荧光物质、复合材料、涂料、油漆、油墨、人造皮肤、处理人造皮肤触觉信息的方法、人造发光皮肤、毛发和装置、电子装置、发光系统、显示系统、柔性发光材料、超声波发光材料、发光方法、复合材料的制备方法以及发光装置的制备方法
阅读：647发布：2021-12-04
专利汇可以提供荧光物质、复合材料、涂料、油漆、油墨、人造皮肤、处理人造皮肤触觉信息的方法、人造发光皮肤、毛发和装置、电子装置、发光系统、显示系统、柔性发光材料、超声波发光材料、发光方法、复合材料的制备方法以及发光装置的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用诸如SrAl2O4：Eu的 荧光 物质和聚酯 树脂 形成的 复合材料 ，所述荧光物质的重量百分数不小于30％。所述复合材料成形为厚度不超过1mm的片状材料，形成应 力 发光材料。 应力 发光材料可用作人造 皮肤 、发光系统、显示系统等。用诸如SrAl2O4：Eu的荧光物质和压电材料形成复合材料，以制备可用外部电 信号 控制发光的发光器件。，下面是荧光物质、复合材料、涂料、油漆、油墨、人造皮肤、处理人造皮肤触觉信息的方法、人造发光皮肤、毛发和装置、电子装置、发光系统、显示系统、柔性发光材料、超声波发光材料、发光方法、复合材料的制备方法以及发光装置的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种荧光物质，其特征在于，它能依据应力的时间-速率变化而发射光。
2.一种荧光物质，其特征在于，其发光强度随着应力的时间-速率变化而 变化。
3.一种荧光物质，其特征在于，所述物质能依据施加或撤去外力的速度而 发射光。
4.一种荧光物质，其特征在于，其发光强度取决于施加或撤去外力的速度。
5.一种复合材料，其特征在于，它能依据应力的时间-速率变化而发射光。
6.一种复合材料，其特征在于，其发光强度随着应力的时间-速率变化而变 化。
7.一种复合材料，其特征在于，所述材料能依据施加或撤去外力的速度而 发射光。
8.一种复合材料，其特征在于，其发光强度取决于施加或撤去外力的速度。
9.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，该复合材料依据应力的时 间-速率变化而发射光。
10.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，复合材料的发光强度随着 应力的时间-速率变化而变化。
11.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，所述复合材料依据施加或 撤去外力的速度而发光。
12.一种包含荧光物质和另一种物质的发光复合材料，其特征在于，复合材 料的发光强度取决于施加或撤去外力的速度。
13.一种荧光物质，其特征在于，只要用手指触摸它就能发光。
14.一种复合材料，其特征在于，只要用手指触摸它就能发光。
15.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，其特征在于，只要用手指 触摸它就能发光。
16.一种荧光物质，其特征在于，当发生弹性振动时它就发光。
17.一种复合材料，其特征在于，当它发生弹性振动时就能发光。
18.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，其特征在于，当发生弹性 振动时它就发光。
19.一种荧光物质，其特征在于，当它处于声波中时就能发光。
20.一种复合材料，其特征在于，当它处于声波中时就能发光。
21.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，其特征在于，当它处于声 波时就能发光。
22.一种荧光物质，其特征在于，当它处于超声波中时就能发光。
23.一种复合材料，其特征在于，当它处于超声波中时就能发光。
24.一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料，其特征在于，当它处于超 声波时就能发光。
25.权利要求9、10、11、12、15、18、21或24所述的复合材料，其特征 在于，所述另一种物质是弹性材料。
26.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质的重量比例 在30％-100％之间。
27.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述弹性材料是有机材料。
28.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述弹性体的杨氏模量在 10MPa以上。
29.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述弹性材料由下述材料 中的至少一种组成；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS树脂、聚碳酸酯(PC)、 聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚缩醛(PA)、聚氨酯树脂、聚酯、 环氧树脂、硅橡胶、含有硅氧烷键的有机硅化合物和有机压电物质。
30.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述弹性体为无机玻璃。
31.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质是以铝、镓或锌作为构成元素之一的氧化物。
32.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质以碱土金属及铝氧化物为基质，并掺杂稀土元素。
33.权利要求32所述的荧光物质，其特征在于，所述稀土元素仅被掺杂了 一种。
34.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质中掺杂了锰及/或钛。
35.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质是SrAl2O4:Eu。
36.权利要求25或26所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质是 SrAl2O4:Eu，所述弹性体是聚酯、丙烯酸树脂或它们的混合物。
37.权利要求9、10、11、12、15、18、21或24所述的复合材料，其特征 在于，具有厚度在1mm以下的片状的形状。
38.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 具有直径在1mm以下的纤维状或线状的形状。
39.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质具有纤维状、海绵状或网状的形状。
40.权利要求39所述的荧光物质，其特征在于，所述荧光物质的构成元素 包含铝、镓或锌。
41.权利要求39所述的荧光物质，其特征在于，所述荧光物质的构成元素 包含铝及硅。
42.权利要求1、2、3、4、13、16、19或22所述的荧光物质，其特征在于， 所述荧光物质由直径100nm以下的微粒构成。
43.权利要求25所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质由粒度不超 过100nm的细颗粒组成。
44.权利要求42所述的荧光物质，其特征在于，所述荧光物质为结晶质。
45.权利要求43所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质为结晶质， 所述弹性体为非晶质。
46.权利要求43所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料整体为凝胶 状。
47.由粒度不超过100nm的细颗粒的荧光物质和弹性材料组成的复合材料的 制备方法，所述复合材料的依据应力的时间-速率变化而发光，所述方法包括如下 步骤：
利用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
48.权利要求9、10、11、12、15、18、21或24所述的复合材料，其特征 在于，所述另一种物质是通过掠夺离子而变形的有机导电性物质。
49.权利要求48所述的复合材料，其特征在于，所述有机导电性物质为杂 芳环导电性高分子。
50.权利要求9、10、11、12、15、18、21或24所述的复合材料，其特征 在于，所述另一种物质是高分子凝胶材料。
51.涂层材料，其特征在于，含有依据应力的时间-速率变化而发射光的荧 光物质。
52.涂料，其特征在于，含有依据应力的时间-速率变化而发射光的荧光物 质。
53.油墨，其特征在于，含有依据应力的时间-速率变化而发射光的荧光物 质。
54.一种人造皮肤，其特征在于，它含有荧光物质，所述荧光物质依据应力 的时间-速率变化而发光。
55.一种人造皮肤，它包含：
由人造皮肤材料制成的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一种 物质组成的复合材料，它随着应力的时间-速率变化而发光，并且置于皮肤层 表面上的每根光学纤维一端。
56.权利要求55所述人造皮肤，其特征在于，所述多根光纤呈二维排列。
57.一种处理人造皮肤触觉信息的方法，所述人造皮肤包括：
由人造皮肤材料制成的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一种 物质组成的复合材料，它随着应力的时间-速率变化而发光，并且置于皮肤层 表面上的每根光学纤维末端，所述步骤包括：
从光纤的位置获取有关物体的触觉信息，所述光纤从另一端发光；和/或 当所述物体接触所述人造皮肤的一个表面时获取发光强度信息。
58.权利要求57所述处理人造皮肤触觉信息的方法，其特征在于，所述多 根光纤呈二维排列。
59.一种人造发光皮肤，其特征在于，植在人造皮肤上的复合材料由荧光 物质组成，或者由荧光物质和另一种物质组成，它们随着应力的时间-速率变 化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
60.一种人造发光毛发，其特征在于采用了由荧光物质组成的复合材料， 或者由荧光物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应力的时间-速 率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
61.一种制造人造发光毛发的方法，所述毛发采用荧光物质或者由荧光 物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应力的时间-速率变化而发 光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维；该方法包括如下步骤：
将一根管子插入含有荧光物质细颗粒的液体或含有荧光物质细颗粒和呈 液态形式的所述另一种物质的液体，然后从管子另一头抽吸，使管子充满液 体，再固化充满在管子中的液体。
62.一种制造人造发光毛发的方法，该方法采用荧光物质或者由荧光物 质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应力的时间-速率变化而发光， 其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维；该方法包括如下步骤：
将导电芯线浸在含有荧光物质细颗粒的电沉积油漆中，或者浸在含有荧 光物质细颗粒和以引入荧光物质细颗粒的所述另一种物质的原料的液体中， 或者浸在含有荧光物质细颗粒和所述另一种物质的液体中，这些物质通过电 泳粘附在芯线表面上。
63.发光元件，其特征在于，含有依据应力的时间—速率变化而发射光的荧 光物质。
64.一种发光装置，它包括：
压电振动器；
与压电振动器相连的荧光物质，它随着压电振动而发光。
65.一种发光装置，它包括：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，它随着 压电振动而发光。
66.一种发光装置，它包含：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，该材料 随着压电振动的幅度和/或频率变化而发光。
67.一种发光装置，它包含：
表面声波器件；
由荧光物质和另一种物质组成并与表面声波器件相连的复合材料，该材 料依据压电振动的幅度和/或频率而发光。
68.一种发光装置，具有压电材料薄膜和荧光物质薄膜的叠加结构，荧 光物质随压电振动发光。
69.一种发光装置，具有叠加下列薄膜的结构：
由压电材料制成的薄膜；
由荧光物质和另一种物质组成的复合材料薄膜，该薄膜随压电振动发光。
70.权利要求68所述的发光元件，其特征在于，所述由压电材料制成的薄 膜和所述由荧光物质制成的薄膜进行外延晶格排列方式而层叠。
71.权利要求69所述的发光元件，其特征在于，具有互相对置、中间夹着 所述由压电材料制成的薄膜的一对电极。
72.权利要求69所述的发光元件，其特征在于，在所述由压电材料制成的 薄膜的一面具有互相对置的一对梳子形状的电极。
73.权利要求72所述的发光元件，其特征在于，具有发光控制用MIS晶体 管，该MIS晶体管的漏极和所述一对梳子形状的电极中的一个通电连接。
74.权利要求69所述的发光元件，其特征在于，所述由压电材料制成的薄 膜与形成于Si基板上的CeO2薄膜进行外延晶格整合。
75.权利要求65、67或69所述的发光元件，其特征在于，所述另一种物质 是弹性体。
76.权利要求73所述的发光元件，其特征在于，所述发光元件形成有源基 体元件之一的单位。
77.权利要求9、10、11、12、15、18、21或24所述的复合材料，其特征 在于，所述另一种物质是压电材料。
78.权利要求77所述的复合材料，其特征在于，由粒子部分和晶粒边界部 分组成，所述粒子部分主要由所述压电材料构成，所述晶粒边界部分主要由所述 荧光物质构成。
79.一种发光器件，它包含以荧光物质和压电材料为主要组分的复合材 料，该复合材料随着应力的时间-速率变化而发光，其特征在于：
复合材料包含一部分主要由压电材料组成的颗粒和一部分主要由荧光物 质组成的颗粒边界；
提供电极以引入外部电信号，在复合材料中引起电致收缩，由此使形成 颗粒边界的荧光物质发射光。
80.权利要求77或78所述的复合材料，其特征在于，所述压电材料具有ABO3 型的钙钛矿型晶体结构。
81.权利要求79所述的发光元件，其特征在于，所述压电材料具有ABO3型 的钙钛矿型晶体结构。
82.权利要求77或78所述的复合材料，其特征在于，所述压电材料为选自 PbTiO3系材料、PbZrO3系材料、Pb(ZrTi)O3系材料、Pb(ZnNb)O3系材料及Pb(MgNb)O3系材料的至少1种以上的材料或它们的固溶材料。
83.权利要求79所述的发光元件，其特征在于，所述压电材料为选自PbTiO3系材料、PbZrO3系材料、Pb(ZrTi)O3系材料、Pb(ZnNb)O3系材料及Pb(MgNb)O3系 材料的至少1种以上的材料或它们的固溶材料。
84.权利要求77或78所述的复合材料，其特征在于，所述压电材料为 Pb(ZrTi)O3系材料，所述荧光物质为SrAl2O4:Eu。
85.权利要求79所述的发光元件，其特征在于，所述压电材料为Pb(ZrTi)O3系材料，所述荧光物质为SrAl2O4:Eu。
86.权利要求77或78所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质是包含 稀土元素的铝酸盐系玻璃相。
87.权利要求79所述的发光元件，其特征在于，所述荧光物质是包含稀土 元素的铝酸盐系玻璃相。
88.权利要求77或78所述的复合材料，其特征在于，所述荧光物质是含有 SrAl2O4:Eu微粒的玻璃相。
89.权利要求79所述的发光元件，其特征在于，所述荧光物质是含有SrAl2O4： Eu微粒的玻璃相。
90.一种制造以荧光物质和压电材料为主要组分的复合材料的方法，所 述复合材料随着应力的时间-速率变化而发光；所述方法包括如下步骤：
熔化至少含有Sr、Al、Eu和形成玻璃的物质的混合物，并立即对熔融态 混合物淬火，产生玻璃相；
研碎玻璃相得到的粉末与压电材料混合，使混合物退火，从玻璃相沉淀 出SrAl2O4:Eu细颗粒。
91.发光元件，其特征在于，具备带有驱动功能的基板，以及以规定配置设 置于所述基板上、包含依据应力的时间-速率变化而发射光的荧光物质的点状物 质。
92.发光元件的制造方法，它是具备带有驱动功能的基板，以及以规定配置 设置于所述基板上、包含依据应力的时间-速率变化而发射光的荧光物质的点状 物质的发光元件的制造方法，其特征在于，用包含所述荧光物质的油墨在所述基 板上进行印刷。
93.权利要求92所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述印刷通过 印刷机进行。
94.权利要求91所述的发光元件，其特征在于，所述点状物质按周期性设 置。
95.权利要求92所述的发光元件的制造方法，其特征在于，所述点状物质 按周期性设置。
96.权利要求91所述的发光元件，其特征在于，上述基板的面内按周期性 埋设了具有驱动功能的元件。
97.权利要求92所述的发光元件的制造方法，其特征在于，上述基板的面 内按周期性埋设了具有驱动功能的元件。
98.权利要求91所述的发光元件，其特征在于，上述基板具有高分子驱动 功能。
99.权利要求92所述的发光元件的制造方法，其特征在于，上述基板具有 高分子驱动功能。
100.弹性发光材料，其特征在于，在基体的二维面内以膜状、液滴状、点 状、杆状、带状或块陶瓷状的形状，设置多种至少含有依据应力的时间-速率变 化而发射光的荧光物质的材料，以弹性连结手段连结而成。
101.超声波发光物质，其特征在于，在500℃以上的温度下，对碱土金属及 铝氧化物的基质中仅掺杂了一种稀土元素的结晶性材料进行还原处理而获得。
102.电子装置，它是具有发光显示部的电子装置，其特征在于，所述发光 显示部采用了依据应力的时间-速率变化而发射光的荧光物质。
103.电子装置，它是具有发光显示部的电子装置，其特征在于，所述发光 显示部采用了发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
104.一种发光系统，它包括：
包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
105.一种显示系统，它包含：
包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
