西安铁路职业技术学院官网-学术会议邀请函

稀土长余辉发光材料的发展、发光机理及应用
李沣 刘志宇 黄云翔 史怡
摘要：产品中的每一种材料在其中都发挥着其它材料所无可替代的作用， 长余辉发光材料就
是这众多材料中的一种。它，用量少，但是它长时间发出的余辉，确实很好地解决了许 多看
似不起眼但是实际办起来又很棘手的问题。
关键词：长余辉发光、硫化物、铝酸盐、稀土金属离子、空穴、缺陷能级

1.相关概念
1.1 荧光与磷光
最初的发光分为荧光及磷光两种。荧光是指 在激发时发出的光，磷光是指在
激发停止后发出的光。由于瞬态光谱技术的发展，现在对荧光和磷光不作 严格区
别，荧光和磷光的时间界限已不清楚。但发光总是延迟于激发的，目前从概念上
区分这两 种发光的判据是从激发到发射是否经历了中间过程。发光的衰减规律常
常很复杂，很难用一个反映衰减规 律的参数来表示，所以在应用中就硬性规定当
激发停止时的发光亮度L衰减到L
0
的1 0%时所经历的时间为余辉时间，简称余
辉。一般以持续时间10
-8
s为分界，短于的10
-8
s称为荧光，长于10
-8
s的称
为磷光。
1.2 吸收光谱与激发光谱
吸收光谱是描述吸收系数随入射 光波长变化的谱图。发光材料的吸收光谱主
要决定于材料的基质，激活剂和其他杂质对吸收光谱也有一定 影响。多数情况下，
发光中心是一个复杂的结构，发光材料基质晶格周围的离子对它的性质会产生影响，也可以是由发光材料制备中形成的基质晶格的空位决定。被吸收的光能一部
分辐射发光，其余的 以晶格振动等非辐射方式消耗掉。大多数发光材料主要吸收
带在紫外光谱区。

激 发光谱是指发光材料在不同波长的激发下，该材料的某一发光谱线的发光
强度与激发波长的关系。激发光 谱反映了不同波长的光激发材料的效果。

一个有价值的长余辉发光材料应在可见光与长紫外线区域内有较好的吸收
与激发效果。
1.3 发射光谱与磷光光谱

发射光谱是指在某一特定波长的激发下，所发射的不同波长光的强度 或能量
分布。许多发光材料的发射光谱是连续谱带，由一个或几个峰状的曲线所组成，
这类曲线 可以用正态分布曲线表示。还有一些材料的发射光谱比较窄，甚至呈谱
线状。发射光谱与激发光谱强度、 波长，温度有关。
对于长余辉发光材料，由于实际应用的是切断激发光源后的发光，因此磷光光谱是一个重要的指标。其具体测试方法是先用某一波长的激发光激发材料，然
后关闭激发光，检测 此时的发射光谱，即是磷光光谱。有些材料的磷光光谱与发
射光谱形状相同，有些不同，这是因为某些能 级间的跃迁占优势。
1.4 光通量
光源在单位时间、向周围空间辐射并引起视觉的能 量，称为光通量，即光
源所放射出光能量的速率或光的流行速率，用Φ表示，单位为流明(lm)，它与 光
源的辐射强度有关，还与波长有关。

1.5 光的照度
光照度是 表明物体被照明程度的物理量。光照度与照明光源、被照表面及光
源在空间的位置有关，大小与光源的光 强和光线的入射角的余玄成正比，而与光
源至被照物体表面的距离的平方成反比。光照度可用照度计直接 测量。 光照度
的单位是勒克斯，英文lux的音译，也可写为lx 。被光均匀照射的物体，在1
平方米面积上所得的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。
1.6 发光强度
光源某方向单位立体角内发出的光通量定义为光源在该方向上的发光强 度，
其单位为坎德拉(cd)，用符号I表示。Ｉ=ΦＷ，Ｗ为光源发光范围的立体角，
立体角 是一个锥形角度，用球面来测量，单位为球面度(Sr)。Φ为光源在Ｗ立体
角内所辐射出的总光通量。

