CN115583792B - 一种可协调发光变色玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可协调发光变色玻璃，包括按以下摩尔百分比的原料：ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：0.1～5％、Sb2O3：1％。本发明中制备的玻璃透明介质，在365nm激发下，随着MnO掺杂浓度的增加，玻璃的发光颜色从黄光变成了红光，通过半导体绿色激光辐照能够引起明显的变色效应，且能通过热辅助进行漂白，在激光玻璃、防伪、光存储方面展示出潜在的应用。
Description
技术领域
本发明属于光学玻璃制备技术领域，具体涉及一种可协调发光变色玻璃及其制备方法和应用。
技术背景
光致变色玻璃是指在紫外线或者可见光的照射下，可产生可见光区域的光吸收，使玻璃透光度降低或者产生颜色变化。通过可控的微区激光辐照，在玻璃中写入各种光学图案。此外，将发光中心离子耦合在同一变色玻璃中，如镧系元素，贵金属离子(Au、Ag等)，以及Mn2+等。然而，在透明介质中可协调发光颜色一直备受关注，此外，具有光谱可协调、玻璃受激光辐照颜色发生改变等独特光学性能的透明玻璃介质，在光学防伪、光开光、光学信息存储、光电探测器、显示器和激光应用方面展示出巨大的应用潜力。
当前玻璃、陶瓷市场应用较为广泛的荧光防伪材料大多数只能实现单一荧光防伪功能，在防伪领域，这一类材料是极易被破译仿冒，这就导致市场上容易出现大批量的仿冒产品。为了克服上述的荧光防伪材料易被破译仿冒的缺陷，发明人做了大量光致变玻璃研究，最终提出一种可协调发光变色玻璃。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可协调发光变色玻璃及其制备方法和应用。
为了解决上述技术问题并达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可协调发光变色玻璃，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：0.1～5％、Sb2O3：1％。
进一步的，所述可协调发光变色玻璃，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：0.25％、Sb2O3：1％。
进一步的，所述可协调发光变色玻璃，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：3％、Sb2O3：1％。
本发明的又一目的在于提供一种可协调发光变色玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、将上述原料按配比称量、混合均匀，在空气气氛的条件下烧结，随后将玻璃液体倒入黄铜模具上面，冷却至室温；
S2、将S1中制备的玻璃通过400℃，保温2小时，用以去除玻璃中的残余应力，提高玻璃的机械强度；
S3、将S2中制得的玻璃进行打磨抛光，制备得到具有光致变色效应的玻璃；
通过光学移动平台，控制激光辐照时间、激光的行走路径。同时，玻璃在365nm光源激发下，随着MnO浓度增加，玻璃发射出从黄光到红光。玻璃的透过光谱利用装有积分球的分光光度计(U-4100)测得。
进一步的，所述S1中通过加热至1350℃的高温箱式炉烧结30分钟；
本发明的有益效果是：
本发明中制备的玻璃透明介质，在365nm激发下，随着MnO掺杂浓度的增加，玻璃的发光颜色从黄光变成了红光，通过半导体绿色激光辐照能够引起明显的变色效应，且通能热辅助能够漂白，可协调的发光颜色能够增加防伪安全性能，其次，透明玻璃介质有望实现多维度光学信息存储。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1随着不同浓度MnO掺杂的发射光谱；
图2是本发明实施例2玻璃在532nm激光辐照前、辐照后以及褪色后的照片；
图3是本发明实施例3掺杂3％MnO的玻璃在激光辐照前后透过光谱；
图4是本发明掺杂0.25％MnO后，玻璃在激光辐照前后的发射光谱；
图5是本发明掺杂3％MnO后，玻璃在激光辐照前后的发射光谱。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
实施例1
一种可协调发光变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备混合物：按摩尔比例的ZnO：15％、Ga2O3：10％、SiO2：50％、Li2CO3：20％、MnO：0.25％、Sb2O3：1％，称量研磨充分后置于陶瓷坩埚中备用；
(2)将高温箱式炉升温1350℃；
(3)将装有混合物Ⅰ的坩埚加坩埚盖后放入高温箱式炉充分烧结30分钟；
(4)将烧结完成的熔融液直接用坩埚从高温箱式炉中取出倒于铜模上并迅速盖上铜模盖淬冷形成前驱体玻璃；
(5)将前驱玻璃放入马弗炉中随炉升温至400℃并保温2小时热处理形成玻璃陶瓷，以去除玻璃中的残余应力。
本实施例1中通过在玻璃中掺杂0.25％MnO，通过图1可知，玻璃发射出黄色的发光，随着掺杂浓度的增加，玻璃的发光颜色逐渐变为纯红光发射，因此，通过MnO掺杂浓度变化可实现发光颜色的可调。
实施例2