106.一种发光方法，它包括：
利用能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质；
通过控制荧光物质中应力的时间-速率变化而控制发光。
处理人造皮肤触觉信息的方法、人造发光皮肤、
毛发和装置、电子装置、发光系统、显示系统、
复合材料的制备方法以及发光装置的制备方法
发明领域
本发明涉及荧光物质、复合材料、涂料、油漆、油墨、人造皮肤、处理 人造皮肤触觉信息的方法、人造发光皮肤、人造发光毛发、发光装置、电子 装置、发光系统、显示系统、柔性发光材料、超声波发光物质、发光方法、 复合材料的制造方法以及发光装置的制造方法，这些材料、装置或方法适用 于娱乐领域和光学领域。
发明背景
多年来，作为荧光材料，掺杂了稀土元素的铝酸盐材料受到广泛关注， 并得到大力研究。在各种铝酸盐材料中，掺杂了Eu的SrAl2O4(以下写作 SrAl2O4∶Eu)最具吸引力，从稍后将作介绍的关于应力发光现象的一个报告可 以看出这一点。因此，下面将先介绍有关SrAl2O4∶Eu的研究和开发历史，其 中还将引用以前的文献。
SrAl2O4∶Eu的历史背景
作为荧光材料，对SrAl2O4∶Eu的研究已经有很长的历史了。以下专利早 在20世纪60年代就申请了，今天可以说这个材料已经很成熟了。
·比利时专利1347459(1963年11月18日申请)
·美国专利3294699(1966年12月27日申请)
另一方面，1963年发表了下述文章：
·F.P.Glasser和L.S.D.Glasser，J.Am.Ceram.Soc.，46(1963)377-380以 学术论文的形式报道了SrAl2O4：Eu的基本晶体结构。此外，有好几个研究机 构研究了它的荧光性质，大约自1968年起，已经发表有好几篇论文，列举如 下：
·F.C.Pallila，A.K.Levine和M.R.Tomkus，J.Electrochem.So.，115(1968)， 642-644
·G.Blasse和A.Bril，Philips Res.Repts.，23(1968)，201-206
·G.Blasse，W.L.Wanmaker和J.W.ter Vrugt，J.Electrochem.So.， 115(1968)，673
·V.Abbruscato，J.Electrochem.So.，118(1971)，930-933
此后，对SrAl2O4的结晶学研究取得了进展。据下面这篇论文报道，在约 650℃的边界温度上，未变形BaAl2O4型晶相(a＝5.14_，c＝8.46_(700℃))在高 于边界温度的温度下稳定，而实心(stuffed)鳞石英型单斜晶相(a＝10.20_， b＝20.26_，c＝8.42_，γ＝60.53°)在低子边界温度的温度下稳定。
·S.Ito，S.Banno，K.Suzuki和M.Inagaki，Z.Phyzik.Chem.Neue Folg， 105(1977)173-178 此外，以下论文还报道了单斜晶系，其中a＝0.51947_，b＝0.8836nm， c＝0.8442nm，β＝93.43°
·F.Hanic，T.Y.Chemekova和J.Majling，F.Appl.Phys.，12(1979)243
·Von A.R.Shulze和Hk.Muller-Bruschbaum，Z.anorg.allg.Chem.， 475(1981)205-210
目前，后面这两篇论文所提出的晶体结构被公认为是基本结构。同样在制 定晶体结构标准的JCPDS的第34-0379号卡片中，确定SrAl2O4的单斜体系为 a＝0.84424nm，b＝0.8822nm，c＝0.51607nm，β＝93.415°。
长衰期荧光SrAl2O4∶Eu+Dy的研究
此后，SrAl2O4∶Eu荧光体的研究一度陷于停顿，但Nemoto&Co.，Ltd 所取得的惊人成果再次把它强有力地推向研究热点。
·http：//www.nemoto.co.jp/index.html
通过掺入共活化剂Dy，他们开发出效果显著的长衰期荧光体SrAl2O4∶ Eu+Dy(商标为“LumiNova”)，它可以整夜发光。
·http：//www.nemoto.co.jp/products/luminova/indexhtml
至于该公司使用的材料和技术，他们已在日本、美国和下面所列其他国家 申请了专利。SrAl2O4∶Eu的主要不同在于掺杂了稀土元素Dy，它是Eu以外 的又一个共活化剂。
·日本专利2543825(JP-H07-11250)(1996年7月25日申请)
·美国专利5424006(1995年6月13日申请)
·欧洲专利622440
自从1993年在荧光体研究会公布后，Nemoto公司迄今已发表有关该材料 的多篇研究论文，已知的有如下论文和评论：
·T.Matsuzawa，N.Takeuchi，Y.Aoki和Y.Murayama，第248届荧光 体研究会讲演论文“Proc.Phosphor Res.Soc.”(1993.11.26)7-13
·Yoshihiko Murayama，Nikkei Science(Scientific American，日本出版)， 5(1996)20-29
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，J.Electrochem. Soc.，143(1996)2670-2673
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，Kidorui(稀土)， 29(1996)79-87
·Y.Murayama，Ceramics，32(1997)40-43
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，DenkiKagaku Oyobi Kogyo Butsuri Kagaku(电化学与工业物理化学)，65(1997)547-549
·Y.Murayama，Hakaru，42(1997)2-7
·T.Nakamura，T.Matsuzawa，C.C.Rowlands，V.Beltran-Lppez， G.M.Smith和P.C.Riedi，J.Chem.Soc.Faraday Tans.，94(1998)3009-3012
·K.Kaiya，N.Takahashi，T.Nakamura和T.Matsuzawa，电子、信息与 通讯工程研究所技术报告EID98-84(1999)25-29
·K.Kaiya，N.Takahashi，T.Nakamura，T.Matsuzawa，G.M.Smith和 P.C.Riedi，J.Lumine.，87-89(2000)1073-1075
·T.Nakamura，K.Kaiya，N.Takahashi，T.Matsuzawa，C.C.Rowlands， V.Beltran-Lppez，G.M.Smith和P.C.Riedi，J.Mater.Chem.，10(2000) 2566-2569
这些研究论文仅仅报道了早期稀土研究的发展、稀土的发光性质和机理， 以及基本的知识，从来没有提到应力发光性质、摩擦发光性质或机械发光性 质，这些将随后讨论。从研究起步到Xu先生等人的报道(随后介绍)发表为止， 至少有好几年的时间里，大部分注意力似乎都集中在光激发的荧光材料的价 值上。
工业技术研究所的Xu，Akiyama等对应力发光的发现及一系列研究
Xu，Akiyama等，MITI工业技术研究所，九州工业技术研究所，无机复 合材料与功能陶瓷实验室：
·http：//www.kniri.go.jp/
(现在是高级工业科学技术研究所(AIST)，结构与工程材料研究所(ISEM)，多 功能材料技术研究小组)：
http：//unit.aist.go.jp/kyushu/multi-func.html迄今已经对能将机械能直接转 化为光能的材料进行了许多研究。其中，下述论文报道了基于ZnS∶Mn的 摩擦发光现象(施加摩擦力引起发光的现象)，这些材料有良好的可逆发光能 力。特别是，论文“Appl.Phys.Lett.，74(1999)1236-1238”中的内容，点燃 了用ZnS∶Mn膜作人造皮肤的希望(尽管没有十分确定的说法)。
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama，P.Sun和X.G.Zheng，6th Int′l Symp. Cerma.Mater.&Compo.Engines(1997)937-941
·C-N.Xu，T.Watanabe和M.Akiyama，J.Am.Ceram.Soc.，82(1999) 2342-2344
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Appl.Phys.Lett.， 74(1999)1236-1238
·T.Watanabe，M.Akiyama，C-N.Xu，I.Usui和X.G.Zheng，Adv.Sci.& Tech.，25(1999)17-24[9th Cimtec-world Forum on New Materials Symposium VIII-Smant Materials Systems P.Vincenzini(编辑)]
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Mater.Res.Bull.， 34(1999)1491-1500
·C-N.Xu，X.G.Zheng，T.Watanabe，M.Akiyama和I.Usui，Thin Solid Films，352(1999)273-277
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，第7届智能材料 研讨会，报告摘要，1997年3月19日，pp.15-17
·C-N.Xu，智能材料，Vol.8，No.1(1998)20-25
·C-N.Xu，Y.Liu，M.Akiyama，O.Agyeman和X.G.Zheng，Ex.Abstr. 1st Asian Mtg.，Electroceramics&20th Ele.Div.Mtg.，2PA-11(2000.10.26- 27)，p.89
而且，除了ZnS∶Mn之外，他们首先发现了基于铝酸锶材料(SrAl2O4∶Eu， Sr3Al2O6∶Eu，等等)的应力发光性质(利用机械能发光的性质)，并发表了以 下论文：
·M.Akiyama，C-N.Xu，K.Konaka和T.Watanabe，Appl.Phys.Lett.， 73(1998)3046-3048[Sr3Al2O6∶Eu，Dy]
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Appl.Phys.Lett.， 74(1999)2414-2416[SrAl2O4∶Eu]
·M.Akiyama，C-N.Xu，M.Taira，K.Nonaka和T.Watanabe，Phil.Mag. Lett.，79(1999)735-740[Sr3Al2O6∶Eu的应力发光机理]
·M.Akiyama，C-N.Xu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe，Appl.Phys. Lett.，75(1999)2548-2550[Ca2Al2SiO7∶Ce]
·C-N.Xu，X.G.Zheng，M.Akiyama，K.Nonaka和T.Watanabe，Appl.Phys. Lett.，76(2000)179-181[SrAl2O4∶Eu]
·M.Akiyama，C-N.Xu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe，J.Mater. Sci.Lett.，19(2000)1163-1165[Sr4Al14O25∶Eu，Dy光激发发光]
·M.Akiyama，C-N.Xu，和T.Watanabe，Hikari Alliance(1999.12)pp.29- 31
·C-N.Xu，九州工业技术研究所35周年报告会，研究报告，报告摘要(目 标是复合材料技术的开发核心)，2000.2.16，pp.23-28
·C-N.Xu，Kagaku Kogyo(2000年10月)pp.790-794&808
·M.Akiyama，C-N.Xu，Y.Liu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.102
·C-N.Xu，H.Matsui，M.Akiyama，Y.Liu，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.132
此外，他们还报告了以尖晶石型ZnAl2O4作基质的应力发光材料和基于硅 酸盐的材料(掺杂稀土元素的Y2SiO5基材料)的研究结果，如下所述。
·C-N.Xu，H.Matsui，M.Akiyama，Y.Liu，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.131
·H.Matsui，C-N.Xu，T.Watanabe和H.Tateyama，Ex.Abstr.，1st Asian Mtg.Electroceramics&20th Ele.Div.Mtg.，2PA-11(2000.10.26-27)，p.57
·Y.Liu，C-N.Xu，H.Matsui，T.Imamura和T.Watanabe，J.Lumine.， 87-89(2000)1297-1299
此外，Xu，Akiyama等在日本陶瓷学会2000年秋季研讨会上报告，他 们测定了下述材料的应力发光性质。但是，他们没有说明哪种材料受应力后 的发光强度是多少。
ZnS∶Mn，CaAl2O4∶Eu，MgAl2O4∶Ce，BaAl2O4∶Eu，SrAl3O6∶Eu，ZnAl2O4∶ Mn，CaAl2SiO7∶Ce，SrMgAl110O17∶Eu，Ba3MgSi2O8∶Eu和MgGa2O4∶Mn。 Xu和Akiyama研究小组获得的专利和专利申请
Xu和Akiyama等人组成的研究小组在日本和其他国家有许多关于这些材 料的专利申请，其中有些已经成熟，转成了专利。下面介绍他们的公开出版 物和授权的专利，同时简要介绍所载内容。
·日本专利2754183(JP-H09-54043-A)
一种监控应力条件的装置，方法是通过使压电材料如PZT和电致变色材料 如WO3电连接来改变颜色。
·JP-H10-209503-A
通过使压电材料和发光装置如LED通电将外力产生的电能转变为光的方 法。
·日本专利2972859(JP-H10-259373-A)
提高ZnS∶Mn的发光效率的处理方法。
·JP-H11-116946-A
含有0.01-20wt％稀土元素或过渡金属的材料，它们通过纤维锌矿型压电材 料接受外部机械能并发光。
·JP-H11-120801-A
上述专利(JP-H11-116946-A)中所述材料的薄膜形式。
·JP-2000-119647-A
含有过渡元素或稀土元素的材料，所述元素含有3d、4d、5d和4f电子层， 掺入作为基质的MgAl2O4、CaAl2O4、Al2O3和SrMgAl10O17中，由于受外加机 械力变形而发光；以及这种材料的制备方法。
·JP-H11-263970-A
由含有过渡元素或稀土元素的物质制备的材料，所述元素含有3d、4d、5d 和4f电子层，作为发光中心离子加入金属氧化物/复合氧化物晶体基底中，并 通过机械变形发光。
·日本专利2958450(JP-H11-219601-A)
形成无机材料薄膜的方法，在不高于Tg(玻璃转变温度)的温度下，所述材 料在玻璃表面上受外部机械力后能够发光。
·日本专利2992631(JP-2000-63824-A)
含有过渡元素或稀土元素的材料，所述元素加入Sr3Al2O6和Ca3Al2O6基底 材料中；以及它们的制备方法，即将添加物质的量控制在0.01-20wt％范围之 内，在调节到800-1700℃的还原气氛中焙烧。
·JP-2000-144129-A
由基质晶体MAl4O7(M＝Mg、Ca、Sr、Ba)和活化剂Eu，以及过渡金属或 稀土元素共活化剂组成的荧光体，受可见光激发。
·JP-2000-189805-A
通过混合荧光铝酸盐化合物(含稀土元素)和添加了过渡金属元素的层/隧道 结构化合物制备的光催化剂，显示出催化活性(如Pt-K2Ti6O17)。
·日本专利3079262(JP-2000-226216-A)
低电阻LaNiO3的透明导电薄膜(几乎与应力发光无关)。
·JP-2000-313878-A
含有过渡元素或稀土元素的材料，作为发光中心加入到Y-Ba-Mg-Si氧化 物基质材料中，能将外部机械能转化为光。
·JP-2001-49251-A
包含具有非化学计量组成的有规(regulated)铝酸盐的材料，它们在机械能 作用下发光。
·JP-2001-64638-A
以含有黄长石型晶体结构的氧化物(如CaYAl3O7、Ca2Al2SiO7等)作为基底 的材料，它们在机械能作用下发光。
·美国专利6117574(2000年9月12日申请)
提出可用作摩擦发光材料的压电材料，相应于以下两篇文献：JP-H11- 116946-A和JP-H11-120801-A。
·美国专利6159394(2000年12月12日申请)
主要提出Sr3Al3O6可以作为应力发光材料，相应于日本专利2992631(JP- 2000-63824-A)。
最近有关SrAl2O4基发光材料的报道
前面已说明，在20世纪60年代，SrAl2O4作为掺杂了Eu的荧光体成为关 注的焦点，1993年左右由Nemoto公司开发的SrAl2O4∶Eu+Dy作为长衰期荧 光体受到关注，1997年前后经过Xu，Akiyama等证明，这些材料在应力作用 下能够发出强光。
下面，简要总结后来对SrAl2O4基材料所做研究的报道。
*Toyo大学和Nemoto&Co.Ltd SrAl2O4∶Eu+Dy、CaAl2O4∶Eu+Nd单晶的长 衰期性质的研究。
·T.Katsumata，T.Nabae，K.Sasajima和T.Matsuzawa，J.Crystal Growth， 183(1998)361-365
*波多黎各大学和乔治亚大学通过激光加热基底(pedestal)生长(LHPG)对 SrAl2O4∶Eu+Dy、CaAl2O4∶Eu+Nd单晶的的生长研究。
·W.Jia，H.Yuan，L.Lu，L.Liu和W.M.Yen，J.Lumine.，76&77(1998) 424-428
·W.Jia，H.Yuan，L.Lu，L.Liu和W.M.Yen，J.Crystal Growth，200(1999) 179-184
·W.Jia，H.Yuan，S.Holmstrom，L.Liu和W.M.Yen，J.Lumine.， 83-84(1999)465-469