1.7 亮度
亮度是光度学量，单位为尼特或坎德拉每平方米 (1nt=1cdm
2
)，表示颜
色的明暗程度。光度学量是生理物理量，不仅与客观 物理量有关，还与人的视觉
有关。亮度表示的是发光体元表面ｄσ在其与法线成θ角的方向上，通过ｄΩ 立
体角的光通量，即B
θ
=dΦ(d
σ
cos
θ
d Ω)，Φ为光通量。
亮度还可以用1931 CIE-XYZ系统的γ坐标表示
780

γ
=k
380
∫
φ< br>(
λ
)y(
λ
)d
φ

φ
(
λ
)
——测试样品的光谱（波长）功率分布；
y(< br>λ
)
——CIE标准色度观察者光谱刺激值函数；也即人眼的光谱视效率函
数。

1.8 长余辉发光材料
长余辉发光是一种光致发光现象，是指在激发光停止照射 后物质仍能够持续
发光的现象。长余辉发光材料简称长余辉材料，又称夜光材料。它是一类吸收太
阳或人工光源所产生的光发出可见光，而且在激发停止后仍可继续发光的物质。
具有利用阳光或灯光储 光，夜晚或在黑暗处发光的特点，是一种储能、节能的发
光材料。长余辉材料不消耗电能，但能把吸收的 自然光储存起来，在较暗的环境
中呈现出明亮可辨的可见光，具有照明功能，可以起到指示照明的作用， 是一种
“绿色”光源材料。尤其是稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的余辉时间可达
12h以上 ，具有白昼蓄光、夜间发射的长期循环蓄光、发光的特点，有着广泛的
应用前景。
1.9 长余辉材料的相关指标
对于长余辉发光材料，有两个重要指标，一个是初始亮度，也就是激发光源
关闭时的亮度值；另一个是余辉时间，也就是发光在人眼可视的亮度范围内持续
的时间。理论上 0.32
mcdm
2
是人眼可视值的百倍，严格地说，这种情况很难实

现，首先要求可视距离非常近，否则要求标志非常大；其次要求人在黑暗中要带
上足够长的时间 才能适应周围环境，辨别出光亮。所以在消防安全领域实际应用
中，各规范，标准组织把0.32
mcdm
2
作为最低发光值。另外，还严格限定了规
定时间内的余辉亮度值，因为对 于长时间显示，至一点尤为重要。由于余辉材料
需要预先激发才能产生余辉，初始亮度和余辉时间强烈依 赖于激发光源种类和强
度，所以又规定了激发强度和激发时间的要求。表1-1列出了不同标准对发光亮
度的要求。
亮度值
(mcdm
2
)

标准
激发照度
lx
激发时间
min
5min 10min
20
8
15
20min
—
3
—
60min
2.8
—
2
德国标准
日本标准
国际海事组织
1000
200

10
4

—
20
—
表1-1

2.长余辉发光材料的发展
2.1从发现到认识


夜明珠可能是历史记载的最早的长余辉发光物体。据史籍记载，早在史前
炎帝神农氏时代已经出 现夜明珠。在古代，夜明珠是一种相当珍贵的宝石，如春
秋战国时期的“垂棘之壁”夜明珠等已被视为“ 天下名护”，其珍贵价值同“和
氏壁”并驾齐驱。晋国曾以“垂棘之壁”夜明珠为诱饵“假道于虞以代编 ”。然
图2-1

