有一种材料自发光

有这样一种材料，它不用电，无需复杂的设备，也非放射性或含荧光物质，但只要让它吸蓄目光、荧光、灯光、紫外光等杂散光10～20分钟后，就可在黑暗中持续发光12小时以上，并可根据实际需要发出红、绿、蓝、黄、紫等多种彩色光。这种神奇的材料就是蓄光型自发光材料，又可称为光致光超长余辉蓄光材料、非放射性蓄光材料、无电源自发光材料等。

　　蓄光型自发光材料是一类吸收了激发光能并储存起来，光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可持续几个甚至十几个小时的发光材料。这种吸收光－储存－再发光，并可无限重复的过程和蓄电池的充电－放电－再充电－再放电的反复重复是相似的，所以称为蓄光型自发光材料。与日趋成熟的光电技术相比，如何实现材料的光一光转换尚是新兴技术，也格外受到人们的关注，因为它更符合节能与环保的需求。

　　早期的自发光材料，可以追溯到居里夫人发现的镭元素，这时的自发光材料可以称之为第一代自发光材料，具有一定的放射性。第二代自发光材料，即传统的硫化物荧光材料，由于其对人体具有一定的毒害性、放射性，以及发光亮度低和持续时间短等缺点，而使其应用领域受到很大的局限。第三代蓄光型自发光材料与前两代自发光材料相比，具有稳定、无毒、无放射性等显著优点，且其发光强度和持续时间是传统自发光材料的30～50倍。

　　蓄光型自发光材料可分为三个种类。一是硫化物系列蓄光型自发光材料。目前依旧有实用价值的材料有：发光颜色为黄绿色的硫化锌一铜系列、发光颜色为蓝色的硫化钙一铋系列、发光颜色为红色的硫化钙一铕系列；二是铝酸盐体系蓄光型自发光材料。具有发光效率高，化学稳定性好的特点。目前达到实用化程度的材料有：发光颜色为蓝紫色的铝酸钙－铕、钕，发光颜色为黄绿色的铝酸锶－铕、镝；三是硅酸盐体系蓄光型自发光材料。这是根据铝酸盐体系蓄光型自发光材料尚存在耐水性稍差，发光色较单一，对原材料纯度要求高，生产成本高等缺点，而开发出来的耐水性好、紫外辐照性稳定、发光色多样、余辉亮度较高、余辉时间较长的新型自发光材料。目前研制的铕、镝激活的焦硅酸盐蓝色材料，其发光性能也优于铕、钕激活的铝酸盐蓝色发光材料。但总体来说，硅酸盐体系的发光性能尚未达到铝酸盐体系的水平，已达到应用水平的只有焦硅酸盐体系，含镁的正硅酸盐性能尚未得到应用。

　　发光材料之所以发光，是因为在合成过程中所形成的晶体的晶格里产生了结构缺陷和杂质缺陷，因而才具有发光性能。结构缺陷是晶格点间产生空位和离子，也称晶格缺陷。由材料的晶格缺陷引起的发光叫做自激活发光；在基质材料中加入某种元素，高温合成过程中，加入元素的离子掺入到基质晶格形成了杂质缺陷。由杂质缺陷引起的发光叫做激活发光。加入的元素叫激活剂，也叫做发光中心。得到实际应用的各类发光材料大多是激活剂型发光材料，而充当激活剂的便是稀土元素。由于稀土材料结构的特点：原子的外层电子具有在光照情况下，从低能级跃迁到高能级，并落入结构电子陷阱，从而蓄光；而在黑暗中电子又可以从高能级恢复到低能级，从而发光。

　　色彩缤纷、无毒无害的自发光材料还可以作为添加剂均匀地分布于各种介质中，制成发光涂料、发光油漆、发光陶瓷、发光工艺品、发光油墨、发光塑料、发光橡胶、发光皮革、发光膜板、发光安全标志、发光纤维、发光纸等产品，在建筑装潢、交通运输、军事领域、消防应急、印刷印染、日常家居生活、低度照明等领域具有广泛的应用空间。它可以使传统产品增添新的功能，提高产品的价值。

　　由于各种公共场所的建筑结构越来越复杂，如何在紧急事故发生时有效疏散人员，成为世界各国安全和技术专家急待解决的问题。由于以电力为主导的疏散系统性能无法确保其稳定性，而自发光材料不需其他能源供应就能够在黑暗中自发光的性质使其能够发挥无可替代的作用。比如，2000年洛阳的大火，由于紧急疏散指示灯在1分钟后便熄灭，导致伤亡人数成倍增加。而2001年的“9·11”事件，由于世贸大厦采用的自发光紧急疏散系统，为人群的疏散逃生指引了方向，大大减少了人员的伤亡。

　　现在，多数发达国家均已通过立法，规定建筑中必须使用新型环保自发光产品。在德国法兰克福机场，法国戴高乐机场，德国电信大楼，欧洲空中客车和美国波音、麦道飞机，英国伦敦地铁等众多建筑和交通设施中，新型自发光材料已经得到广泛应用。

　　自发光材料在用图形符号、文字传达指令信息的道路交通标志中也有重要应用。以蓄光型自发光材料制成的标志，可广泛应用于道路警告标志、禁令标志、指示标志、旅游区标志、道路施工安全等标志，人们在黑暗、多雾、天气恶劣的天气中能够清楚地辨认出，降低交通事故的发生率，使公路交通的引导更便利、周到。甚至可以利用蓄光型自发光材料制成发光水泥直接铺成公路。比如在芬兰就有这样的“夜光公路”。白天，路面吸收阳光和来往车灯的光照储藏能量，夜晚发出光来，显示出道路的各种标志，划分车道和区分路段，不仅为城市的夜景增光添彩，更保证夜间行车的安全。

　　发光纤维作为一种新兴的纤维材料，已经被制成发光绳、发光布等发光制品，目前已经在军队、消防、海上运输、渔业捕捞和日常生活等行业广泛应用。例如海上捕捞业利用鱼类的趋光性，用发光纤维制成渔网、渔绳，可以大大提高捕鱼量，从而获取较高的经济效益和生产效率。

　　自发光材料更可用来装饰人们的生活。用发光陶瓷、发光涂料进行建筑装饰，不仅可以维持夜间的低亮度照明，更可为房间营造出一幅如梦如幻的景色，在自发光材料的点缀下，我们的生活将会更加明亮和多彩。

　　

　　责任编辑　庞　云