*乔治亚大学的毕业论文，关于SrAl2O4∶Eu+Dy单晶的长衰期性质
·Hubiao Yuan，“关于SrAl2O4∶Eu+Dy单晶持久余辉的研究”(1998年9 月)
*分子科学研究所关于长衰期SrAl2O4∶Eu+Dy激发光谱的研究
·M.Kamada，J.Murakami和N.Ohno，J.Lumine.87-89(2000)1042-1044
*韩国研究所对固溶(Sr，Ca)Al2O4∶Eu发光的研究
·S.H.Ju，S.G.Kim，J.C.Choi，H.L.Park，S.I.Mho和T.W.Kim，Mat. Res.Bull.，34(1999)1905-1909
*Toyo大学用悬浮区域法对单晶SrAl2O4、SrAl4O7、Sr3Al2O6和SrAll2O19的发 光性质的研究
·T.Katsumata，K.Sasajima，T.Nabae，S.Komuro和T.Morikawa，J.Am. Ceram.Soc.，81(1998)413-416
*溶胶-凝胶法制备SrAl2O4∶Eu+Dy，以及添加硼的效果
·I-C.Chen和T-M.Chen，J.Mater.Res.，16(2001)644-651
*对各种铝酸锶中Pb2+特征的测定
·C.P.Joshi和S.V.Moharii，Phys.Stat.Sol.(b)，220(2000)985-989 *掺杂了Eu和Dy的Sr-Al氧化物荧光体的余辉持久性
·H.Takahashi，S.Tanabe和T.Hanada，J.Ceram.Soc.Japan，104(1996) 322-326
*SrAl2O4∶Eu+Dy单晶持久余辉的导电特性
·H.B.Yuan，W.Jia，S.A.Basun，L.Lu，R.S.Meltzer和W.M.Yen，J. Electrochem.So.，147(2000)3154-3156
*对作为等离子体显示板(PDP)的绿色荧光体的SrAl2O4∶Eu的测定(Tottori大 学和Nippon Electric Compony，Limited)
·M.Ashida，K.Okamoto，I.Ozaki，H.Fukuda，K.Ohmi，S.Tanaka， H.Kobayashi，M.Hayashi和M.Minamoto，IDW’98(Proc.5th Int.Display Workshops)(1998)597-600
*与荧光材料相关的单柱(simple colum)，也指与塑料的混合物(Tohoku大学)
·T.Endo，Gosei Jushi(合成树脂)，43(1997)，10
*影响SrAl2O4∶Eu粉的持久余辉性质的回流效应/粒度效应等(九州大学)
·K.Tanaka，T.Murata和K.Morinaga，Shigen To Sozai(原料与材料)， 114(1998)965-969
*关于利用激光热喷射方法在不锈钢(SUS304)基上形成SrAl2O4膜的热致发光 性质的讨论
·Y.Horie，K.Sato和E.Inoue，日本热喷射学会全国会议，报告论文 62(1995)38-39
*(Ba，Sr)Al2O4∶Eu的荧光特性
·S.H.M.Poort，W.P.Blokpoel和G.Blasse，Chem.Mater.，7(1998) 1547-1551
*(MgSr)Al2O4∶Eu和(MgBa)Al2O4∶Eu的荧光特性
·X.Zhang，Y.Zhai和S.Wu，化工冶金，19(1998)109-112
*SrAl2O4∶Eu的结晶性质和持久余辉性质，以及热致发光性质
·唐明道、李长宽、高志武、许少鸿、蒋雪菌、蔡昆，中国发光学报， (luminescence)16(1995)51-56
*通过监测发光，分析SrAl2O4的高温固相反应
·Y.K.Song，S.K.Choi，H.S.Moon，T.W.Kim，S-I.Mho和H.L.Park， Mater.Res.Bull.，32(1997)337-341
*SrAl2O4∶Eu精细颗粒的水热晶化
·T.R.N.Kutty，R.Jagannathan和R.P.Rao，Mater.Res.Bull.，25(1990) 1355-1362
*关于基于稀土铝酸盐的荧光体如SrAl2O4的物理性质的评述
·S.Tannabe和T.Hanada，New Ceramics，Vol.19，No.10(1996)27-33
*从湿型调节而来的SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Zhang，Z.Feng，Y.Lin和Z.Tang，Ann.Mtg.Ceram.Soc.Japan，2C 10(1996)65
*针状SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Zhongtai，L.Yuanhua，T.Zilong，Z.Feng和H.Chuanyong，Ann.Mtg. Ceram.Soc.Japan，1G12(2000)65
*用凝胶法调节的SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Tang，F.Zhang，Z.Zhang，C.Huang和Y.Lin，J.Euro.Ceram.Soc.， 20(2000)2129-2132
*掺入了三原子的V离子(triatomic vions)的SrAl2O4∶Eu基体的性质
·S.Kuck和P.Jander，Chem.Phys.Lett.，300(1999)189-194 *Miigate University对SrAl2O4∶Eu薄膜材料的一系列研究
·I.Tsutai，H.Shimizu，T.Kawakami，K.Shinbo，K.Kato，F.Kaneko 和M.Ohta，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告(Shingakugiho)， CPM-95-62(1995)13-18
·I.Tsutai，T.Kamimura，T.Kawakami，K.Shinbo，K.Kato，F.Kaneko 和M.Ohta，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告(Shingakugiho)， CPM-97-60(1997)55-60
·I.Tsutai，T.Kamimura，Y.Ogura，K.Kato，K.Shinbo，F.Kaneko， M.Ohta和T.Kawakami，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告 (Shingakugiho)，CPM-98-113(1998)1-6
·I.Tsutai，T.Kamimura，K.Kato，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，IEEJ学报，118-A(1998)1015-1020
·K.Kato，I.Tsutai，T.Kamimura，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，J.Lumin.，82(1999)213-220
·I.Tsutai，T.Kamimura，K.Kato，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，Proc.1998 Int’l Symp.Elect.Insul.Mater.&1998 Asian Int’l Conf. Diele.Elect.Insul.&30th Symp.Elect.Insul.Mater.，(1998)51-54
·M.Ohta，Y.Hayakawa，M.Maruyama和T.Saijo，Kidorui(稀土)，32(1998) 142-143
·J.Miyoshi，D.Oki，K.Toda和M.Satoh，Kidorui(稀土)，34(1999)266-267
·M.Ohta，M.Maruyama和T.Saijo，Kidorui(稀土)，36(2000)244-245
·M.Ohta，Y.Hayakawa，M.Maruyama和T.Saijo，日本陶瓷学会，第11 届秋季研讨会，报告摘要，1C02(1998)45
·M.Sengiku，Y.Oda，W.Jiang，K.Yatsui，Y.Ogura，K.Kato，K.Shinbo 和F.Kaneko，日本应用物理学报，40(2001)1035-1037
·K.Kato，Y.Ogura，M.Sengiku，K.Shinbo，F.Kaneko，Y.Oda和 K.Yatsui，日本应用物理学报，40(2001)1038-1041 *Kogakuin大学Nakazawa实验室对薄膜的捕集水平(trap level)和机理以及稀土 离子的研究
·E.Nakazawa，T.Mochida和H.Oka，无机发光材料研究会，补充摘要， 258(1995)25-34
·T.Mochida，Kamiyama和E.Nakazawa，Kogakuin大学，研究报告 No.81(1996)83-90
·E.Nakazawa和T.Mochida，发光学报，72-74(1997)236-237
·K.Yonezawa，E.Nakazawa和Y.Murasaki，Kogakuin大学，研究报告 No.86(1999)153-159
其他相关发光材料的报道
在涉及各种铝酸盐组合物变体的广泛领域中，还有许多关于SrAl12O19基 发光材料的论文，如下所述。
·E.F.Riebling，Mat.Res.Bull.，10(1975)997-1004
·J.Huang，H.Wang，J.Hu和X.Yu，Lumin.，40&41(1998)157-158
·H.T.Hintzen，C.J.M.Denissen和H.M.van Noort，Mat.Res.Bull.，24(1989) 247-259
·L.D.Merkle，B.Zandi，R.Moncorge，Y.Guyot，H.R.Verdun和B. Mcintosh，J.Appl.Phys.，79(1996)1849-1856
·B.Zandi，L.D.Merkle，J.B.Gruber，D.E.Worman和C.A.Morrison，J. Appl.Phys.，81(1997)1047-1054
·A.M.Srivastava和W.W.Beers，J.Lumin.，71(1997)285-290
·H.R.Verdun，D.E.Wortman，C.A.Morrison和J.L.Bradshaw，Opt. Mater.，7(1997)117-128
·S.R.Jansen，H.T.Hintzen，R.metselaar，J.W.de Haan，L.J.M.van de Ven，A.P.M.Kentgens和G.H.Nachtegaal，J.Phys.Chem.B.，102(1998) 5969-5976
·S.Maschio，E.Lucchuni和V.Sergo，J.Am.Ceram.Soc.，82(1999) 3145-3149
·J.S.Choi，S.H.Baek，S.G.Kim，S.H.Lee，H.L.Park，S-I.Mho，T.W. Kim和Y.H.Hwang，Mat.Res.Bull，34(1999)551-556
此外，还有一些有关其他铝酸盐荧光体的报道(Sr2Al6O11∶Eu、Sr4Al14O25∶ Eu、BaAl2Si2O8和SrAl2Si2O8)。
·D.Wang和M.Wang，J.Mater.Sci.Lett.，18(1999)1433-1435
·K.Ichinomiya，K.Arai，H.Tamaoki，Y.Murasaki和T.Oishi，Phosphor Resarch Society，补充摘要，270(1998)9-16
·K.Tanaka，T.Ishihara，K.Fujita和K.Hirano，Mater.Res.Soc.Symp. Proc.，604(2000)323-328
·T.Ishihara，K.Tanaka，K.Fujita，K.Hirano和N.Soga，Solid State Commun.，107(1998)763-767
此外，还有涉及在ZnO中掺入三原子稀土离子制成的物质的摩擦发光研 究报告。
·J.C.Ranfard-Haret，P.VAlat，V.Wingtgens和J.Kossanyi，J.Lumine.， 91(2000)71-77
另一方面，在上述无机化合物之外，还有有关分子晶体和有机材料的机械 发光的报道。
·B.P.Chandra，Mol.Cryst.Liq.Cryst.，142(1987)157-172
·B.P.Chandra，M.S.Khan和M.H.Ansari，Cryst.Res.Technol.，33(1998) 291-302
·G.T.Reynolds，J.Lumine.，75(1997)295-299
特别是在今天，有许多关于Eu络合物的机械发光的报道。
·N.Takada，J.Sugiyama，R.Katoh，N.Minami和S.Hieda，Synthetic Metals，91(1997)351-354
·N.Takada，S.Hieda，J.Sugiyama，R.Katoh和N.Minami，Synthetic Metals，111-112(2000)587-590
·X-F.Chen，S-H.Liu，C-Y.Duan，Y-H.Xu，X-Z.You，J.Ma和N- B.Min，Polyhedron，17(1998)1883-1889
·X-R.Zheng，R-G.Xiong，X-Z.You和K-K.Cheung，Inorg.Chem. Commun.，3(2000)341-344
·T.Takada，Kobunshi(聚合物)，Vol.48，3月(1999)143
但是，这些分子晶体和Eu络合物的发光强度不及上述无机材料。因此， 从目前的观点看，可以认为它们对于工业应用来说不怎么重要。
另外，与本发明相关的还有一些已知的间接文献，其中之一是下面对固体 断裂后发光现象的研究：
·G.Alzetta，I.Chudacheck和R.Scarmozzino，Phys.Stat.Sol.(a)，1(1970) 775-785
另一篇是下面对地震时发光的研究：
·J.S.Derr，Bull.Seismological Soc.Amer.，63(1973)2177-2187 还有一篇是下面对摩擦发光的研究，它与应力发光密切相关：
·A.J.Walton，Adv.Phys.，26(1977)887-948 可以想像，地震发光和断裂发光的机理或许存在某种联系。但是在此之前， 对于它们与应力发光之间的关系几乎没有任何比较清晰的观点。同样，对于 摩擦发光与应力发光之间的差异，尽管Xu等做过详细研究，但还是没有充分 澄清二者的关系。
根据本发明者所掌握的信息，以前已经得到澄清的情况可总结如下：
1.很久以前就知道SrAl2O4∶Eu可以用作荧光材料
2.Nemoto&Co.，Ltd.发现具有持久余辉的SrAl2O4∶Eu荧光材料。
但要注意，他们没有讨论应力发光性质。
3.Nemoto&Co.，Ltd.发现荧光体的复合材料和树脂。
4.九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人发现SrAl2O4∶Eu的应力发 光现象。
5.九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人通过实验证实SrAl2O4∶Eu物质和树脂的应力发光现象。
Nemoto&Co.，Ltd.将商品名为“LumiNova”的复合材料(SrAl2O4∶Eu+Dy) 加入树脂，所得产品以“嵌入树脂颗粒”的形式销售，如下所示。
·hppt：//www.nemoto.co.jp/products/luminova/index.html
·hppt：//www.nemoto.co.jp/products/gss/index.html
以上网络文献和论文[“Hakaru”vol.42(1997)2]介绍了聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、ABS树脂、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、 聚缩醛(PA)和氨基甲酸酯树脂等树脂材料。
此外，根据网络文献，有尝试嵌入硅树脂橡胶。关于粉末与树脂的混合比 例，据称可以在10wt％左右
但是，上述复合材料或片状成形产品太硬，人力不易将其弯折，所以难以 轻松产生应力发光。
而且，由于加入了树脂的材料本来就有长期保持余辉的性质，它看上去一 直发光，而不是仅仅在某些时候，例如触摸的时候发光。因此，要将它们应 用于娱乐目的也有困难。
本发明的目的是解决上述问题。
也就是说，本发明的一个目标是提供一种荧光物质和复合材料，它们在人 力作用下能容易地发光，同时提供应用它们的发光装置。
本发明的另一个目标是提供一种只在触摸或其他类似条件下发光的荧光物 质和复合材料，以及应用它们的发光装置。
本发明的另一个目标是提供一种能够方便地通过外部信号控制应力发光的 荧光物质和复合材料，以及应用它们的发光装置。
本发明的上述及其他目标从以下描述可以清楚地看出。
发明概述
为解决先有技术中存在的上述问题，本发明者进行了大量研究，现总结如 下。
如前面讨论过的，下面这三点非常重要：
1.复合材料必须具有弹性。
2.被人轻轻触摸它就能发光，而且在施加应力和撤走应力时的发光强度 应存在尽可能大的差异。
3.在(例如)压电材料上施加外部电信号产生压电振动时，处于振动影响范 围内的应力发光材料能够振动，并因此发光。
为了满足这些要求，举例来说，采取如下措施是有效的：
1.使用不能持久保持余辉的SrAl2O4∶Eu等材料(当然，SrAl2O4∶Eu在 应力作用下能发光)；
2.在络合上述物质和树脂或类似材料时，进一步提高填充因子，使其值 低于100％但不低于30％，或者更好的是低于80％但不低于30％，并使其成形 为薄片形式；
3.在二维表面上充分展开薄片，施加外部电信号，使应力发光材料在特 定位置振动。
但是，通过仔细研究在诸如SrAl2O4∶Eu等物质上加力后产生的发光现象， 如后面将要更详尽介绍的，本发明者发现发光现象是可以控制的，更具体地 说，可以开启和关闭，或者可以控制发光强度。也就是说，为了引起发光或 改变发光强度，使应力产生时间-速率变化而不是简单地产生应力特别重要。
在上述文献研究和知识积累的基础上，经过大量深入研究之后，得出了 本发明。
也就是说，第一方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是在依据时 间-速率变化的应力而发光。
应力的时间-速率变化可以表示为dσ/dt，其中σ可以仅是机械应力，也可 以是其他任何应力，如热应力。