而夜明珠真的价值连城吗？从化学本质上讲，夜明珠的主要成 分是萤石，即二氟
化钙，是一种非常常见的矿物，就算其中能发光的不多，其价值也无法与钻石、
红宝石、蓝宝石、祖母绿翡翠等相比，只是在那个人民思想蒙昧的年代，民众把
它奇幻化罢了。
人类对长余辉材料的了解可以追溯到1603年，一位名叫Vencen cino
Casciavolus 的意大利鞋匠，他试图通过加热不同的矿石获得金子，当然他没有
等 到金子，而是得到了能在夜间发红色冷光的石头。现在我们知道这种石头的成
分是BaSO
4< br>，其中含有Bi或者Mn，加热后变成硫化物。
而真正对长余辉材料的研究是从140多年前开 始的。常用的传统长余辉材料
主要是硫化锌和硫化钙荧光体。近年来稀土激活的铝酸盐和硫化物成为长余 辉材
料的主体，代表了长余辉研究开发的发展趋势。
2.2 传统的硫化物长余辉材料 1866年Sidot首先制备出发黄绿光的ZnS:Cu，其后，人们发现了不少以硫
化物为基质 的长余辉材料，传统的长余辉材料主要是碱土金属硫化物（如
CaS:Bi、CaSrS:Bi等）和过 渡元素硫化物（如ZnCdS:Cu、ZnS:Cu等）。其中最
具有代表性的是ZnS:Cu，它是第 一个具有实际应用价值的长余辉材料，曾主要
用于钟表、仪器及特殊军事部门。以硫化物为基质的长余辉 发光材料覆盖了从蓝
光到红光的整个可见光范围，然而它却一直未能得到广泛的应用，原因是硫化物发光材料的化学稳定性差，在紫外光照射或潮湿空气的作用下易分解，变黑，发
光减弱，最后丧失发 光能力。另外，硫化物发光材料余辉时间短，一般只有几十
分钟，不能满足实际的需要，为了提高发光的 亮度和延长发光时间，则需要添加
放射性同位素。这样虽然将余辉时间延长到数小时，但由于使用了放射 性物质，
在材料的处理、回收及废水的处理上要求严格；而且使用过程中还会给人体及环
境造成 危害，这就给它的应用带来了很大的局限性。
2.3 稀土激活的硫化物长余辉材料
近10 多年来，稀土离子的掺杂使硫化物长余辉材料的研究取得较大进步。
2+3+3+
这些硫化物长 余辉材料以稀土离子（主要是Eu）作为激活剂，或添加Dy、Er
等稀土离子或Cu
+ 等非稀土离子作为辅助激活剂。目前报道的主要有：ZnS:Eu
2+
、

< br>CaBaS:Cu
+
,Eu
2+
、CaSrS:Eu
2+,Dy
3+
等。它们的亮度和余辉时间为传统硫化物材料的
几倍，但仍存在传统 硫化物长余辉材料耐候性差、化学性质不稳定的缺点，而且
与后来迅速发展起来的稀土激活的碱土铝酸盐 相比，发光强度低，余辉时间短。
不过稀土激活的硫化物体系的显著特点是发光颜色从蓝到红的多样性， 是目前铝
酸盐等长余辉材料所无法比拟的。
2.4 稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料 除了硫化物之外，稀土激活的碱土铝酸盐是近年来研究最多和应用最广的一
类长余辉材料。早在19 46年，Froelich发现以铝酸盐为基质的发光材料
SrAl
2
O
4< br>:Eu
2+
经过太阳光的照射后，可以发出波长为400—520nm的可见光。19 75
年Бланк报道了MAl
2
O
4
:Eu
2+
(M = Ca、Sr、Ba)的长余辉特性。这引起了人
们极大的兴趣，对长余辉材料的研究 进入了一个新的时代。经过20余年的工艺
改进、发光机理的探讨，1997年前后，Sugimoto 等以Dy
3+
作为辅助激活剂，熔
入SrAl
2
O
4
:Eu
2+
体系，制备了发黄绿光的SrAl
2
O
4
:Eu
2+
，Dy
3+
，获得了特长余辉
的发光，使稀 土激活的碱土铝酸盐长余辉材料的研究又发生了一次巨大飞跃。由
于其优越的性能，大大拓展了长余辉材 料的应用范围，成为储能、节能材料研究
的新亮点。目前，稀土激活的碱土铝酸盐长余辉材料是开发最成 功的，并占据着
新一代长余辉材料的主流地位。
与传统的硫化物长余辉材料相比，铝酸盐长余辉材料具有以下优点：
1、发光效率高；
2、余辉时间长，其发光亮度衰减到人眼可以辨认的水平的时间最长差长超
过2000min；
3、化学性质稳定(耐酸、耐碱、耐候、耐辐射)，抗氧化性强，可以在空气
中和某些特殊环境 中长期使用
4、无放射性污染，在硫化物体系中需要添加放射性元素提高材料的发光强
度和延 长其余辉时间，对人体和环境有危害，而在铝酸盐体系中这是不需要的。
但铝酸盐长余辉材料也具有如 下缺点：发光颜色单调，发射光谱主要集中在
440—520nm范围之间；遇水不稳定。
2.5 稀土激活的硅酸盐长余辉材料
由于以硅酸盐为基质的发光材料具有良好的化学和热稳定性，而原料SiO
2

