類蛍光体はX線増感紙にも使用できます。多くの希土類蛍光体がこの用途に適しています。それらは病気の診断と健康の保護において重要な役割を果たしています。
希土類発光材料開発の現状
希土類発光材料には主に以下のものがあります。
三色蛍光体、LED蛍光体、そして長残光蛍光体。その用途は屋内照明をはるかに超えて拡大し、街路照明、広場照明、景観照明などに利用されています。また、様々な特殊用途照明にも応用されています。さらに、スマートフォン、パソコン、テレビなどのハイエンドディスプレイにも使用されています。
希土類発光材料の製造方法
研削装置
研削装置 希土類発光材料の改良には、粉砕が不可欠です。製造工程では、原料を適切なサイズに粉砕することがよくあります。これにより、表面積と材料の活性が向上します。ボールミルは、媒体による衝撃と粉砕によって粉末を精製します。粉砕時間を大幅に短縮し、生産効率を高めます。その結果、粒子サイズはより微細になり、分布もより均一になります。その結果、材料の発光性能が向上します。
ゾルゲル法
ゾルゲル法は、適切なpH下で無機塩を水またはアルコール溶媒に溶解し、均一な溶液を形成する方法です。加水分解またはアルコール分解と凝縮により、ポリマーネットワークゾルが形成されます。このゾルは蛍光体調製の前駆体となり、高温で焼成することで最終製品が得られます。この希土類蛍光体合成法には、いくつかの利点があります。
粒子サイズは小さく、ナノスケールにも達します。
反応活性が高く、合成温度が低い。
粒子サイズを制御でき、均一に分布します。
シンプルなプロセスで製品の純度が高くなります。
優れた発光特性。
固体法
希土類発光ナノ材料の製造には、固体法が一般的に使用されます。
高温固相法では、固体材料を均一に混合し、高温炉で焼成して製品を形成します。この方法では、表面欠陥が少なく、結晶品質の良好なサンプルが得られます。
得られた材料は強い発光性を有し、大量生産に適しています。しかし、合成温度が高く、焼結時間が長く、粒子サイズが大きく、分布が不均一で、発光効率が低いといった欠点もあります。
希土類材料の特性は結晶構造と欠陥に依存します。希土類反応粒子が小さいほど表面積が大きくなり、接触面積が増加して固体反応が促進されます。
スプレー熱分解法
噴霧熱分解法では、反応物質をエタノールなどの有機溶媒と混合します。適切なpH条件下で溶液またはコロイドを形成し、これを噴霧装置に添加してエアロゾル状に噴霧します。得られたエアロゾルは高温の熱分解炉に送り込まれ、熱分解または燃焼が起こります。この方法では、粒子径が小さく、球状の固体粒子が生成されます。粒子は均一な粒度分布を持ち、高輝度で優れた発光性能を有します。しかし、この方法はエネルギー消費量が多く、エネルギー効率が低いという欠点があります。
結論
今後、希土類発光材料は高性能、低コスト、そして環境持続可能性という方向へと発展していくでしょう。特に白色LED、フルスペクトル照明、医療診断、農業用照明といった分野では、市場展望は広く、政策支援と技術革新によって産業の高度化と応用の深化がさらに促進されるでしょう。
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