第二方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发光强度随着应力的 时间-速率变化而变化。
换句话说，应力的时间-速率变化是外力的施加和撤去的速度。
因此，第三方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发出的光随着 外力的施加和撤去速度而变化。
第四方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发光强度随着外力的 施加和撤去速度而变化。
第五方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于它根据应力的时间- 速率变化而发光。
第六方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于发光强度随着应力 的时间-速率变化而变化。
第七方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于它随着外力的施加 和撤去速度而发光。
第八方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是发光强度随着外力的 施加和撤去速度而变化。
第九方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它根据应力的时间-速率变化而发光。
第十方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它的发光强度随着应力的时间-速率变化而改变。
第十一方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它随着外力的施加和撤去速度而发光。
第十二方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它的发光强度随着外力的施加和撤去速度而变化。
第十三方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它受到手的触摸后 能够发光。
第十四方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它只要受到手指的 触摸就能够发光。
能引起发光的手触不仅包括能使应力发生时间-速率变化的手触，还包括 能在一定时间内施加恒力并在一定距离上引起某种变化的手触。
第十五方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它只要受到手指的触摸就能够发光。
第十六方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在弹性振动下发 光。
第十七方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在弹性振动下发 光。
第十八方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它在弹性振动下发光。
引起弹性振动的有效方法是提供大量的声波，尤其是超声波。
第十九方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在声波作用下发 光。
第二十方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在声波作用下发 光。
第二十一方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材 料，它在声波作用下发光。
第二十二方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在超声波作用 下发光。
第二十三方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在超声波作用 下发光。
第二十四方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材 料，它在超声波作用下发光。
与所述荧光物质一起使用在复合材料中的其他物质可以是一种或两种无 机或有机物质，可根据复合材料的特定用途适当选择。但是，如果要求复合 材料具有弹性，则使用弹性材料。在这种情况下，荧光物质的重量百分数宜 控制在30％至低于100％的范围内，更宜在30％-80％范围内。只要(例如)人 力能够轻易地引起发光，复合材料可以具有任何杨氏模量。例如，较硬的材 料的杨氏模量可以是10MPa或更大，而软一些的材料可以小于10MPa。所述 弹性材料通常是有机材料。更具体地，它可由选自下述材料中的至少一种材 料组成：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS树脂、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚缩醛(PA)、聚氨酯树脂、聚酯、环氧树脂、硅树 脂橡胶、含有硅氧键的有机硅化合物和有机压电物质。有机压电物质的例子 有聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚三氟乙烯共聚物。无机弹性材料的例子是无机玻 璃。
在本发明中，荧光物质通常包含以铝、镓或锌为其组分元素的氧化物， 更具体地，包含以碱土金属和铝、镓或锌为基质，并掺杂了稀土元素的氧化 物。根据特定用途，可以掺入一种或多种稀土元素。当只掺入一种稀土元素 时，通常掺入Eu，这种材料适合于只需要短时间余辉的用途。这种荧光物质 的一个例子是SrAl2O4∶Eu，用作其它物质的弹性材料是聚酯、丙稀酸树脂或 其混合物。当掺入两种或多种稀土元素时，通常一起掺入Eu和Dy。这适合 于确实要利用持续余辉的应用中。所述荧光物质可以是含有铝、镓或锌作为 其组分元素的氧化物，或者掺入了锰和/或钛，如ZnS∶Mn、ZnS∶Ti或ZnS∶ Mn，Ti的氧化物。
根据特定用途，荧光物质或复合材料可以制成任何所需形状和尺寸。如 果将它制成片状构型，其厚度宜为1mm或以下，更宜为0.5mm或以下，以确 保其挠性。如果将它制成纤维或线的形式，其直径宜为1mm或以下，更宜为 0.5mm或以下，以确保其挠性。荧光物质本身可以是纤维、海绵或网状形式， 以确保复合材料中荧光物质的挠性。
所述荧光物质可以包含铝、镓或锌，或者包含铝和硅。
在优选实施方式中，荧光物质是由粒度不大于100nm的细颗粒组成的结 晶物质。在由这种结晶荧光物质和弹性材料组成的复合材料中，弹性材料通 常是无定形的。
根据特定用途，所述复合材料可以具有整体凝胶形式。
复合材料可用各种方法制备。尤其对于制备由粒度不大于100nm的细颗 粒和弹性材料组成的复合材料，下述方法非常有效。
第二十五方面，本发明提供了一种制备由荧光物质组成的复合材料的方 法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒和弹性材料组成，所述 复合材料在发生时间-速率变化的应力作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十六，本发明提供了一种制备由荧光物质组成的复合材料的方法， 其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒和弹性材料组成，所述复合 材料的发光强度随着应力的时间-速率变化而改变。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十七方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料的发光取决于外力的施加或撤去速度。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十八方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料的发光强度随着外力的施加或撤去速度而改变。所述方法包括如下 步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十九方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料只要受到手的触摸就能够发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复合 材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述复 合材料在弹性振动下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十一方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料在声波作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十二方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料在超声波作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
在本发明中，与荧光物质复合的“另一种物质”可以是导电有机物质， 它在(例如)获得离子后会变形。这种导电有机物的例子是配位芳环的导电聚合 物，如聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺。聚合物凝胶材料也可用作“另一种材料”。 聚合物凝胶可以选自下述材料中的至少一种：具有热取代功能的水溶性非电 解质聚合物凝胶，在一定pH下引起取代的电解质聚合物凝胶，通电后能引起 移位的聚合物和表面活性剂的混合物，聚乙烯醇材料和聚吡咯材料。举例来 说，受热后能发生移位的水溶性非电解质聚合物凝胶可以是聚乙烯甲基醚或 聚-N-异丙基丙烯酰胺。在一定pH下能发生移位的电解质聚合物凝胶可以是 聚丙烯腈，而通电后能发生移位的聚合物可以是聚丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
本发明的荧光物质可以用作或用来制备涂料、油漆、油墨、人造皮肤、 人造发光皮肤、人造发光毛发、发光装置等，还可以与另一种物质组合形成 复合材料。
第三十三方面，本发明提供了一种涂料，其特征在于它含有随着时间-速 率变化的应力而发光的荧光物质。
第三十四方面，本发明提供了一种涂料，其特征在于其发光强度随着应 力的时间-速率变化而变化。
第三十五方面，本发明提供了一种油漆，其特征在于它含有随着应力发 生时间-速率变化而发光的荧光物质。
第三十六方面，本发明提供了一种油漆，其特征在于它包含其发光强度 随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第三十七方面，本发明提供了一种油墨，其特征在于它含有随着应力的 时间-速率变化而发光的荧光物质。
第三十八方面，本发明提供了一种油墨，其特征在于它包含其发光强度 随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第三十九方面，本发明提供了一种人造皮肤，其特征在于它含有随着应 力发生时间-速率变化而发光的荧光物质。
第四十方面，本发明提供了一种人造皮肤，其特征在于它包含其发光强 度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第四十一方面，本发明提供了一种人造皮肤，它包含：
由人造皮肤材料制备的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力发生时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一 种物质组成的复合材料，它随着应力发生时间-速率变化而发光，并且置于皮 肤层表面上的每根光学纤维一端。
第四十二方面，本发明提供了一种处理人造皮肤触觉信息的方法，其中 所述人造皮肤包含：
由人造皮肤材料制备的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力发生时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一 种物质组成的复合材料，它随着应力发生时间-速率变化而发光，并且置于皮 肤层表面上的每根光学纤维一端。所述步骤包括：
从光纤的位置获取有关物体的触觉信息，所述光纤从另一端发光；并且/ 或者当所述物体接触所述人造皮肤的一个表面时获取发光强度信息。
在本发明的第四十一和第四十二个方面中，众多的光纤在皮肤层中通常 呈二维排列。光纤的直径和光纤之间的距离取决于人造皮肤的特定功能。例 如，人造皮肤材料可以是树脂。
第四十三方面，本发明提供了一种人造发光皮肤，其特征是植在人造皮 肤上的复合材料由荧光物质组成，或者由荧光物质和另一种物质组成，随着 应力发生时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
第四十四方面，本发明提供了一种人造发光毛发，其特征是采用了由荧 光物质或者荧光物质与另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应力的时 间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
人造发光皮肤和人造发光毛发可以粘贴在娱乐机器人的体表或各种产品 的外表面上。
第四十五方面，本发明提供了一种制造人造发光毛发的方法，该方法采 用荧光物质或者由荧光物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应 力的时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。该方 法包括如下步骤：
将一根管子一端插入含有荧光物质细颗粒的液体或含有荧光物质细颗粒 和呈液态形式的所述另一种物质的液体中，然后从管子另一头抽吸，使管子 充满液体，再固化充满管子的液体。
第四十六方面，本发明提供了一种制造人造发光毛发的方法，该方法采 用荧光物质或者由荧光物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应 力的时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维；该方 法包括如下步骤：
将导电芯线浸在含有荧光物质细颗粒的电沉积漆中，或者浸在含有荧光 物质细颗粒和以引入荧光物质细颗粒的所述另一种物质的原料的液体中，或 者浸在含有荧光物质细颗粒和所述另一种物质的液体中，这些物质通过电泳 粘附在芯线表面上。
第四十七方面，本发明提供了一种发光装置，其特征是采用了荧光物质， 所述荧光物质随着应力的时间-速率变化而发射光。
第四十八方面，本发明提供了一种发光装置，其特征是采用了荧光物质， 所述荧光物质的发光强度随着应力的时间-速率变化而变化。
如果将复合材料用作发光装置，以产生弹性振动并由此使应力的时间-速 率变化，可以采用压电振动器、压电材料或表面声波器件。
第四十九方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
与压电振动器相连的荧光物质，它随着压电振动而发光。
第五十方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，它随着 压电振动而发射光。
第五十一方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，它的发 光强度随着压电振动的幅度和/或频率变化。
第五十二方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
荧光物质，它根据压电振动的幅度和/或频率来发射光。
第五十三方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
表面声波器件；
由荧光物质和另一种物质组成并与表面声波器件相连的复合材料，复合 材料根据压电振动的幅度和/或频率发射光。
第五十四方面，本发明提供了一种发光装置，它包含：
表面声波器件；
由荧光物质和另一种物质组成并与表面声波器件相连的复合材料，复合 材料的发光强度随着压电振动的幅度和/或频率而变化。
第五十五方面，本发明提供了一种发光装置，其结构由压电材料薄膜和 荧光物质薄膜叠加而成，荧光薄膜随压电振动发光。
第五十六方面，本发明提供了一种具有叠结构的发光装置，该结构包括：
由压电材料制成的薄膜；
由荧光物质和另一种物质组成的复合材料薄膜，它随压电振动发射光。
第五十七方面，本发明提供了一种具有叠加结构的发光装置，该结构包 括：
由压电材料制成的薄膜；
由荧光物质和另一种物质组成的复合材料薄膜，它的发光强度随压电振 动而变化。
在本发明的第五十五方面，压电材料薄膜和荧光材料薄膜宜以外延晶格 排列方式叠加，以获得良好的结晶性质。在本发明的第五十五至五十七方面， 为了在压电薄膜中产生压电振动，要提供一对隔着压电材料薄膜相对的电极， 或者在压电材料薄膜的一个表面上的相对区域提供一对梳形电极，这样n电信 号就可以输入电极。如果发光器件包含后面这一对位于压电材料薄膜的一个 表面上并处于相对位置的梳形电极，则可以安装一个用于控制发光的晶体管， 如MIS晶体管，MIS晶体管的漏极可以与两个梳形电极之一连接，通过开/关 晶体管来控制发光。这种发光器件可以用作活性矩阵器件一个单元。
压电薄膜可以在各种基底上形成。但是，特别适合采用Si基底，因为它 价廉且易得。如果采用Si基底，则可以先在它上面形成CeO2薄膜，然后再形 成压电材料薄膜。因此，压电材料薄膜可以与CeO2膜成外延晶格排列。
在本发明中，在复合材料中与荧光物质一起使用的“另一种物质”可以 是压电材料。在这种情况下，典型的复合材料例子包括颗粒区域和颗粒边缘 区域，其中颗粒区域主要由压电材料组成，而颗粒边缘区域主要由荧光物质 组成。以下发光元件可以用这种类型的复合材料制备。
第五十八方面，本发明提供了一种发光器件，它包括以荧光物质和压电 材料为主要组分的复合材料，它随着应力的时间-速率变化而发光，其特征在 于：
复合材料包含一部分主要由压电材料组成的颗粒和一部分主要由荧光物 质组成的颗粒边界；
安装电极以引入外部电信号，在复合材料中引起电致收缩，由此使荧光 物质形成发光的颗粒边界部分。
第五十九方面，本发明提供了一种发光器件，它包括以荧光物质和压电 材料为主要组分的复合材料，它的发光强度随着应力的时间-速率变化而变化， 其特征在于：
复合材料包含一部分主要由压电材料组成的颗粒和一部分主要由荧光物 质组成的颗粒边界；