价廉、易得，长期以来受人们重视，广泛应用于照明及显示领域，但这些材料都
是短余辉的。1 975年日本首先开发出硅酸盐长余辉材料Zn
2
SiO
4
:Mn,As， 其余辉
时间为30min。针对铝酸盐体系长余辉材料的耐水性差，耐化学物质稳定性差，
原料 要求纯度高且成本较高，发光颜色单调的缺点，从90年代初我国开始自主
研发硅酸盐体系的长余辉材料 。以开发出数种耐水性强，余辉性能良好，发光颜
色多样的硅酸盐体系的长余辉材料，其中Eu、Dy激 活的焦硅酸盐蓝色发光材料
性能优于Eu、Nd激活的铝酸盐蓝色材料。
硅酸盐系列长余辉材料有下列特点：
1、化学性质稳定，尤其是耐水性好。
2、在发光陶瓷方面的应用性能明显优于铝酸盐材料。
但是，目前硅酸盐体系长余辉材料的发 光性能还未到达铝酸盐材料的水平，
这还仅是一个很有潜力的研究方向。从整体看，稀土激活的碱土铝酸 盐的余辉特
性最为优越，在长余辉材料的研究、开发、应用中占据主导地位。

3.长余辉发光材料的发光机理
目前研究最广泛、发光性能最好的一类长余辉发光材料是Eu
2+
激活的铝酸盐
材料，主要加入三价稀土离子（RE
3+
）作为形成长余辉的离子。对于这类材料主
要有两种发光模型。
3.1 空穴转移模型
对于一般的发光材料存在着两个能带——充满了电子的价带和的电子可在
其中自 由运动的导带，各带之间由一定的间隔分开，即禁戒的能量区带（禁带）。
在晶格中引入杂质（激活剂） 以及在晶格中存在着杂质或缺陷，这就为形成一些
分布在禁带中的能级提供了条件。
发光的“施主-受主”模型：
如图3-1，在光激发而形成电子与空穴之
后，对于能 级A
1
来说最大可能是从价带俘获空
穴，而对于能级A
2
来说是从导 带俘获电子，由
于电子从能级A
2
到能级A
1
的跃迁产生发光。这< br>图3-1
种模型被称为“施主-受主”模型。

以Eu
2+
激活的MAl
2
O
4
:Eu
2+
,RE
3 +
（M=碱
土金属元素，RE=稀土元素）为代表的新型
长余辉发光材料的空穴转移机 理如图3-2
所示。由于Eu
2+
和RE
3+
的引入，在晶体点
阵中产生缺陷，便有了深浅不同的局部能
级。首先，发光体受紫外光或太阳光照射
时， 发光中心Eu
2+
的基态4f
7
（
8
S）电子吸
收光子向激发态4f
6
5d
1
跃迁（1）,在4f轨
图3-2 道上就产生了一个电子空位（即空穴），当电子重新跃回到基态与空穴结合时，
便产生了发光（2） 。处于价带中的电子可以从环境中获得能量并填补4f轨道上
的空穴，同时在价带上产生新空穴，该过程 相当于空穴转移到价带且导致Eu
2+
变
为Eu
+
（3）。价带 中的空穴在价带中迁移，然后被RE
3+
的缺陷能带俘获使RE
3+
转
变为RE
4+
(4)。随着时间的延长和热扰动，被RE
3+
俘获的空穴从 环境中获得足够的
能量重新回到价带（5）。回到价带中的空穴继续迁移，当靠近Eu
+
的局域能级时
又会被Eu
+
俘获并与4f
6
5d
1
组态的电子复合而释放出光子形成余辉（6）。空穴转
移模型认为，RE
3+
的作用 就是俘获价带中的空穴，改变空穴的数量和浓度，然后
随时间的延长和热扰动放出空穴，使发光中心重新 俘获空穴，与电子复合发光，
从而延长余辉时间和加强余辉强度。
对于长余辉材料，缺陷能级 的深度十分重要，能级较浅，电子在室温时容易
从陷阱中热致逃逸出来，从而导致余辉是时间过短或观察 不到长余辉；能级较深，
则室温下从陷阱中逃逸出的电子数量较少或不存在，同样不利于长余辉现象的产
生。
虽然通过实验已经验证了价带中空穴的存在，但是此机理目前仍没有被确
认，对 于空穴转移模型，人们提出质疑：Eu存在与否尚无定论，镧系元素的三
价离子态比较稳定，所以在普通 可见光源的激发下生成四价离子是很困难的，而
且还没有证据说明在基质中存在Eu
+
和Er
4+
、Ho
4+
、Dy
4+
等异常价态离子。

