JPWO2018070072A1 - 応力発光材料、及び応力発光体、並びに応力発光材料の使用 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)一般式LixNbO3:My(ただし、Mは、LiNbO3の結晶体を構成する一部のLiを置換する希土類金属イオン及び遷移金属イオンから選ばれる少なくとも1種の金属イオン。)で表される非化学量論的組成を有し、x=1-yであって、0.0001≦y≦0.2であること。
(3)一般式LixNbO3:My(ただし、Mは、LiNbO3の結晶体を構成する一部のLiを置換する希土類金属イオン及び遷移金属イオンから選ばれる少なくとも1種の金属イオン。)で表される非化学量論的組成を有し、x>1-yであって、0.0001≦y≦0.2であること。
(4)0.8<x≦3.0であること。
(5)前記金属イオンは、Pr3+であること。
試料の調製は固相合成法によって行った。ニオブ化合物としてNb2O5、リチウム化合物としてLi2CO3、希土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物としてPr2O3を用い、LixNbO3:Pr3+ yのx及びyが目的組成になるよう秤量後、メノウ乳鉢で混合・粉砕した。xは、0.8<x≦3.0の範囲内で調整し、yは、0.0001≦y≦0.2の範囲内で調整した。
上記〔1.応力発光材料の調製〕に従い、LixNbO3:Pr3+ y(x=1, 0≦y≦0.1)の調製を行った。調製した試料は粉末X線回折装置により結晶相の同定を行った。その結果を図1に示す。
前述の〔1.応力発光材料の調製〕に従い、LixNbO3:Pr3+ y(0.95≦x≦1.05, y=0.01)の調製を行った。調製した試料は粉末X線回折装置により結晶相の同定を行った。その結果を図4に示す。
F=面積×応力=μm×μm×ヤング率×ひずみ
であることに鑑みると、力FはpNレベルの力であるため、本実験結果から本実施形態に係る応力発光材料は、pNレベルの力を検知可能であることが分かる。
前述の〔1.応力発光材料の調製〕に従い、LixNbO3:Pr3+ y(1.00≦x≦2.4, y=0.01)の調製を行った。調製した試料は粉末X線回折装置により結晶相の同定を行った。その結果を図8に示す。
次に、上述してきたPr3+以外の金属イオンをドープした際の応力発光について検討を行った。具体的には、Li1.00NbO3:Eu3+ 0.01、Li1.00NbO3:Er3+ 0.01、Li1.00NbO3:Nd3+ 0.01について、先の〔2.LixNbO3:Pr3+ y(x=1, 0≦y≦0.1)の検討〕と同様、焼成試料と樹脂を混合し円柱形の樹脂ペレット(直径:2.5 cm、高さ:1.5 cm)を作成して応力発光体とし、応力発光評価システムにより評価した。測定方法は、樹脂ペレットに対し垂直方向の荷重(1000N)を印加し、その時の発光強度をフォトンセンサで測定した。その結果を図10に示す。
これまで述べてきたように、本実施形態に係る応力発光材料は、極めて小さな応力やひずみに応答して発光を示すものであり、特に、100μst以下の微小ひずみに対しても発光を示す点が特徴的であると言える。
Claims (9)
- LiNbO3の結晶体を構成する一部のLiが、希土類金属イオン及び遷移金属イオンから選ばれる少なくとも1種の金属イオンにより置換された応力発光材料。
- 一般式LixNbO3:My(ただし、Mは、LiNbO3の結晶体を構成する一部のLiを置換する希土類金属イオン及び遷移金属イオンから選ばれる少なくとも1種の金属イオン。)で表される非化学量論的組成を有し、x=1-yであって、0.0001≦y≦0.2であることを特徴とする請求項1に記載の応力発光材料。
- 一般式LixNbO3:My(ただし、Mは、LiNbO3の結晶体を構成する一部のLiを置換する希土類金属イオン及び遷移金属イオンから選ばれる少なくとも1種の金属イオン。)で表される非化学量論的組成を有し、x>1-yであって、0.0001≦y≦0.2であることを特徴とする請求項1に記載の応力発光材料。
- 0.8<x≦3.0であることを特徴とする請求項3に記載の応力発光材料。
- 前記金属イオンは、Pr3+であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の応力発光材料。
- 請求項1〜5いずれか1項に記載の応力発光材料が所定のマトリクス材料中に分散された応力発光体。
- 1000pN以下の力を発光により検出するための請求項1〜5いずれか1項に記載の応力発光材料の使用。
- 100μst以下の微小ひずみを発光により検知するための請求項1〜5いずれか1項に記載の応力発光材料の使用。
- ニオブ化合物と、リチウム化合物と、希土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物とを混合して焼成するLiNbO3を母体材料とした応力発光材料の製造方法であって、ニオブ原子とリチウム原子とのモル比を1:0.8〜3.0とすることを特徴とする応力発光材料の製造方法。
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