安装电极以引入外部电信号，在复合材料中引起电致收缩，由此使荧光 物质形成发光的颗粒边界部分。
各种材料都可以用作压电材料。但是，一般采用那些具有ABO3型类钙钛 矿晶体结构的材料。更具体地，所用材料至少有一种选自：PbTiO3基材料、 PbZrO3基材料和Pb(MgNb)O4基材料，或者它们的固溶材料。压电材料和荧光 物质的典型组合有：Pb(ZrTi)O3基材料为压电材料，SrAl2O4∶Eu为荧光材料； Pb(ZrTi)O3基材料为压电材料，SrAl2O4∶Eu为荧光物质。
在本发明中，荧光物质通常为含有稀土元素的铝酸盐基玻璃相，更具体 地，含有SrAl2O4∶Eu细颗粒的玻璃相。
如果复合材料由荧光物质和压电材料组成，可以用各种方法制造复合材 料。但是，宜采用下述方法。
第六十方面，本发明提供了一种制造以荧光物质和压电材料为主要组分 的复合材料的方法，该复合材料随着应力的时间-速率变化而发射光。所述方 法包括如下步骤：
熔化至少含有Sr、Al、Eu和形成玻璃的物质的混合物，并立即对熔融态 混合物淬火，产生玻璃相；
研碎玻璃相得到的粉末与压电材料混合，使混合物退火，从玻璃相沉淀 出SrAl2O4∶Eu精细颗粒。
第六十一方面，本发明提供了一种制造以荧光物质和压电材料为主要组 分的复合材料的方法，所述复合材料的发光强度随着应力的时间-速率变化而 变化。所述方法包括如下步骤：
熔化至少含有Sr、Al、Eu和形成玻璃的物质的混合物，并立即对熔融态 混合物淬火，产生玻璃相；
研碎玻璃相得到的粉末与压电材料混合，使混合物退火，从玻璃相沉淀 出SrAl2O4∶Eu精细颗粒。
如果含有本发明荧光材料的油墨，用打印机在具有驱动器(actuator)功能的 基底上以点阵形式打印，则发光器件很容易实现二维排列。
第六十二方面，本发明提供了一种发光器件，它包括：
具有驱动器功能的基底；
形成点的物质，它包含随着应力的时间-速率变化而发射光的荧光物质， 并在基底上按预定设计排列。
第六十三方面，本发明提供了一种发光器件，它包括：
具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的 荧光物质，该物质在基底上按预定设计排列。
第六十四方面，本发明提供了一种制造发光器件的方法，所述器件包括 具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质， 该物质在基底上按预定设计排列；所述方法包括如下步骤：
通过印刷方式在基底上沉积含有荧光物质的油墨，得到形成油墨点的物 质。
第六十五方面，本发明提供了一种制造发光器件的方法，所述器件包括 具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的 荧光物质，该物质在基底上按预定设计排列；所述方法包括如下步骤：
通过印刷方式在基底上沉积含有荧光物质的油墨，得到形成油墨点的物 质。
印刷通常用印刷机完成。在常规实例中，点形物质是以所需方式周期性 排布在基底上的点。在这种情况下，驱动器功能的器件周期性包埋在基底表 面中。所述基底具有聚合物驱动器的功能。例如，所述聚合物驱动器可以由 选自以下的至少一种材料组成：具有热移位功能的水溶性非电解质聚合物凝 胶、在一定pH下引起移位的电解质聚合物凝胶、通电后能引起移位的聚合物 与表面活性剂的混合物、聚乙烯醇基材料和聚吡咯材料。
本发明的荧光物质或复合材料可用来制备柔性发光材料，所述柔性发光 材料可用作(例如)耐磨材料。
第六十六方面，本发明提供了一种柔性发光材料，它包含多个单元结构， 每个单元结构包含一种含至少一种随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物 质的材料，所述发光材料在基材的二维平面上沉积成膜、液滴、点、棒、条 或块状陶瓷形式，这些形式通过柔性连接材料连接在一起。
第六十七方面，本发明提供了一种柔性发光材料，它包含多个单元结构， 每个单元结构包含一种含至少一种发光强度随着应力的时间-速率变化而变化 的荧光物质的材料，所述发光材料在基材的二维平面上沉积成膜、液滴、点、 棒、条或块状陶瓷形式，这些形式通过柔性连接材料连接在一起。
如果采用类似于生产日本传统盔甲的技术，用纤维、绳素等将各单元的 基本组件连接起来，那么这些柔性发光材料从宏观上可以视为具有柔性。
如前所述，在超声波作用下，本发明的荧光物质或复合材料很容易受激而 发射光。这种受超声波诱导发光的物质可用各种方法获得。但是，用下述方 法较好。举例来说，所述超声波诱导发光物质适合利用发光的交通标志。
第六十八方面，本发明提供了一种超声波诱导发光物质，它是通过处理以 碱土金属或铝氧化物为基质并向基质中掺入了稀土元素的结晶材料得到的， 其中稀土元素是在不低于500℃的温度下通过还原方法掺入的。
第六十九方面，本发明提供了一种交通标志，它包括含有至少一种超声波 诱导发光物质的材料，所述超声波诱导发光物质是通过处理以碱土金属或铝 氧化物为基质并向基质中掺入了稀土元素的结晶材料得到的，其中稀土元素 是在不低于500℃的温度下通过还原方法掺入的；该材料在超声波作用下发 光。
本发明的荧光物质可用于各种类型含有发光显示部件的电子器件、发光系 统、显示系统等，必要的话，可与另一种物质组合形成复合材料。
第七十方面，本发明提供了一种含有发光显示部件的电子器件，所述发光 显示部件包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质。
第七十一方面，本发明提供了一种含有发光显示部件的电子器件，所述发 光显示部件采用了发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第七十二方面，本发明提供了一种发光系统，它包括：
包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十三方面，本发明提供了一种发光系统，它包括：
包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十四方面，本发明提供了一种显示系统，它包括：
包含能随着应力时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十五方面，本发明提供了一种显示系统，它包括：
包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十六方面，本发明提供了一种发光方法，它包括：
使用能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质；
通过控制荧光物质中应力的时间-速率变化而控制发光。
第七十七方面，本发明提供了一种发光方法，它包括：
使用能随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质；
通过控制荧光物质中应力的时间-速率变化而控制发光。
如上面所总结的，根据本发明，人用手轻轻触摸或用手指触摸就有可能使 荧光物质或复合材料发生明显弯曲，同时得到柔和的触觉信息，从而导致应 力发光，或者利用压电振动等使特定部分在接收到外部电信号后发光。
本发明复合材料的一个重要应用是用户实际触摸的任何产品，如娱乐机器 人的表皮或外部涂敷膜。在这个意义上，举例来说，触摸时能发光的产品吸 引人，能激起消费者的购买欲望。
至于其物理效应，由于本发明原本在概念中就利用触摸作为基本输入信号， 所以能得到节能材料或产品。此外，当用外部电信号使预定部分闪光时，能 量消耗小，因为不需要电流输入，不像电致发光器件、发光二极管等那样。
对于娱乐新领域来说，本发明是材料上的一次革命。对于大多数传统产品， 方便生产是优先考虑的问题。但本发明的复合材料中的荧光物质却有可能依 据用户的使用或交流方式提高产品的趣味性。因此，它们能唤起用户的极大 关注，将对工业产生冲击。特别是当本发明材料用作娱乐机器人的表皮时， 任何产生应力的操作，如用户用力弯折它们，或者机器人自身的接连弯曲动 作，都能使光发出。关于这些材料的构想也能在光学领域引起广泛革命。
附图简述
图1-4所示为SrAl2O4∶Eu陶瓷粉末在固相反应合成过程的不同阶段中X 射线衍射图的简图；
图5A-5D是说明本发明片状复合材料在发生弯折时发光的特点的照片；
图6所示为娱乐机器人的简图，它用一种受到触摸时能发光的材料制成人 造表皮；
图7所示为包含SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂的片状复合材料中SrAl2O4∶Eu粉末的重量百分比与发光强度的关系图；
图8A-8E显示了包含SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯树脂的片状复合材料，以及 包含SrAl2O4∶Eu+Dy和树脂的片状复合材料的余辉性质的照片；
图9A和9B分别显示了SrAl2O4∶Eu粉末受紫外光激发后的发射光谱及其 余辉性质；
图10A和10B分别显示SrAl2O4∶Eu+Dy粉末受紫外光激发后的发射光谱 及其余辉性质；
图11A-11E所示照片显示本发明片状复合材料在施加和撤去应力情况下观 察到的可逆发光性质的结果；
图12A-12C所示照片显示了本发明片状复合材料与发生超声振动的喇叭 (horn)接触时的发光特点。
图13A和13B所示照片显示了本发明片状复合材料在置于能够开关的超 声波变换器上时的发光特点。
图14所示为用本发明复合材料作为人造皮肤体系的概念简图；
图15所示为采用了本发明人造皮肤的娱乐机器人示意图；
图16所示为用海绵状应力发光材料和网状应力发光材料制成的人造发光 皮肤的示意图和扫描电镜图；
图17所示为本发明无机/有机杂合材料的结构简图；
图18所示为说明本发明无机/有机片状杂合材料的柔性的示意图；
图19A-19I所示为制造发光器件的流程简图，该器件结合了荧光物质与压 电材料；
图20A-20E所示为生产发光器件的流程简图，该器件结合了荧光物质与表 面声波材料；
图21所示为加入了MOSFET的发光器件的剖面图；
图22所示为活性矩阵形式的二维发光器件的简图，它采用了图21所示加 入了MOSFET的发光器件；
图23所示为包含形成压电陶瓷细晶体颗粒边界的应力发光材料的复合材 料；
图24A和24B所示为说明采用图23所示复合材料的发光器件性质的示意 图；
图25所示为一种发光器件的简图，它通过喷墨法在驱动器基底上形成应 力发光点；
图26所示为利用超声波发光的交通信号体系的简图；
图27所示为本发明人造皮肤的简图；
图28所示照片显示本发明片状复合材料与光纤的一端接触；
图29所示照片显示本发明片状复合材料在黑暗环境中与光纤的一端接触， 但还没有受到外力作用；
图30所示照片显示本发明片状复合材料在黑暗环境中与光纤的一端接触， 且刚刚受到外力作用；
图31所示为本发明片状复合材料与光纤一端接触，在受到外力作用前后 发出的波长为520nm的光强度随时间的变化关系；
图32所示为本发明的人造发光毛发的一个实例的照片；
图33所示为本发明的人造发光毛发的另一个实例的照片；
图34所示为本发明的一段人造毛发的照片，它握在两只手有一定跨度的 手指之间；
图35所示为本发明的一段人造毛发受到弯折时的发光性质的照片，它握 在相对两只手的手指之间；
图36A-36E所示照片显示了放在超声波变换器上的SrAl2O4∶Eu单晶薄片 在超声波变换器开关时的发光性质；
图37A-37B所示简图显示了SrAl2O4∶Eu单晶薄片发出的波长为520nm的 光强度随时间发生的变化，以及它的发射光谱；
图38所示简图说明了本发明人造发光毛发的制造方法；
图39所示为本发明人造发光毛发的示意图；
图40所示为本发明人造发光毛发单元的示意图；
图41所示为本发明人造发光毛发单元的示意图。
本发明最佳实施方式
下面结合附图阐述本发明的一些实施方式。
首先说明采用常规固相反应法制备SrAl2O4∶Eu陶瓷的方法。
在第一种制备方法中，将预定量的下述物质作为原料投入球磨机中混合20 小时。
SrCO3 0.39mol＝147.6292×0.39＝57.575388g
Al2O3 0.4mol＝101.96128×0.4＝40.784512g
Eu2O3 0.002mol＝351.9182×0.002＝0.7038396g
B2O3 0.032mol＝69.6182×0.032＝2.2277824g
此后，混合物在1400℃空气中焙烧，在1400℃氧气中焙烧，在1300℃ H2(5％)N2气氛中还原退火，从而进行合成。各个阶段的X射线衍射图示于图 1-4。
在1400℃空气中焙烧(图2)之后，基本上得到所需晶相，经证实，所得物 质具有单斜体系晶格指数，类似于已知的一篇论文[F.Hanic，T.Y.Chemekova 和J.Majling，J.Appl.Phys.，12(1979)243]。
然后，按1∶2重量比混合聚酯树脂(购于Buehler的Castolite树脂)和上述 SrAl2O4∶Eu粉末。使产品成形为片状，每边长数厘米，放置一整天。这样就 制成了无机/有机复合片状材料。这里所用SrAl2O4∶Eu粉末细颗粒的粒度为 100nm或以下。Nemoto公司未曾报道仅用聚酯。九州工业技术研究所采用的 是环氧树脂，也没有报道使用聚酯。
这样制备的片状材料是厚度小于1mm的薄片(下层形式)，据证实，它在黑 暗中轻轻弯折就能闪光。其发光性质示于图5A-5D。
图5A所示为在明亮环境中弯折之前的片状材料，图5B所示为黑暗中的 片状材料(即将开始弯折)，图5C所示为片状材料被弯折并在被抓部分闪光， 图5D所示为片状材料弯折并全面闪光。
迄今为止，只有本发明者能够成功地制得这种利用人力可轻易闪光的材 料。
九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人的多数实验报告在整体环氧树 脂混合物上施加数吨的压力，而据本发明者所知，他们也没有关于人轻轻触 摸就能发光的报告。
成功获得简单弯折就闪光的材料对娱乐机器人的人造皮肤材料的应用非常 有用。图6所示为这种应用的简单图像。在图6中，前面提到的片状材料作为 人造皮肤粘贴在娱乐机器狗身上，只要用指尖轻轻一碰，人造皮肤就能发光。
轻轻一碰就能发光的无机/有机复合片状材料不仅在前述人造功能皮肤材 料的研究中有价值，而且在其他技术领域中也有价值。
下面说明作为应力发光物质的SrAl2O4∶Eu和树脂材料的混合比(wt％)。
类似于上面解释过的技术，本发明者在10wt％-80wt％范围内以各种比例 混合SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯，并试图形成大小约10mm×25mm、厚约0.25mm 的片状材料。在该实验中，得到了混合比为70％或以下的合格的片状成形产 品。但是，比例高于80％的片状材料容易脱开，机械性质不稳定。图7示出 了片状材料中SrAl2O4∶Eu粉末的重量百分数(重量含量)与发光强度的关系。 从发光性质的角度看，SrAl2O4∶Eu比例越高，达到的发光强度越高。但是， 机械性质不稳定的片状材料难于用在实际产品中。因此，考虑到这个结果， 要求混合比例宜约在30-75％之间。但实际上，制备混合比例为80％或以上的 有用片状模塑产品也是可能的。
这里所用复合材料当然具有应力发光性质。但实际上，在光线明亮的日间 环境里，肉眼难以看清发射的光。这是发光强度的问题。如果使用紫外线等 进行光学激发，所发出的光是可以清楚看到的。但是，对于应力发光，发出 的光在白天看不清楚，尽管还没有弄清其原因究竟是激发强度不足还是激发 效率低下。因此，有效使用复合材料的时间区是夜晚。当然，在暗室中是能 有效使用的。
下面说明掺杂了两种稀土元素的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末的树脂混合片状材 料(Nemoto公司开发)与本发明者开发的SrAl2O4∶Eu的树脂混合片状材料在黑 暗中的余辉性质的比较。两种片状材料中粉末：树脂的混合比皆为1∶2。比 较结果示于图8A-8E。
在图8A-8E中，SrAl2O4∶Eu的性质示于左边，SrAl2O4∶Eu+Dy的性质示 于右边。在黑暗环境中，两种材料的外观和色调相同。关掉房间的灯光后， 它们的发光模式有很大不同。可以发现，前者不到1分钟就明显变暗了，而后 者持续闪光了相当长的时间，原因当然是后者是用能长时间保持余辉的材料 制备的。
换句话说，后面这种类型的材料不适用于在应力作用下发光的人造皮肤。 即后者在黑暗环境中，即使不受应力也能发光，产生应力前后的发光强度之 比可能比较大。因此，证明不具有持久保持余辉性质的SrAl2O4∶Eu适合于这 种应用。
为了进行比较，下面说明本发明者制备的SrAl2O4∶Eu粉末和Nemoto公 司制备的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末发光性质的测定结果。
图9A和9B所示为本发明者制备的SrAl2O4∶Eu粉末受紫外线激发后的发 射光谱(图9A)及其余辉性质(图9B)。图10A和10B所示为Nemoto公司制备 的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末[以商品名LumiNova(G-300C)购于Nemoto公司]受紫 外线激发后的发射光谱(图10A)及其余辉性质(图10B)。
为了制备SrAl2O4∶Eu粉末，在事先证明还原前处理一次就足够之后，通 过在1400℃氧气气氛中焙烧2小时然后在1300℃还原(N2中含4％H2)2小时制 得测定用样品。该样品事先证明是单相。当然，还原温度不一定要1300℃， 可以是不低于500℃的任何温度。
两种样品发射光的主峰在520nm波长附近，光是绿色的。但是，至于中 断紫外线辐射后的衰减性质，可以证明SrAl2O4∶Eu的发光强度衰减得比原来 说明的还快得多。图9A和10A所示为用以25毫秒间隔收集的测定值得到的 发射光谱。从图中可以看到，发射光谱强度逐次下降。
图11A-11E所示为施加和撤去应力两种过程中，作为SrAl2O4∶Eu和树脂 复合材料特点的发光性质。
图11A-11E所示为在施加和撤去应力两种情况下观察发光性质的结果。 即，这些图是从几张记录发光性质的录象胶片上复制下来的图片。图11A所 示为放在压模上的样品。在黑暗环境中，该样品在施加压力前就有部分衰减(图 11B)。施加压力后，该样品立即发出强光(图11C)，在压力继续保持的情况下 就熄灭了(图11D)。图11E所示为撤掉压力后的性质。从这些图中可以看到， 应力发光在物理上可精确表述为应力的时间微分产生的光发射。这也可以从 以下事实得到证明，即随着施加应力速度的增加，发射光增强。
基于发光强度很大程度上依赖于应力的时间微分或施加压力的速度，本 发明进行了如下实验，希望看到超声振动作用下的发光现象。可以认为这种 实验在世界上是第一次。