+
3.2 位移坐标模型
针对空穴转移模型 的缺陷，借助于位移坐标模型，解释长余辉现象的可能机

理——热释光机理模型被提了出 来。
如图3-3所示，A是Eu
2+
的基态，B
是Eu
2+
的激发态，C是缺陷能级，位于A
和B之间 。由于这种缺陷能级主要是由固
定的稀土离子的加入，取代M
2+
（如 Sr
2+
）
使晶格畸变而产生，它是俘获电子的陷阱。
当电子受激发从基态跃迁到激发态后 （1）,
图3-3
有一部分电子跃迁回低能级产生发光（2），
另一部分电子通过弛 豫过程（即被激发电子向低能态跃迁的过程）储存在缺陷能
级C中（3）。当缺陷能级中的电子吸收能量 时，重新受到激发回到激发态能级B，
然后跃迁回基态A而发光，这个就是产生的余辉。其余辉的长度与 缺陷能级中存
储的电子的数量及吸收的能量有关，缺陷能级中的电子数量多，则余辉时间长；
吸 收的能量多，使得电子容易克服缺陷能级与激发能级之间的能量间隔（E
T
），
从而产 生持续发光的现象。但并非吸收能量的持续增加就会使长余辉时间延长，
假如能量过大，电子在很短时间 内全部返回激发态能级，那样只能看到一瞬间较
强的亮光，并不有利于余辉时间的延长；反之，吸收的能 量过少，不足以使电子
返回激发态能级，同样也观察不到长余辉现象。余辉持续时间的长短决定于缺陷< br>能级中电子的数量和它们返回激发态能级的速率；余辉的强度则取决于缺陷能级
中电子在单位时间 内返回的速率。

3.3 长余辉发光机理的探讨
长余辉发光机理十分复 杂，又缺乏直接的实验手段进行测量，因此，稀土掺
杂长余辉发光材料的发光机理还不十分清楚。上述模 型只是在一定程度上帮助解
释一些实验现象。在以上各种发光模型的基础上，我们提出一种普遍认可的稀 土
掺杂长余辉发光材料的发光机理。

稀土离子在晶格中占据一定的晶格位置，而 由于不同离子的价态、半径不同，
是晶格发生畸变，从而产生缺陷能级。因为激活剂的离子彼此相距很远 ，这些能
带不会扩大到整个晶体，而只是局部的起作用。激活剂掺入后，可以在近代中形
成一些 局部能级（或称杂质能级），这些能级位于导带下面，对在导带中运动的

电子起势阱作用 。图
3-4
为稀土长余辉发光材料的能级模型。

图3-4

靠近导带的陷阱能级是由于晶格的畸变，特别是激活剂的引进产生的。进入
导带的电子有可 能落入陷阱能级，它们可以在这些陷阱能级中停留相当长时间，
只有在外界能量的作用下（多半是热运动 下）才能获释。电子在陷阱能级中停留
的时间由能级的深浅决定。合适的陷阱深度对于长余辉发光材料十 分重要。

