蓄能发光陶瓷釉料研发分析

梁耀龙

摘要：蓄能性发光陶瓷釉料在遇到可见光等一系列光源时，能够将光源的光能积蓄起来，在光源撤离且面对黑暗时，蓄能性发光陶瓷釉料便可以通过缓慢释放积蓄的光能来生成荧光现象。本文通过对蓄能性发光陶瓷釉料展开分析，并结合实际对陶瓷釉料的研发提出个人看法，希望为关注蓄能性发光陶瓷釉料的人群带来参考。

关键词：蓄能发光;陶瓷釉料;釉料研发

引言：

蓄光材料可以在军事、交通等各个行业中应用。在紧急避险时，蓄光材料更是能够通过荧光来为人们提供前进的方向。通过将蓄光材料应用在陶瓷釉料的研发中，则能够在节约电能的同时提高装饰美观性。因此，有必要对蓄光陶瓷釉料进行研究。

一、陶瓷釉料分析

陶瓷釉料是生产制造陶瓷产品的重要材料，高端陶瓷釉料能够大幅提高陶瓷产品的美观性。截止于2021年，我国陶瓷矿物原料的年消耗已经达到2.5亿吨，多数日用、卫生陶瓷产品都属于上釉产品，随着陶瓷釉料总体需求的不断增加，陶瓷釉料的产量、品种同样在不断丰富。生产厂家完全可以根据产品特征以及生产需求来制造出具有不同特性的陶瓷釉料，而蓄能发光陶瓷釉料作为兼顾美观性与环保性的陶瓷釉料，得到了人们的广泛关注。

在产业发展过程中，全新材料的出现意味着设计、生产领域的优化，而陶瓷釉料种类的丰富则更是为现代陶艺创作提供了思路，釉料的性能以及艺术气息能够为设计人员提供灵感，对釉料特性的探索成为了吸引人们的关键，陶瓷釉料本身便具有无限潜能，优秀的设计人员甚至在选择釉料时会将多种类型的釉料组合交替使用。不同釉料的特性各有不同，例如锶釉便具有烧成范围宽、温度低的特征，锶釉可以在烧成结束后生成具有光泽的表面。因为锶釉的性能较为优越，所以锶釉是制作无铅釉的优质材料。而且因为锶釉并不会对色料造成不利影响，所以还能够与釉下色剂一同进行使用。施釉可以用来生产低膨胀坯体，一次烧成釉则能够用来制作大型陶瓷，因此要结合陶瓷产品需求的不同来完成对釉料的研发与利用。

二、铝酸锶基发光材料分析

蓄能发光就是在日光以及其他可见光的照射下发光，并且能够在光源撤离后仍然保持一定时间发光状态的物理现象，通过对蓄能发光进行分析，能够有效降低电能消耗。本次研究中使用的发光材料为A公司生产的蓄能发光粉，该发光粉以酸锶为核心基体，具有初始亮度高、余辉久的特征，而且该发光材料没有放射性毒害，能够保证性能稳定。发光粉作为多种铝酸盐成分的混合体，其中包含的结晶并不完全，在大晶体上附着的小晶体更亮，因此小晶体与大晶体存在较为明显的差异性，但是因为铕含量相对较少，所以晶体差异无法在X射線与SEM模型中正常反映出来。

陶瓷釉料所使用的原材料需要按照配方来进行合成，按照配方称取的原材料在混合结束后需要放在熔块炉中进行高温熔化，并在水淬、烘干后制备成为熔块。通过将陶瓷熔块、发光粉以及其他材料称量取出后，需要将材料融入球磨机进行研磨，研磨比例大致为：料∶球∶水=1∶2∶0.6～0.7，当陶瓷釉料与坯体结合后，便可以开展烧制处理。在针对陶瓷釉料进行测试时，可以选择利用X射线衍射仪、能谱分析仪来开展对釉层以及各项参数的测定。

三、蓄光陶瓷釉料发光影响因素分析

（一）陶瓷釉料微观结构与发光原理分析

发光陶瓷釉料的发光材料以结晶体的方式出现，陶瓷釉料结晶体的衍射峰能够与发光粉保持吻合，这意味着釉料在烧制期间，发光材料以及釉料在成分上并没有出现剧烈化学反应。通过针对陶瓷釉料进行显微、能谱分析，同样可以判断发光材料在陶瓷釉料中能够以晶体状态出现，这代表陶瓷釉料的发光源自于铕激活的铝酸锶晶体，陶瓷烧制阶段并不会对发光晶体造成损伤。

经过铕激活后的铝酸锶晶体在吸收到足够能量之后便会发光，这是因为铕在铝酸锶结构中，亚稳态电子将会在外力影响下激发，而当外界能量消失后，被激发的电子就将会重新进入亚稳基态并通过发光的方式来持续发出能量。需要注意的是，铕激活的发光晶体能够随铝酸锶晶体结构变化改变发光强度与余辉持续时间。

（二）釉组成与发光效果的关联

发光粉与陶瓷釉料需要将发光粉标准试样的亮度作为相对亮度的参考。发光粉在与不同材料组成发光釉之后，其亮度存在非常大的差异。而且发光釉的初始亮度相较发光材料将会出现下降，这是因为高温烧制将会初始部分颗粒细腻的发光结晶体会与釉熔体融合。在陶瓷釉料烧制期间，若釉料中的氧化钠含量相对较高，就会影响到釉的发光效果，这是因为钠具有溶剂作用，能够在一定程度上对发光材料晶体结构造成破坏。