实验中所用超声波变换器是Honda Electronics Co.，Ltd.的产品，在震荡器 上配有喇叭。其规格包括共振频率39.30kHz，共振阻抗180Ω，静电容2480pF。 当通过复合SrAl2O4∶Eu和树脂制备的片状材料与共振条件下的超声喇叭接触 时，所期望的发光现象得到证实。此结果示于图12A-12C中。
图12A所示为超声喇叭的外形，图12B所示为黑暗环境中的发光特点， 图12C所示为从用夜拍功能记录发光特点的录象带上复制下来的图片。从图 12B和12C中可以看出，片状材料在超声波作用下明显能发光。基于该事实， 可以推测振动波在片状复合材料内部传播，当波到达SrAl2O4∶Eu细颗粒时就 发光。但是，除非将片状材料用力压在超声喇叭板上，发出的光依然比较弱。 如果能降低超声波的传播损失，则可能得到更有效的发射光。为了验证接触 面上产生的热的影响，我们做了另一个实验，将片状材料放在热板等的较热 部分，观察是否发光。但是，在该实验中没有观察到可见的光发射。这意味 着前面实验中所证实的发光现象肯定由超声波引起。这从前面介绍的Niigata Uinversity Tsutai等所做的热致发光研究中也可以推断出。据他们报告， SrAl2O4∶Eu粉末在230K有一个大的热致发光峰(与阱相关)，其强度在室温或 更高温度下降低到几分之一的水平。也就是说，在室温或更高温度下，仅仅 受热是难以发光的。为了提高超声发光效率，用频率更高(MHz)的变换器进行 了另一个实验。这里所用变换器与超声湿度调节器等中所用的几乎是同一类 型，它是直径为2cm、厚为1mm的盘。图13A和13B显示了粘附在频率为2.4MHz 的变换器表面上的片状材料的特点。图13A显示了变换器关闭时的特点，图13B 显示了变换器开启时的特点。
压电振动模式主要是沿厚度方向的垂直振动。观察到了清晰的强发射光(图 13B)。这可能是由于高频振动有更高的加速作用。
根据基本实验结果，可以认为该材料在表面波等作用下可以发光。此外， 有可能做一块板，把它放在远处，在空气中受超声波辐射后可以闪光。这样， 成功地将振动能直接转化为光能具有重要意义。
这里要再次回顾相关技术。已经证明，SrAl2O4∶Eu也可以用于热致发光。 但是，有关应力发光的几乎所有研究报告都来自九州工业技术研究所的Xu、 Akiyama等人的研究小组。据他们报道，不仅含陶瓷固体，而且含树脂(但只 是环氧基树脂)的复合物质受击或受压后发光。但是，它们的报告只限于三维 尺寸都相当大的固体。显而易见，迄今为止世界上还没有有关轻触发光及直 接在物体上施加超声振动的实验的报道。
如上所讨论的，荧光SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯树脂的复合片状材料与超声 振动下的物体接触时发光的现象是第一次观察到。这表明，有可能不用简单 机械能，而用受电控制的超声振动来控制固体发光。而且已经证明，同一种 片状材料在简单弯折操作下很容易发光。从应用于人造皮肤的角度考虑，材 料在两种不同发光模式下都有效非常有意义，即在电控模式下和自发模式下。
基于这些结果，在此提出如下装置。
本发明片状复合材料可用作机器人的人造皮肤，所述机器人用于所谓的娱 乐目的和其他各种目的。这种应用的一种构想如图14所示。
如图14所示，有可能设计出一种系统，它不仅能让表皮从受到使用者触 摸部分发光，而且能通过另一种装置在CPU中存储两种信息，即触摸位置信 息和发光强度信息，使表皮在适当延迟后在预定位置发光。这种设计的一种 构想图示于图15。图中所示为人手击打狗头，狗的下巴稍后闪光。这种设想 有可能利用复合材料和图14所示系统实现。
下面说明人造皮肤和相关物质的组成部分。
人造皮肤必须具有一定程度的柔性。因此，如前所述，很自然地要用像树 脂那样的弹性体作基质，或者将其夹在橡胶片之间。除此之外，也可以将 SrAl2O4∶Eu陶瓷成形为纤维、海绵或网状，使得人造皮肤本身具有某种程度 的柔性，并且能发光。这些想法的构想图示于图16。
图16所示为人造发光皮肤的结构图，还显示了网状结构受外力作用时收 缩而发光的特点。图16所示为陶瓷除海绵结构外的网状结构。为了制备这种 网状结构，通常采用酸洗(例如，在烧结陶瓷之后)颗粒部分而只保留颗粒边界 的技术。为了将SrAl2O4∶Eu保留在颗粒边界，可以混合一种不可能与SrAl2O4∶ Eu反应的物质，该物质在烧结之后可以用酸洗去。一个具体的例子采用 ZnO-Nb2O3，如以下论文所述。
·K.Hamano，A.Sayano和Z.Nakagawa，J.Ceram.Soc.Jpn，91(1983) 309-317
制备类似柔性结构的另一种方法是采用无机/有机杂合技术。理想情况是， 无机/有机纳米复合结构中只有SrAl2O4∶Eu位作为纳米晶体选择存在。在这 种情况下，基质部分形成无机/有机杂合材料。这样的一种结构图示于图17。 图18所示为柔性无机/有机杂合片状材料，可用手指将它夹住并弯折。
图17中，虚线所示部分为-Si-O-Si-硅氧烷键，M-O位(M可以是Sr或Al， 在此可以是Sr-O和Al-O)存在于硅氧烷键端位上。在此无机/有机杂合材料中， 机械移位传递到硅氧烷键，当机械移位到达在空间分散的Sr-O和Al-O位时， 发光现象就发生了。
为了制备无机/有机杂合材料，四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4，TEOS的水解产 物硅氧烷可以用作原料。但更简单的是用聚二甲基硅氧烷(HO-Si(CH3)2-OH， PDMS)作为原料。为了形成发光位，可以让烷基醇铝(如Al(-O-CH(CH3)2)3)或 烷基醇锶(如Sr(-O-CH(CH3)2)3)一起反应。在合适的反应条件下，发生脱水/缩 合反应，得到所需的杂合结构。一种具体制备方法在以下论文中有详细介绍。
·N.Yamada，I.Yoshinaga和S.Katayama，Material Intergration，12(1999) 51-56
作为另一种设想，可以使用能够获取离子的导电有机物质，如聚吡咯，使 之面向外电极，从而使之弯折并同时闪光。
下面说明用应力发光材料使二维表面发光的实例。这些实例不像半导体激 光器或发光二极管，不要求加载电流，因而能够节能。
作为第一个实例，可以将应力发光材料叠加在PZT压电薄膜上，从而制 备发光装置，其中所述PZT例如在Si上形成。制备两种与压电材料复合的发 光装置的方法示于图19A-19I。
如图19A-19I所示，作为缓冲层12，(例如)(001)-取向的CeO2膜外延生 长在(例如)(001)-取向的Si基11上，例如(图19A和19B)。钙钛矿型导电薄 膜，如(001)-取向的SrRuO3薄膜，作为下电极层13，接着外延生长在CeO2膜上(图19C)。此外，钙钛矿型薄膜如(001)-取向的PXT外延生长在导电薄 膜上(图19D)。
在下一步中，不同类型的发光装置采用不同的方法。对于一种类型的发光 装置，钙钛矿型导电薄膜如(001)-取向的SrRuO3薄膜，作为上电极层15，外 延生长在压电薄膜14上(图19E)。SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料作为应 力发光层16叠加在导电薄膜上(图19F)，最后，玻璃或透明有机树脂薄膜形成 透明覆盖层17(图19G)。结果是，有可能获得这样一种发光装置，其中通过在 下电极层13和上电极层15之间施加的电压，可以在压电薄膜14中产生压电 垂直振动，该振动能在应力发光层16中传播，从而引起有效发光。
对于其他类型的发光装置，应力发光层16直接叠加在压电薄膜14上(图 19H)，透明导电膜，如ITO或CuAlO2最后叠加在上透明电极层18上，覆盖 应力发光层16(图19I)。如果SrAl2O4∶Eu薄膜作为应力发光层16叠加，该薄 膜宜以与压电薄膜14成外延晶格排列的方式叠加。通过这些步骤，有可能获 得这样一种发光装置，其中通过在下电极层13和上透明电极层18之间施加的 电压可以在压电薄膜14中产生压电垂直振动，该振动能在应力发光层16中传 播，从而引起有效发光。
以上解释的两种发光装置利用了压电振动。实际上，表面声波可用作类似 技术。用表面声波制造发光装置的方法示于图20A-20E。如图20A-20E所示， (001)-取向的CeO2膜作为缓冲层22，(例如)首先外延生长在(例如)(001)-取 向的Si基材21上，例如(图20A和20B)，钙钛矿型导电薄膜，如(001)-取向 的PZT薄膜，作为下电极层23，接着外延生长在CeO2膜上(图20C)。此外， 钙钛矿型薄膜如(001)-取向的SrRuO3外延生长在导电薄膜上，形成彼此相对 的二维梳形电极24、25(图20D)。最后，SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料 作为应力发光层26叠加在梳形电极24和25之间(图20E)。通过这些步骤，有 可能获得这样一种发光装置，其中通过在梳形电极24上施加的电压，可以在 压电薄膜23中产生表面声波，该声波能在应力发光层26中顺利传播，从而引 起有效发光。
下面说明加入上述发光装置以及MOSFET的一个实例。图21所示为这种 加入了表面声波型发光装置和MOSFET的发光装置。如图21所示，在n型Si基材31中形成了p阱32，而(001)-取向的CeO3膜作为器件隔离场绝缘膜33， 形成于p阱32的表面上。在场绝缘膜33所包围的活性区表面上，形成了栅绝 缘膜34，如SiO2膜，而掺杂多晶Si或polycide的栅电极35例如形成于栅绝 缘膜34上。在p阱32中，n+型源区36和漏区(drain region)37形成时与栅电极 35自动对齐。栅电极35、源区36和漏区37构成n通道MOSFET。
另一方面，举例来说，(001)-取向的PZT钙钛矿型薄膜作为压电薄膜38 叠加在场绝缘膜33上，两个呈钙钛矿型导电薄膜如SrRuO3薄膜形式的梳形电 极39、40，例如(001)-取向的SrRuO2薄膜面对面形成于压电薄膜38上。在 这些梳形电极39、40之间，SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料叠加成应力 发光层41。压电薄膜38、梳形电极39、40和应力发光层41构成了表面声波 型发光池。
形成的器件隔离绝缘膜42，如SiO2膜用来覆盖MOSFET和发光池。在漏 极区37上方，连接孔43形成于栅绝缘膜34和器件隔离绝缘膜42中，掺杂多 晶Si或W的插头44埋在连接孔43中。在梳形电极39、40上方，连接孔45、 46形成于装置隔离膜42中。插头44和梳形电极39用金属线47穿过连接孔45 相连。此外，金属线48穿过连接孔46与梳形电极40相连。
在加入了MOSFET且具有上述结构的发光装置中，由于MOSFET的漏极 区37和梳形电极之一39是电连接的，发光池中发出的光可通过开关MOSFET 控制，其中梳形电极39在压电薄膜38上形成，用于振荡表面声波。换句话说， 加入了MOSFET的发光装置可以活性矩阵电路的形式驱动。因此，通过使用 图22所示活性矩阵电路，可以制成加入了MOSFET的二维发光装置。在图22 中，方形框是发光池。源线与单个像素部分的MOSFET的源区36相连。栅线 与单个像素部分的MOSFET的栅电极35相连。
下面说明采用混合陶瓷的发光装置，其中一个实例如图23所示。图23中， 发光装置采用了应力发光物质和压电材料组合而成的混合陶瓷。压电陶瓷细 晶体，如PZT细晶体51，以颗粒形式使用。作为应力发光材料形成的SrAl2O4∶ Eu 52可用于形成颗粒边界(基质部分)。
如图24A所示，电极54、55将具有微结构的陶瓷材料夹在中间，通过电 极54、55从外部施加交流电场，产生压电振动，如图24B所示。因而能使颗 粒边界闪光。
混合陶瓷材料可用下述方法制备。这就是类似于前述制备SrAl2O4∶Eu的方法，在球磨机中混合预定量的所选原料SrCO3、Al2O3、Eu2O3和B2O3。 随后对混合物进行退火和熔融，然后由熔融状态一次性淬火，得到玻璃相。 接着将玻璃相研磨成粉，与PZT细晶体混合。然后通过退火，从玻璃相中将 SrAl2O4∶Eu沉积在PZT细晶体的颗粒边界上。
下面说明用驱动器基底制备发光装置的方法。如图25所示，在此实例中， 将含有SrAl2O4∶Eu细颗粒的应力发光油墨(可以看作一种漆)作为应力发光物 质以点的形式倒在驱动器基底61上，形成应力发光点62，应力发光点在X和 Y方向周期性排列。
驱动器基底61由聚合物凝胶器件、压电器件、超声波器件、磁收缩器件、 形状记忆合金器件、氢吸收器件、放热器件(如双金属)等制备。对于聚合物凝 胶器件，可热移位的水溶性非电解质聚合物凝胶是备选材料之一，如在侧链 上具有醚键的聚乙烯基甲醚(PVME)或聚-N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)。此外， 在一定pH下可移位的电解质聚合物凝胶聚丙烯腈(PAN)、通电后可移位的聚 丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)与表面活性剂的混合物，以及聚乙烯醇基材 料也是潜在的备选材料。此外，聚吡咯等也是有机分子驱动器的备选材料。
为了驱动驱动器基底61，任何表面声波、压电振动或表面上产生的机械 折皱都可以使用。为了在表面上产生瞬时响应，有一种方法可以将那些驱动 器材料周期性插入驱动器基底61中。图26所示实例中，驱动器材料63沿X 方向周期性插入驱动器基底61中，插入方向为Y方向。在此实例中，周期性 插入驱动器材料63的作用是使驱动器基底61的表面移位呈周期性。
下面说明利用超声波的公路标志发光体系。图26A和26B所示为一个实 例。如图26A所示，在公路标志发光体系中，用本发明的应力发光材料或复 合材料在标志板的表面画出所需符号。另一方面，在车上装配超声波震荡器。 如图26B所示，当超声波震荡器产生的超声波遇到标志板时，应力发光材料 或复合材料就产生应力发光，标志上的符号就开始闪光。因此，司机就能够 辨识符号。
下面说明带有光学神经网络的人造皮肤，其中一个例子示于图27。如图27 所示，使塑料纤维(或光学纤维)穿透人造皮肤材料的表层，成二维排列，将球 形应力发光复合材料粘在每根塑料纤维的一端，此端露在表层的前表面上。 举例来说，所述应力发光复合材料由SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂制备。对于这种 人造皮肤，只要人的手指碰到它的表面，触摸区的应力发光复合材料就发光。 光沿着塑料纤维传播，以脉冲形式从位于皮肤后表面上的塑料纤维另一头射 出。也就是说，触摸信息，即手指触摸到表层的前表面以及触摸的位置，可 以从皮层后表面上发出的光和发光位置检测到。从这种意义上讲，可以认为 人造皮肤具有光学神经网络。
图28所示为实验者用他/她的一只手托住光学纤维，光纤一头与SrAl2O4∶ Eu和聚酯树脂组成复合片状材料接触，该复合片材能随着应力的时间-速率变 化而发光，他/她即将用另一只手对片状材料施加外力。这里所用光纤是直径 为8mm的单束棒状纤维，并有125μm厚的包裹层。
图29所示为向图28中复合片状材料施加外力前，它在黑暗环境中的特点。 在没有施加外力的状态下，复合片状材料不发光，它整个是暗的，如图29所 示。
图30所示为向图28中所示复合片状材料施加外力时，它在同样的黑暗环 境中的特点。这里除了可以观察到受外力作用的复合片状材料发光外，还能 观察到从光纤另一头发出的光，如图30所示。来自光纤另一头的光表明，从 复合片状材料发出的光通过光纤转移，并从光纤另一头发射出。因此，从复 合片状材料发射的光发生转移从原理上讲得到实验证实，这意味着具有光学 神经网络的人造皮肤是可以实现的。
图31所示为使复合片状材料与光纤一头接触并监测波长λ＝520nm(应力发 光波长)的光强度(发光强度)的结果，所述光是向复合片状材料施加外力前后 在2秒之内以20毫秒的间隔从光纤另一头发射出的。从图31可以看出，向复 合片状材料施加外力时，波长为520nm的光从光纤另一头发出。这再次证实 了发自复合片状材料的光发生了转移。
图32所示为三段人造发光毛发，其制备方法是在塑料管如乙烯基管中填 入SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂组成的复合片状材料。每段人造发光毛发直径约 1mm。
人造发光毛发可通过下述方法制备。SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂混合物在固 化之前还呈液态的时候，将(例如)乙烯管连接到注射器针尖上，然后将管子浸 入液态复合材料中。在这种状态下，当用注射器抽复合材料时，管子就填满 了复合材料。随后使管子与注射器针头分开，让管子中的复合材料固化。由 此制成了人造发光毛发。
也可以先将复合材料填充在注射器针筒中，然后将复合材料从注射器推到 管子中。但是用这种方法容易带入气泡，加压就不容易了。
图33所示为直径为0.6mm的细人造发光毛发的外观图，它是通过上述方 法制备的。
图34所示为直径为1mm的人造发光毛发的外观图，它是通过上述方法制 备的，即将被弯折。
图35所示为粗1mm的人造发光毛发，在黑暗环境中刚刚被弯折的外观图。 从图35中可以清楚看到发出的光，人造发光毛发管的发光现象得到证实。这 证明将人造发光毛发用于娱乐机器人是可行的。
图36A-36E所示为对SrAl2O4∶Eu单晶薄片发光的按时间顺序观察的结果， 单晶薄片位于处于开启状态的2.4MHz超声波变换器上。它们是从记录发光现 象的录像带上复制的几幅图像。图36A所示为放在超声波变换器(在亮场中)上 的样品。图36B所示为开动超声波变换器之前的黑暗状态(暗场中)。一旦开动 超声波变换器，就出现强发光(图36C)，随后持续发光(图36D)。当超声波输 出达到最大时(18V，0.5A)，发射光最强。
图37A和37B所示为监测发光强度变化的结果(图37A)和在发光强度达 到最大时测定发射光谱的结果(图37B)，其中发射光的波长为520nm，控制发 光强度是在图36A-36E所述实验中，在20秒内将超声波变换器的电源从关闭 转到开启前后进行的。存在的问题是，超声波变换器的平台几秒之内就发热。 因此，有可能存在由热产生的发光现象，即热致发光。为此，将SrAl2O4∶Eu单晶薄片置于发热平台上，在快速加热条件下进行观察。但是，实验证明在 此条件下根本没有出现发光现象。这些实验结果在世界上第一次证实， SrAl2O4∶Eu物质受到超声波辐射时会发光。这里再次观察到520nm的发射光 谱，这在紫外线激发或应力作用下已经得到证实。
至于制备人造发光毛发的技术，我们已经介绍了一种方法。下面将再介 绍一种通过电泳制备人造发光毛发的方法。
首先介绍电泳装置。如图38所示，在电泳容池71中装有由丙烯酸蜜胺 基材料制成的电沉积漆73，漆中分散有SrAl2O4∶Eu粉末72，插有金属细线 74的基件75浸在漆73中。金属细线可以是铜线或镍线，直径为0.01-1mm， 长度约为20mm。基件75可以是硅树脂板，所有的金属线74都通过在硅树脂 板前表面上形成的导电层(未示出)彼此实现电连接。金属板76也浸在电沉积 漆73中，面朝基件75上插有金属细线74的表面。