在光子激发下，电子从激活剂基态能级跃迁到激发态能级（跃迁１），如果电子直接返回到基态能级即产生瞬时发光现象（跃迁２），这就是荧光发射；除
此之外，光激发还会 使一部分电子跃迁到导带上（跃迁３），并被限制在陷阱能
级中（跃迁４）。这些电子在得到必需的能量 后会从陷阱能级中释放出来（跃迁
５），这时电子或者重新被陷阱所俘获（跃迁６），或者与发光中心复 合发光（跃
迁２），这即引起长时间发光，也就是余辉。

余辉时间长短与储存在 陷阱能级之中的电子数量、陷阱深度及吸收的能量
（内能）有关一般来说，陷阱能级之中的电子数量越多 ，余辉时间越长。而一个
合适的温度与适当的陷阱深度可以控制陷阱能级中电子返回激发态能级的速率，
保证余辉时间与亮度。

借助这一模型可以解释不同稀土离子对余辉的影响。不同 稀土离子由于其原
子序数、离子半径、电负性等性质的微小差别，使它们取代基质离子后，产生的
陷阱能级位置是不同的。因此在相同条件下，它们余辉性质也不同。

由于稀土离子间可 发生有效的能量传递，敏化剂能级中的电子通过弛豫过程

将能量传递给激活子，从而导致 激活剂离子的持续发射，而看不到敏化剂离子发
的光。

4.稀土长余辉发光材料的特点
稀土元素+3价离子除了La
3+
和L u
3+
为
f
0
和
f
14
外，其他元素的4 f电子可在7
个4f轨道上任意排布，从而产生多种光谱项和能级，再加上可能的4f-5d跃迁、电荷跃迁,+2与+4等异常价态的稀土离子的光谱;稀土元素离子的电子能级和谱
线要比普通的元 素丰富得多，可以吸收或发射从紫外光、可见光到红外光区多种
波长的电磁辐射，可以用于制备多种发光 材料。
多数发光材料的光谱特征与相应的成为发光中心的稀土离子光谱特征类似，
因此， 我们可以根据稀土离子的光谱特征来推测化合物的光谱特征。
但是实际制备过程中，长余辉发光材 料的性质与基质晶格、参杂离子、共掺
离子、制备条件等诸多因素有关。基质晶格的对称性、键性和激活 离子的半径、
电负性、外层电子云分布等都对材料的发光性能有着重要影响。掺杂离子是否进
入 晶格，以何种方式替代基质阳离子，是以电荷补偿的方式，还是以缺陷补偿的
方式。造成的缺陷是否能成 为陷阱以及陷阱的深浅等，由稀土掺杂离子与基质晶
格共同决定。它们间存在一定的匹配关系，但是目前 还没有这些因素间确切的定
量关系，还需进一步研究。

5.长余辉发光材料的应用举例
因为长余辉发光材料的一次品为粉末，可以通过粉碎 和过筛获得各种粒度范
围的粉末，但是粉末并不是能直接应用，它还需要利用各种技术将其固定到特定< br>的载体上。
5.1塑料工业中的应用
将稀土夜光粉加入到聚甲基丙烯酸甲酯（PMM A）透明塑料中，经过挤压、造
粒、混炼、热压成型后制成稀土光致发光塑料。只需少量夜光粉的加入， 就可使
PMMA塑料具有较长的余辉时间。新型的稀土夜光粉与塑料复合后可制成的材料，
其余 辉的性质随塑料种类的不同而有所不同。目前已经开发成型的品种有丙烯酸

树脂类、聚乙 烯类、聚苯乙烯类、聚丙烯类、聚碳酸酯类、
聚氨酯类、聚甲醛类等发光塑料，其用途也是相当广泛。< br>此工艺可以制作成各种发光招牌或发光贴膜等，可广泛应
用于交通、消防、船舶、路标指示牌以及 公共场所的警示
牌等（如图5-1），也可以用作夜晚的装饰。
现在有的商家用夜光塑料来制 作招牌，这样的招牌白
天吸收光能储能，晚上发出亮度足够的夜光，这样既达到
了广告的目的， 又节省了不少电费开支。在风景名胜区，
一般各景点之间往往相距很远，为了一个警示牌而铺上电
线就显得非常麻烦，在这种情况下，加入长余辉发光材料
而制成的警示标志就弥补了采用光电照明的不 足。同样的
道理，塑料发光标志也可用于在电影院、办公大楼、购物
中心、地铁站的大型公共场 所在紧急情况下的人员疏散。
比如，在美国911事件发生时，夜光材料制成的发光标志
及指示 系统在人员的疏散过程中就起到了重要的作用。