一种可协调发光变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备混合物：按摩尔比例的ZnO：15％、Ga2O3：10％、SiO2：50％、Li2CO3：20％、MnO：3％、Sb2O3：1％，称量研磨充分后置于陶瓷坩埚中备用；
(2)将高温箱式炉升温1350℃；
(3)将装有混合物的坩埚加坩埚盖后放入高温箱式炉充分烧结30分钟；
(4)将烧结完成的熔融液直接用坩埚从高温箱式炉中取出倒于铜模上并迅速盖上铜模盖淬冷形成前驱体玻璃；
(5)将前驱玻璃放入马弗炉中随炉升温至400℃并保温2小时热处理形成玻璃陶瓷，以去除玻璃中的残余应力；
(6)通过光学移动平台控制辐照时间、辐照区域，固定532nm激光器光源辐照玻璃。
本实施例2中玻璃掺杂浓度为3％MnO，如图2所示，透明的玻璃介质在激光辐照区域明显展现的明显变色效应。并且通过热辅助能够实现变色区域的漂白。展现出一个可逆的变色效应，应用光存储领域，克服光栅衍射极限，将激光束聚焦的特别小，如纳米级的衍射束，通过玻璃的信息存储容量得到提高。
实施例3
一种可协调发光变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备混合物：按摩尔比例的ZnO：13％、Ga2O3：14％、SiO2：56％、Li2CO3：18％、MnO：0.25％、Sb2O3：1％，称量研磨充分后置于陶瓷坩埚中备用；
(2)将高温箱式炉升温1350℃；
(3)将装有混合物Ⅰ的坩埚加坩埚盖后放入高温箱式炉充分烧结30分钟；
(4)将烧结完成的熔融液直接用坩埚从高温箱式炉中取出倒于铜模上并迅速盖上铜模盖淬冷形成前驱体玻璃；
(5)将前驱玻璃放入马弗炉中随炉升温至400℃并保温2小时热处理形成玻璃陶瓷，以去除玻璃中的残余应力。
本实施例3中通过在玻璃中掺杂0.25％MnO，通过图4可知，玻璃发射出黄色的发光，且通过光致变色效应可调控黄色发光的强度，因此，激光辐区域的发光强度降低。
实施例4
一种可协调发光变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备混合物：按摩尔比例的ZnO：13％、Ga2O3：14％、SiO2：56％、Li2CO3：18％、MnO：3％、Sb2O3：1％，称量研磨充分后置于陶瓷坩埚中备用；
(2)将高温箱式炉升温1350℃；
(3)将装有混合物的坩埚加坩埚盖后放入高温箱式炉充分烧结30分钟；
(4)将烧结完成的熔融液直接用坩埚从高温箱式炉中取出倒于铜模上并迅速盖上铜模盖淬冷形成前驱体玻璃；
(5)将前驱玻璃放入马弗炉中随炉升温至400℃并保温2小时热处理形成玻璃陶瓷，以去除玻璃中的残余应力。
(6)通过光学移动平台控制辐照时间、辐照区域，固定532nm激光辐照6分钟。且通过光谱仪器(F7000)和(U4100)测得变色前后的发射光谱和透过光谱。
本实施例4中玻璃掺杂浓度为3％MnO，激光辐照6分钟，通过光谱表征，如图3和图5所示，透明玻璃在激光辐照后，玻璃的透过光谱明显的下降，并且，光致变色后的玻璃发光强度也降低。通过变色调控发光强度，进一步增加光学防伪的安全性能、光信息存储容量和信息读出能力。
综上所述，本申请的可协调发光变色玻璃运用于防伪能力、光存储能力比现有技术中的其他材料更有优势，主要在于发光可随着MnO浓度的增加，可协调其发光颜色，其次通过聚焦激光辐照透明玻璃可实现信息的存储，其玻璃的透明性还有望实现多维度光学存储。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种可协调发光变色玻璃，其特征在于，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：0.1～5％、Sb2O3：1％。
2.根据权利要求1所述可协调发光变色玻璃，其特征在于，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：0.25％、Sb2O3：1％。
3.根据权利要求1所述可协调发光变色玻璃，其特征在于，包括按以下摩尔百分比的原料：
ZnO：10～20％、Ga2O3：5～15％、SiO2：45～60％、Li2CO3：15～25％、MnO：3％、Sb2O3：1％。
4.制备权利要求1的可协调发光变色玻璃的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、将权利要求1所述原料按配比称量、混合均匀，在空气气氛的条件下烧结，随后将玻璃液体倒入黄铜模具上面，冷却至室温；
S2、将S1中制备的玻璃通过400℃，保温2小时，用以去除玻璃中的残余应力，提高玻璃的机械强度；
S3、将S2中制得的玻璃进行打磨抛光，制备得到具有光致变色效应的玻璃。
5.根据权利要求4所述一种可协调发光变色玻璃的制备方法，其特征在于，所述S1中通过加热至1350℃的高温箱式炉烧结30分钟。
6.权利要求1所述的可协调发光变色玻璃在光存储中的应用。
7.权利要求1所述的可协调发光变色玻璃在防伪中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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