通过利用具有上述结构的电泳装置，可以通过以下步骤制备人造发光毛 发。如图38所示，用电源77在插有金属细线74的基件75和金属板76之间 施加直流电压(例如100-200V)，用基件75作正极柱，金属板76作负极柱。结 果，带负电荷的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆通过电泳附着到金属细线74 上，将金属细线74的整个表面覆盖住。当金属细线74的表面上附着了足够多 的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆后，从电沉积漆73中除去插有金属细线74 的基件75，并在120℃退火以固化树脂。结果制得人造发光毛发79，其在金 属细线74周围得到有SrAl2O4∶Eu粉末和树脂组成的复合材料78，如图39所 示。图40所示为含有插在基件75上的人造发光毛发79的人造发光毛发单元。
含有SrAl2O4∶Eu粉末72和树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79粘 附在60μm粗的金属细线74周围，厚度为20μm，手动触摸或击打可使之发 光。图40和41显示了它的特点，标注号80标示人的指尖。
下面说明制备人造发光毛发的另一种方法。这种方法同样利用电泳，但用 玻璃作为与SrAl2O4∶Eu粉末复合的材料。
更具体地，这种制备方法用包SrAl2O4∶Eu粉末和玻璃粉(例如PbO-SiO2-B2O3基玻璃粉)(未显示)的异丙醇作电泳漆73。接着类似于前述制备方法，在 插有金属细线74的基件75和金属板76之间旋加直流电压(例如100-200V)， 使足够量的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆通过电泳吸附到金属细线74周围 的表面上。然后从电沉积漆73中移走插有金属细线74的基件75，并在600℃ 退火，使玻璃硬化。结果，在金属细线74周围得到含有SrAl2O4∶Eu粉末和 树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79，如图39所示。
含有SrAl2O4∶Eu粉末72和树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79粘 附在60μm粗的金属细线74周壁上，粗细为20μm，手动触摸或击打可使之 发光。
至此，我们具体介绍了本发明的一些实施方式。但是，这些实施方式不能 误认为是对本发明的限制。相反，在本发明的技术思想范围之内，可以对它 进行各种改变或改进。
例如，数值、结构、形状、材料、原料、过程等等不过是例子而已，也可 以采用其他合适的数值、结构、形状、材料、原料和过程等。
如上所述，根据本发明，人只需用手或手指轻轻触碰，就能使荧光物质或 复合材料发生较大程度的弯折，人以柔和的触觉，却能引起应力发光；也可 以利用接受外部电信号产生的压电振动让预定部位发光。因此，本发明在娱 乐机器人领域和其他各种领域都将带来巨大变化。
SrAl2O4∶Eu的历史背景
作为荧光材料，对SrAl2O4∶Eu的研究已经有很长的历史了。以下专利早 在20世纪60年代就申请了，今天可以说这个材料已经很成熟了。
·比利时专利1347459(1963年11月18日申请)
·美国专利3294699(1966年12月27日申请)
另一方面，1963年发表了下述文章：
·F.P.Glasser和L.S.D.Glasser，J.Am.Ceram.Soc.，46(1963)377-380以 学术论文的形式报道了SrAl2O4：Eu的基本晶体结构。此外，有好几个研究机 构研究了它的荧光性质，大约自1968年起，已经发表有好几篇论文，列举如 下：
·F.C.Pallila，A.K.Levine和M.R.Tomkus，J.Electrochem.So.，115(1968)， 642-644
·G.Blasse和A.Bril，Philips Res.Repts.，23(1968)，201-206
·G.Blasse，W.L.Wanmaker和J.W.ter Vrugt，J.Electrochem.So.， 115(1968)，673
·V.Abbruscato，J.Electrochem.So.，118(1971)，930-933
此后，对SrAl2O4的结晶学研究取得了进展。据下面这篇论文报道，在约 650℃的边界温度上，未变形BaAl2O4型晶相(a＝5.14_，c＝8.46_(700℃))在高 于边界温度的温度下稳定，而实心(stuffed)鳞石英型单斜晶相(a＝10.20_， b＝20.26_，c＝8.42_，γ＝60.53°)在低子边界温度的温度下稳定。
·S.Ito，S.Banno，K.Suzuki和M.Inagaki，Z.Phyzik.Chem.Neue Folg， 105(1977)173-178 此外，以下论文还报道了单斜晶系，其中a＝0.51947_，b＝0.8836nm， c＝0.8442nm，β＝93.43°
·F.Hanic，T.Y.Chemekova和J.Majling，F.Appl.Phys.，12(1979)243
·Von A.R.Shulze和Hk.Muller-Bruschbaum，Z.anorg.allg.Chem.， 475(1981)205-210
目前，后面这两篇论文所提出的晶体结构被公认为是基本结构。同样在制 定晶体结构标准的JCPDS的第34-0379号卡片中，确定SrAl2O4的单斜体系为 a＝0.84424nm，b＝0.8822nm，c＝0.51607nm，β＝93.415°。
长衰期荧光SrAl2O4∶Eu+Dy的研究
此后，SrAl2O4∶Eu荧光体的研究一度陷于停顿，但Nemoto&Co.，Ltd 所取得的惊人成果再次把它强有力地推向研究热点。
·http：//www.nemoto.co.jp/index.html
通过掺入共活化剂Dy，他们开发出效果显著的长衰期荧光体SrAl2O4∶ Eu+Dy(商标为“LumiNova”)，它可以整夜发光。
·http：//www.nemoto.co.jp/products/luminova/indexhtml
至于该公司使用的材料和技术，他们已在日本、美国和下面所列其他国家 申请了专利。SrAl2O4∶Eu的主要不同在于掺杂了稀土元素Dy，它是Eu以外 的又一个共活化剂。
·日本专利2543825(JP-H07-11250)(1996年7月25日申请)
·美国专利5424006(1995年6月13日申请)
·欧洲专利622440
自从1993年在荧光体研究会公布后，Nemoto公司迄今已发表有关该材料 的多篇研究论文，已知的有如下论文和评论：
·T.Matsuzawa，N.Takeuchi，Y.Aoki和Y.Murayama，第248届荧光 体研究会讲演论文“Proc.Phosphor Res.Soc.”(1993.11.26)7-13
·Yoshihiko Murayama，Nikkei Science(Scientific American，日本出版)， 5(1996)20-29
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，J.Electrochem. Soc.，143(1996)2670-2673
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，Kidorui(稀土)， 29(1996)79-87
·Y.Murayama，Ceramics，32(1997)40-43
·T.Matsuzawa，Y.Aoki，N.Takeuchi和Y.Murayama，DenkiKagaku Oyobi Kogyo Butsuri Kagaku(电化学与工业物理化学)，65(1997)547-549
·Y.Murayama，Hakaru，42(1997)2-7
·T.Nakamura，T.Matsuzawa，C.C.Rowlands，V.Beltran-Lppez， G.M.Smith和P.C.Riedi，J.Chem.Soc.Faraday Tans.，94(1998)3009-3012
·K.Kaiya，N.Takahashi，T.Nakamura和T.Matsuzawa，电子、信息与 通讯工程研究所技术报告EID98-84(1999)25-29
·K.Kaiya，N.Takahashi，T.Nakamura，T.Matsuzawa，G.M.Smith和 P.C.Riedi，J.Lumine.，87-89(2000)1073-1075
·T.Nakamura，K.Kaiya，N.Takahashi，T.Matsuzawa，C.C.Rowlands， V.Beltran-Lppez，G.M.Smith和P.C.Riedi，J.Mater.Chem.，10(2000) 2566-2569
这些研究论文仅仅报道了早期稀土研究的发展、稀土的发光性质和机理， 以及基本的知识，从来没有提到应力发光性质、摩擦发光性质或机械发光性 质，这些将随后讨论。从研究起步到Xu先生等人的报道(随后介绍)发表为止， 至少有好几年的时间里，大部分注意力似乎都集中在光激发的荧光材料的价 值上。
工业技术研究所的Xu，Akiyama等对应力发光的发现及一系列研究
Xu，Akiyama等，MITI工业技术研究所，九州工业技术研究所，无机复 合材料与功能陶瓷实验室：
·http：//www.kniri.go.jp/
(现在是高级工业科学技术研究所(AIST)，结构与工程材料研究所(ISEM)，多 功能材料技术研究小组)：
http：//unit.aist.go.jp/kyushu/multi-func.html迄今已经对能将机械能直接转 化为光能的材料进行了许多研究。其中，下述论文报道了基于ZnS∶Mn的 摩擦发光现象(施加摩擦力引起发光的现象)，这些材料有良好的可逆发光能 力。特别是，论文“Appl.Phys.Lett.，74(1999)1236-1238”中的内容，点燃 了用ZnS∶Mn膜作人造皮肤的希望(尽管没有十分确定的说法)。
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama，P.Sun和X.G.Zheng，6th Int′l Symp. Cerma.Mater.&Compo.Engines(1997)937-941
·C-N.Xu，T.Watanabe和M.Akiyama，J.Am.Ceram.Soc.，82(1999) 2342-2344
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Appl.Phys.Lett.， 74(1999)1236-1238
·T.Watanabe，M.Akiyama，C-N.Xu，I.Usui和X.G.Zheng，Adv.Sci.& Tech.，25(1999)17-24[9th Cimtec-world Forum on New Materials Symposium VIII-Smant Materials Systems P.Vincenzini(编辑)]
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Mater.Res.Bull.， 34(1999)1491-1500
·C-N.Xu，X.G.Zheng，T.Watanabe，M.Akiyama和I.Usui，Thin Solid Films，352(1999)273-277
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，第7届智能材料 研讨会，报告摘要，1997年3月19日，pp.15-17
·C-N.Xu，智能材料，Vol.8，No.1(1998)20-25
·C-N.Xu，Y.Liu，M.Akiyama，O.Agyeman和X.G.Zheng，Ex.Abstr. 1st Asian Mtg.，Electroceramics&20th Ele.Div.Mtg.，2PA-11(2000.10.26- 27)，p.89
而且，除了ZnS∶Mn之外，他们首先发现了基于铝酸锶材料(SrAl2O4∶Eu， Sr3Al2O6∶Eu，等等)的应力发光性质(利用机械能发光的性质)，并发表了以 下论文：
·M.Akiyama，C-N.Xu，K.Konaka和T.Watanabe，Appl.Phys.Lett.， 73(1998)3046-3048[Sr3Al2O6∶Eu，Dy]
·C-N.Xu，T.Watanabe，M.Akiyama和X.G.Zheng，Appl.Phys.Lett.， 74(1999)2414-2416[SrAl2O4∶Eu]
·M.Akiyama，C-N.Xu，M.Taira，K.Nonaka和T.Watanabe，Phil.Mag. Lett.，79(1999)735-740[Sr3Al2O6∶Eu的应力发光机理]
·M.Akiyama，C-N.Xu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe，Appl.Phys. Lett.，75(1999)2548-2550[Ca2Al2SiO7∶Ce]
·C-N.Xu，X.G.Zheng，M.Akiyama，K.Nonaka和T.Watanabe，Appl.Phys. Lett.，76(2000)179-181[SrAl2O4∶Eu]
·M.Akiyama，C-N.Xu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe，J.Mater. Sci.Lett.，19(2000)1163-1165[Sr4Al14O25∶Eu，Dy光激发发光]
·M.Akiyama，C-N.Xu，和T.Watanabe，Hikari Alliance(1999.12)pp.29- 31
·C-N.Xu，九州工业技术研究所35周年报告会，研究报告，报告摘要(目 标是复合材料技术的开发核心)，2000.2.16，pp.23-28
·C-N.Xu，Kagaku Kogyo(2000年10月)pp.790-794&808
·M.Akiyama，C-N.Xu，Y.Liu，H.Matsui，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.102
·C-N.Xu，H.Matsui，M.Akiyama，Y.Liu，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.132
此外，他们还报告了以尖晶石型ZnAl2O4作基质的应力发光材料和基于硅 酸盐的材料(掺杂稀土元素的Y2SiO5基材料)的研究结果，如下所述。
·C-N.Xu，H.Matsui，M.Akiyama，Y.Liu，K.Nonaka和T.Watanabe， 日本陶瓷学会，第13届秋季研讨会，报告论文，(2000)p.131
·H.Matsui，C-N.Xu，T.Watanabe和H.Tateyama，Ex.Abstr.，1st Asian Mtg.Electroceramics&20th Ele.Div.Mtg.，2PA-11(2000.10.26-27)，p.57
·Y.Liu，C-N.Xu，H.Matsui，T.Imamura和T.Watanabe，J.Lumine.， 87-89(2000)1297-1299
此外，Xu，Akiyama等在日本陶瓷学会2000年秋季研讨会上报告，他 们测定了下述材料的应力发光性质。但是，他们没有说明哪种材料受应力后 的发光强度是多少。
ZnS∶Mn，CaAl2O4∶Eu，MgAl2O4∶Ce，BaAl2O4∶Eu，SrAl3O6∶Eu，ZnAl2O4∶ Mn，CaAl2SiO7∶Ce，SrMgAl110O17∶Eu，Ba3MgSi2O8∶Eu和MgGa2O4∶Mn。 Xu和Akiyama研究小组获得的专利和专利申请
Xu和Akiyama等人组成的研究小组在日本和其他国家有许多关于这些材 料的专利申请，其中有些已经成熟，转成了专利。下面介绍他们的公开出版 物和授权的专利，同时简要介绍所载内容。
·日本专利2754183(JP-H09-54043-A)
一种监控应力条件的装置，方法是通过使压电材料如PZT和电致变色材料 如WO3电连接来改变颜色。
·JP-H10-209503-A
通过使压电材料和发光装置如LED通电将外力产生的电能转变为光的方 法。
·日本专利2972859(JP-H10-259373-A)
提高ZnS∶Mn的发光效率的处理方法。
·JP-H11-116946-A
含有0.01-20wt％稀土元素或过渡金属的材料，它们通过纤维锌矿型压电材 料接受外部机械能并发光。
·JP-H11-120801-A
上述专利(JP-H11-116946-A)中所述材料的薄膜形式。
·JP-2000-119647-A
含有过渡元素或稀土元素的材料，所述元素含有3d、4d、5d和4f电子层， 掺入作为基质的MgAl2O4、CaAl2O4、Al2O3和SrMgAl10O17中，由于受外加机 械力变形而发光；以及这种材料的制备方法。
·JP-H11-263970-A
由含有过渡元素或稀土元素的物质制备的材料，所述元素含有3d、4d、5d 和4f电子层，作为发光中心离子加入金属氧化物/复合氧化物晶体基底中，并 通过机械变形发光。
·日本专利2958450(JP-H11-219601-A)
形成无机材料薄膜的方法，在不高于Tg(玻璃转变温度)的温度下，所述材 料在玻璃表面上受外部机械力后能够发光。
·日本专利2992631(JP-2000-63824-A)
含有过渡元素或稀土元素的材料，所述元素加入Sr3Al2O6和Ca3Al2O6基底 材料中；以及它们的制备方法，即将添加物质的量控制在0.01-20wt％范围之 内，在调节到800-1700℃的还原气氛中焙烧。
·JP-2000-144129-A
由基质晶体MAl4O7(M＝Mg、Ca、Sr、Ba)和活化剂Eu，以及过渡金属或 稀土元素共活化剂组成的荧光体，受可见光激发。
·JP-2000-189805-A
通过混合荧光铝酸盐化合物(含稀土元素)和添加了过渡金属元素的层/隧道 结构化合物制备的光催化剂，显示出催化活性(如Pt-K2Ti6O17)。
·日本专利3079262(JP-2000-226216-A)
低电阻LaNiO3的透明导电薄膜(几乎与应力发光无关)。
·JP-2000-313878-A
含有过渡元素或稀土元素的材料，作为发光中心加入到Y-Ba-Mg-Si氧化 物基质材料中，能将外部机械能转化为光。
·JP-2001-49251-A