氧化铝以及氧化锶含量提高将会强化釉的发光效果，这是因为熔体内部AL+3与SR+2浓度偏低时，发光材料将有可能被熔解，此时AL+3与SR+2便有可能融入熔体。而在AL+3与SR+2浓度增加之后，就能够在一定程度上对发光基体熔解进行制约，进而促进发光效果。与此同时，因为发光釉往往需要加入大量的发光粉，所以当基础釉中存在相对较多的氧化铝与氧化锶时，则有可能因为失透问题而影响到发光体的正常发光，所以在烧制蓄光陶瓷釉料时，应该注意将氧化铝与氧化锶含量控制在合理范围内。对于发光釉料而言，氧化硼有助于提高釉料的初始亮度以及余辉持续时间，所以还可以适当加入氧化硼来保证陶瓷釉料的烧制效果。通过针对多种不同的釉料配方进行对比，需要从发光强度、成本、余辉等各个因素出发来决定釉料配方，找出性价比相对较高的釉料配比方式，进而保证陶瓷釉料的烧制效果。

（三）釉料烧成条件对发光的影响

陶瓷釉料在烧成条件发生改变后，发光效果往往存在非常大的差异性，当烧成温度相对较低时，烧制成的釉面相对比较暗淡，而且釉料组分将会遮盖发光，并影响到发光质量。在烧成温度相对较高时，发光材料将会被破坏，此时的发光材料很难呈现出应有的发光效果。需要注意的是，在烧制陶瓷釉料期间，快速烧成能够在一定程度上提高发光釉的发光质量。对于陶瓷釉料而言，不仅烧成温度、升温速度会对发光质量造成影响，烧成气氛同样会影响到发光效果，在氧化气氛下烧制的陶瓷釉料，将会因为氧化作用而导致部分发光材料中的铕元素转变成为三价铕，而三价铕则无法在铝酸锶基体中正常发光。通过对烧成温度进行控制，能够有效提高陶瓷釉料的发光效果。

四、蓄光陶瓷釉料研发

蓄光陶瓷釉料作为环保装饰材料，不仅颜色、种类繁多，其适用范围同样非常广泛，合理利用蓄光陶瓷进行装饰，能够通过美丽的发光效果来营造出良好的环境氛围。在研发蓄光陶瓷釉料时，可以选择利用三次设计（系统、参数、容差设计）的田口方法来保证研发效果。这种设计模式的主要优势在于成本控制，在不提高成本的同时，有效缩短蓄光陶瓷釉料的研发周期，进而实现对设计工作的整体优化。田口方法其本质就是一种稳健设计（健壮性设计）模式，田口方法设计出的系统性能对制造期间的波动变化并不敏感，即便零部件在持续使用中将会逐渐老化，但是系统在使用寿命内依然能够正常运转。因此田口方法能够从根本对产品质量进行优化，例如田口方法来优化设计蓄光陶瓷釉料，能够促使蓄光陶瓷釉料大批量生产变得更加稳定。

（一）蓄光陶瓷釉料制造工艺设计

在利用田口方法对釉料制造工艺进行分析之前，需要保证蓄光陶瓷釉料在满足较为基础的发光能力的同时，釉料内部不存在铁、一氧化碳等能够导致发光粉淬灭的元素。在研发蓄光陶瓷釉料的过程中，陶瓷外观以及初始亮度是需要优化设计的主要质量特性，陶瓷外观可以结合瓷砖外观要求来进行综合分析。蓄光陶瓷釉料的发光指标为初始亮度以及余辉衰减时间，但是因为余辉检测非常耗时，因此需要在满足日常夜晚余辉衰减的情况下重点对初始亮度进行考察。需要注意的是，因为蓄光陶瓷釉料在炉内不同的位置处所面对的烧制温度存在差异性，所以应该注意对误差的控制。蓄光陶瓷釉料的试样外观能够呈现出望大特性，在初始亮度符合余辉衰减时间后，同样能够表现出望大特性。由于样品只有同时满足一定条件才能够保证样品合格，所以初始亮度与余辉衰减对信噪比有同样的权重。通过将两者的信噪比取绝对值，就可以利用田口方法来处理不同方案外观以及初始亮度的信噪比，通过利用方差分析，能够从多个试样方案中确定最佳蓄光陶瓷釉料制造工艺。在确定制造方案时，要根据方差分析结果来确定显著因素，而不显著因素则要从其他理化性能以及成本角度来进行考量，两种因素明确后方能确定可控的最佳工艺。

（二）田口方案下的蓄光陶瓷釉料制造工艺分析

相较于传统制造工艺而言，田口方案能够针对多种陶瓷制造工艺进行对比并优化。显著因素指的是陶瓷釉料种类以及釉的表层施釉方法，通过田口方案择优选择显著因素，能够有效降低产品质量波动，进而提高产品稳定性。而其他不显著因素则能够在选取时要注意降低制造成本，因此田口方法是一种能够提高设计质量的优质设计方法。

结论：总而言之，蓄能发光陶瓷釉料能够在光源照射中积蓄能量，并在光源消失后發光，因此相较于普通陶瓷釉料具有更强的功能性与美观性，通过对蓄能发光陶瓷釉料进行研究，能够为陶瓷釉料实现节能环保发展提供帮助。相信随着更多人了解蓄能发光陶瓷釉料的优势，蓄能发光陶瓷釉料一定会变得更好。

参考文献：

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