图5-1
5.2涂料工业中的应用
将新型稀土夜光粉与树脂、助剂以及溶剂等混合反应后可以制成发光涂料或
发光漆，如水性丙烯 酸类发光涂料，聚氨酯夜光公路行车道漆，丙烯酸发光金属
漆等。这些发光涂料可以用于安全标识、防伪 、室内装潢、广告招牌、工艺美术
等行业领域，还可以用于道路刻线，停车场和地铁的标识线以及机床、 机器设备、
汽车、工具、建筑机械等的表面显示，用于消防标志尤其引人注目。
5.3玻璃、陶瓷工业中的应用
在工业上，用各种方法制
得的高性能发光玻璃，是一 种
节能的“绿色”材料，可以广
泛应用于军事、民用领域。比
如器皿玻璃、艺术玻璃、 建筑
玻璃、灯具玻璃和橱窗广告，
图5-2
以及指示标志、玻璃仪表盘、隐蔽照明和 应急照明中，都能看到长余辉发光玻璃

的身影。
将基础釉粉末、发光粉及少量 添加剂经过充分的混合后施于陶瓷表面，经过
煅烧，可以在制品表面得到发光釉，可用于内墙艺术瓷砖、 标识地砖、日用瓷质
或玻璃器皿等。（图5-2，为夜光陶瓷在白天与夜间的对照。）
5.4纺织工业中的应用
长余辉发光材料在纺织工业中的应用，主要是用来生产一些需要有夜间指示
图5-3
作用的服饰，其中以制服最为常见。比如：消防服（图5-3 中）、各种不同的夜
光背心。当 然也会为了满足某些时尚人士的需要而生产一些普通的夜光服。（图
5-3右。）
5.5长余辉材料在生活中的其它应用
长余辉材料其实已广泛应用于生活，许多物品上都出现 了它的身影。过去的
夜光手表和汽车、飞机等的仪表中的夜光部分，都是添加了含有镭等放射元素的硫化物，利用镭等的放射性来激活硫化物发光。这种仪表在夜间虽然亮度比较大，
而且可以持续相当 长的时间，但是随着人们普遍认识到放射的危害性，这些材料
逐步被无放射性的新型长余辉材料取代了。
又如，当你夜晚伸手不见五指之时，开关上那一小点夜光塑料就会帮你大忙。

6.展望未来

图5-4
经历了上百年的发展，长余辉材料已自成体系，它 以其自身独特的“魅力”在
各个领域崭露头角，并且显现出广阔的应用发展前景。

目前，针对这方面的研究十分活跃。但是，在其研究和应用中还存在着很多
的问题有待解决。对长余 辉材料发光的机制研究还不充分；基质材料和激活离子
比较单一；发光颜色单调，以绿色为主，缺少蓝色 ，尤其缺少红色品种；如何用
软化学合成的方法取代高温固相反应法也是亟待解决的问题……
有人预言长余辉材料有望应用于储能显示材料、太阳能光电转化材料、光电
子信息材料等方面。相信通过 控制材料的组成、结构，改进制备工艺，长余辉材
料一定会在更多的高新领域获得更广泛的应用。

参考书目及相关链接:
张太中 张俊英 《无机光致发光材料及应用》 北京：化学工业出版社 2005
肖志国 《蓄光型发光材料及其制品》 北京：化学工业出版社 2002
李建宇 《稀土发光材料及其应用》 2003年10月第一版
周馨我 《功能材料学》 北京理工大学出版社，2002.3
徐叙
瑢
苏勉曾 《发光学与发光材料》 化学工业出版社 2004.10
张希艳 卢立平 《稀土发光材料》 国防工业出版社 2005.3
http:
http: 2007-1-24