包含具有非化学计量组成的有规(regulated)铝酸盐的材料，它们在机械能 作用下发光。
·JP-2001-64638-A
以含有黄长石型晶体结构的氧化物(如CaYAl3O7、Ca2Al2SiO7等)作为基底 的材料，它们在机械能作用下发光。
·美国专利6117574(2000年9月12日申请)
提出可用作摩擦发光材料的压电材料，相应于以下两篇文献：JP-H11- 116946-A和JP-H11-120801-A。
·美国专利6159394(2000年12月12日申请)
主要提出Sr3Al3O6可以作为应力发光材料，相应于日本专利2992631(JP- 2000-63824-A)。
最近有关SrAl2O4基发光材料的报道
前面已说明，在20世纪60年代，SrAl2O4作为掺杂了Eu的荧光体成为关 注的焦点，1993年左右由Nemoto公司开发的SrAl2O4∶Eu+Dy作为长衰期荧 光体受到关注，1997年前后经过Xu，Akiyama等证明，这些材料在应力作用 下能够发出强光。
下面，简要总结后来对SrAl2O4基材料所做研究的报道。
*Toyo大学和Nemoto&Co.Ltd SrAl2O4∶Eu+Dy、CaAl2O4∶Eu+Nd单晶的长 衰期性质的研究。
·T.Katsumata，T.Nabae，K.Sasajima和T.Matsuzawa，J.Crystal Growth， 183(1998)361-365
*波多黎各大学和乔治亚大学通过激光加热基底(pedestal)生长(LHPG)对 SrAl2O4∶Eu+Dy、CaAl2O4∶Eu+Nd单晶的的生长研究。
·W.Jia，H.Yuan，L.Lu，L.Liu和W.M.Yen，J.Lumine.，76&77(1998) 424-428
·W.Jia，H.Yuan，L.Lu，L.Liu和W.M.Yen，J.Crystal Growth，200(1999) 179-184
·W.Jia，H.Yuan，S.Holmstrom，L.Liu和W.M.Yen，J.Lumine.， 83-84(1999)465-469
*乔治亚大学的毕业论文，关于SrAl2O4∶Eu+Dy单晶的长衰期性质
·Hubiao Yuan，“关于SrAl2O4∶Eu+Dy单晶持久余辉的研究”(1998年9 月)
*分子科学研究所关于长衰期SrAl2O4∶Eu+Dy激发光谱的研究
·M.Kamada，J.Murakami和N.Ohno，J.Lumine.87-89(2000)1042-1044
*韩国研究所对固溶(Sr，Ca)Al2O4∶Eu发光的研究
·S.H.Ju，S.G.Kim，J.C.Choi，H.L.Park，S.I.Mho和T.W.Kim，Mat. Res.Bull.，34(1999)1905-1909
*Toyo大学用悬浮区域法对单晶SrAl2O4、SrAl4O7、Sr3Al2O6和SrAll2O19的发 光性质的研究
·T.Katsumata，K.Sasajima，T.Nabae，S.Komuro和T.Morikawa，J.Am. Ceram.Soc.，81(1998)413-416
*溶胶-凝胶法制备SrAl2O4∶Eu+Dy，以及添加硼的效果
·I-C.Chen和T-M.Chen，J.Mater.Res.，16(2001)644-651
*对各种铝酸锶中Pb2+特征的测定
·C.P.Joshi和S.V.Moharii，Phys.Stat.Sol.(b)，220(2000)985-989 *掺杂了Eu和Dy的Sr-Al氧化物荧光体的余辉持久性
·H.Takahashi，S.Tanabe和T.Hanada，J.Ceram.Soc.Japan，104(1996) 322-326
*SrAl2O4∶Eu+Dy单晶持久余辉的导电特性
·H.B.Yuan，W.Jia，S.A.Basun，L.Lu，R.S.Meltzer和W.M.Yen，J. Electrochem.So.，147(2000)3154-3156
*对作为等离子体显示板(PDP)的绿色荧光体的SrAl2O4∶Eu的测定(Tottori大 学和Nippon Electric Compony，Limited)
·M.Ashida，K.Okamoto，I.Ozaki，H.Fukuda，K.Ohmi，S.Tanaka， H.Kobayashi，M.Hayashi和M.Minamoto，IDW’98(Proc.5th Int.Display Workshops)(1998)597-600
*与荧光材料相关的单柱(simple colum)，也指与塑料的混合物(Tohoku大学)
·T.Endo，Gosei Jushi(合成树脂)，43(1997)，10
*影响SrAl2O4∶Eu粉的持久余辉性质的回流效应/粒度效应等(九州大学)
·K.Tanaka，T.Murata和K.Morinaga，Shigen To Sozai(原料与材料)， 114(1998)965-969
*关于利用激光热喷射方法在不锈钢(SUS304)基上形成SrAl2O4膜的热致发光 性质的讨论
·Y.Horie，K.Sato和E.Inoue，日本热喷射学会全国会议，报告论文 62(1995)38-39
*(Ba，Sr)Al2O4∶Eu的荧光特性
·S.H.M.Poort，W.P.Blokpoel和G.Blasse，Chem.Mater.，7(1998) 1547-1551
*(MgSr)Al2O4∶Eu和(MgBa)Al2O4∶Eu的荧光特性
·X.Zhang，Y.Zhai和S.Wu，化工冶金，19(1998)109-112
*SrAl2O4∶Eu的结晶性质和持久余辉性质，以及热致发光性质
·唐明道、李长宽、高志武、许少鸿、蒋雪菌、蔡昆，中国发光学报， (luminescence)16(1995)51-56
*通过监测发光，分析SrAl2O4的高温固相反应
·Y.K.Song，S.K.Choi，H.S.Moon，T.W.Kim，S-I.Mho和H.L.Park， Mater.Res.Bull.，32(1997)337-341
*SrAl2O4∶Eu精细颗粒的水热晶化
·T.R.N.Kutty，R.Jagannathan和R.P.Rao，Mater.Res.Bull.，25(1990) 1355-1362
*关于基于稀土铝酸盐的荧光体如SrAl2O4的物理性质的评述
·S.Tannabe和T.Hanada，New Ceramics，Vol.19，No.10(1996)27-33
*从湿型调节而来的SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Zhang，Z.Feng，Y.Lin和Z.Tang，Ann.Mtg.Ceram.Soc.Japan，2C 10(1996)65
*针状SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Zhongtai，L.Yuanhua，T.Zilong，Z.Feng和H.Chuanyong，Ann.Mtg. Ceram.Soc.Japan，1G12(2000)65
*用凝胶法调节的SrAl2O4∶Eu细颗粒的荧光性质
·Z.Tang，F.Zhang，Z.Zhang，C.Huang和Y.Lin，J.Euro.Ceram.Soc.， 20(2000)2129-2132
*掺入了三原子的V离子(triatomic vions)的SrAl2O4∶Eu基体的性质
·S.Kuck和P.Jander，Chem.Phys.Lett.，300(1999)189-194 *Miigate University对SrAl2O4∶Eu薄膜材料的一系列研究
·I.Tsutai，H.Shimizu，T.Kawakami，K.Shinbo，K.Kato，F.Kaneko 和M.Ohta，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告(Shingakugiho)， CPM-95-62(1995)13-18
·I.Tsutai，T.Kamimura，T.Kawakami，K.Shinbo，K.Kato，F.Kaneko 和M.Ohta，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告(Shingakugiho)， CPM-97-60(1997)55-60
·I.Tsutai，T.Kamimura，Y.Ogura，K.Kato，K.Shinbo，F.Kaneko， M.Ohta和T.Kawakami，电子、信息与通讯工程研究所，IEICE技术报告 (Shingakugiho)，CPM-98-113(1998)1-6
·I.Tsutai，T.Kamimura，K.Kato，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，IEEJ学报，118-A(1998)1015-1020
·K.Kato，I.Tsutai，T.Kamimura，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，J.Lumin.，82(1999)213-220
·I.Tsutai，T.Kamimura，K.Kato，F.Kaneko，K.Shinbo，M.Ohta和 T.Kawakami，Proc.1998 Int’l Symp.Elect.Insul.Mater.&1998 Asian Int’l Conf. Diele.Elect.Insul.&30th Symp.Elect.Insul.Mater.，(1998)51-54
·M.Ohta，Y.Hayakawa，M.Maruyama和T.Saijo，Kidorui(稀土)，32(1998) 142-143
·J.Miyoshi，D.Oki，K.Toda和M.Satoh，Kidorui(稀土)，34(1999)266-267
·M.Ohta，M.Maruyama和T.Saijo，Kidorui(稀土)，36(2000)244-245
·M.Ohta，Y.Hayakawa，M.Maruyama和T.Saijo，日本陶瓷学会，第11 届秋季研讨会，报告摘要，1C02(1998)45
·M.Sengiku，Y.Oda，W.Jiang，K.Yatsui，Y.Ogura，K.Kato，K.Shinbo 和F.Kaneko，日本应用物理学报，40(2001)1035-1037
·K.Kato，Y.Ogura，M.Sengiku，K.Shinbo，F.Kaneko，Y.Oda和 K.Yatsui，日本应用物理学报，40(2001)1038-1041 *Kogakuin大学Nakazawa实验室对薄膜的捕集水平(trap level)和机理以及稀土 离子的研究
·E.Nakazawa，T.Mochida和H.Oka，无机发光材料研究会，补充摘要， 258(1995)25-34
·T.Mochida，Kamiyama和E.Nakazawa，Kogakuin大学，研究报告 No.81(1996)83-90
·E.Nakazawa和T.Mochida，发光学报，72-74(1997)236-237
·K.Yonezawa，E.Nakazawa和Y.Murasaki，Kogakuin大学，研究报告 No.86(1999)153-159
其他相关发光材料的报道
在涉及各种铝酸盐组合物变体的广泛领域中，还有许多关于SrAl12O19基 发光材料的论文，如下所述。
·E.F.Riebling，Mat.Res.Bull.，10(1975)997-1004
·J.Huang，H.Wang，J.Hu和X.Yu，Lumin.，40&41(1998)157-158
·H.T.Hintzen，C.J.M.Denissen和H.M.van Noort，Mat.Res.Bull.，24(1989) 247-259
·L.D.Merkle，B.Zandi，R.Moncorge，Y.Guyot，H.R.Verdun和B. Mcintosh，J.Appl.Phys.，79(1996)1849-1856
·B.Zandi，L.D.Merkle，J.B.Gruber，D.E.Worman和C.A.Morrison，J. Appl.Phys.，81(1997)1047-1054
·A.M.Srivastava和W.W.Beers，J.Lumin.，71(1997)285-290
·H.R.Verdun，D.E.Wortman，C.A.Morrison和J.L.Bradshaw，Opt. Mater.，7(1997)117-128
·S.R.Jansen，H.T.Hintzen，R.metselaar，J.W.de Haan，L.J.M.van de Ven，A.P.M.Kentgens和G.H.Nachtegaal，J.Phys.Chem.B.，102(1998) 5969-5976
·S.Maschio，E.Lucchuni和V.Sergo，J.Am.Ceram.Soc.，82(1999) 3145-3149
·J.S.Choi，S.H.Baek，S.G.Kim，S.H.Lee，H.L.Park，S-I.Mho，T.W. Kim和Y.H.Hwang，Mat.Res.Bull，34(1999)551-556
此外，还有一些有关其他铝酸盐荧光体的报道(Sr2Al6O11∶Eu、Sr4Al14O25∶ Eu、BaAl2Si2O8和SrAl2Si2O8)。
·D.Wang和M.Wang，J.Mater.Sci.Lett.，18(1999)1433-1435
·K.Ichinomiya，K.Arai，H.Tamaoki，Y.Murasaki和T.Oishi，Phosphor Resarch Society，补充摘要，270(1998)9-16
·K.Tanaka，T.Ishihara，K.Fujita和K.Hirano，Mater.Res.Soc.Symp. Proc.，604(2000)323-328
·T.Ishihara，K.Tanaka，K.Fujita，K.Hirano和N.Soga，Solid State Commun.，107(1998)763-767
此外，还有涉及在ZnO中掺入三原子稀土离子制成的物质的摩擦发光研 究报告。
·J.C.Ranfard-Haret，P.VAlat，V.Wingtgens和J.Kossanyi，J.Lumine.， 91(2000)71-77
另一方面，在上述无机化合物之外，还有有关分子晶体和有机材料的机械 发光的报道。
·B.P.Chandra，Mol.Cryst.Liq.Cryst.，142(1987)157-172
·B.P.Chandra，M.S.Khan和M.H.Ansari，Cryst.Res.Technol.，33(1998) 291-302
·G.T.Reynolds，J.Lumine.，75(1997)295-299
特别是在今天，有许多关于Eu络合物的机械发光的报道。
·N.Takada，J.Sugiyama，R.Katoh，N.Minami和S.Hieda，Synthetic Metals，91(1997)351-354
·N.Takada，S.Hieda，J.Sugiyama，R.Katoh和N.Minami，Synthetic Metals，111-112(2000)587-590
·X-F.Chen，S-H.Liu，C-Y.Duan，Y-H.Xu，X-Z.You，J.Ma和N- B.Min，Polyhedron，17(1998)1883-1889
·X-R.Zheng，R-G.Xiong，X-Z.You和K-K.Cheung，Inorg.Chem. Commun.，3(2000)341-344
·T.Takada，Kobunshi(聚合物)，Vol.48，3月(1999)143
但是，这些分子晶体和Eu络合物的发光强度不及上述无机材料。因此， 从目前的观点看，可以认为它们对于工业应用来说不怎么重要。
另外，与本发明相关的还有一些已知的间接文献，其中之一是下面对固体 断裂后发光现象的研究：
·G.Alzetta，I.Chudacheck和R.Scarmozzino，Phys.Stat.Sol.(a)，1(1970) 775-785
另一篇是下面对地震时发光的研究：
·J.S.Derr，Bull.Seismological Soc.Amer.，63(1973)2177-2187 还有一篇是下面对摩擦发光的研究，它与应力发光密切相关：
·A.J.Walton，Adv.Phys.，26(1977)887-948 可以想像，地震发光和断裂发光的机理或许存在某种联系。但是在此之前， 对于它们与应力发光之间的关系几乎没有任何比较清晰的观点。同样，对于 摩擦发光与应力发光之间的差异，尽管Xu等做过详细研究，但还是没有充分 澄清二者的关系。
根据本发明者所掌握的信息，以前已经得到澄清的情况可总结如下：
1.很久以前就知道SrAl2O4∶Eu可以用作荧光材料
2.Nemoto&Co.，Ltd.发现具有持久余辉的SrAl2O4∶Eu荧光材料。
但要注意，他们没有讨论应力发光性质。
3.Nemoto&Co.，Ltd.发现荧光体的复合材料和树脂。
4.九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人发现SrAl2O4∶Eu的应力发 光现象。
5.九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人通过实验证实SrAl2O4∶Eu物质和树脂的应力发光现象。
Nemoto&Co.，Ltd.将商品名为“LumiNova”的复合材料(SrAl2O4∶Eu+Dy) 加入树脂，所得产品以“嵌入树脂颗粒”的形式销售，如下所示。
·hppt：//www.nemoto.co.jp/products/luminova/index.html
·hppt：//www.nemoto.co.jp/products/gss/index.html
以上网络文献和论文[“Hakaru”vol.42(1997)2]介绍了聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、ABS树脂、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、 聚缩醛(PA)和氨基甲酸酯树脂等树脂材料。
此外，根据网络文献，有尝试嵌入硅树脂橡胶。关于粉末与树脂的混合比 例，据称可以在10wt％左右
但是，上述复合材料或片状成形产品太硬，人力不易将其弯折，所以难以 轻松产生应力发光。
而且，由于加入了树脂的材料本来就有长期保持余辉的性质，它看上去一 直发光，而不是仅仅在某些时候，例如触摸的时候发光。因此，要将它们应 用于娱乐目的也有困难。
本发明的目的是解决上述问题。
也就是说，本发明的一个目标是提供一种荧光物质和复合材料，它们在人 力作用下能容易地发光，同时提供应用它们的发光装置。
本发明的另一个目标是提供一种只在触摸或其他类似条件下发光的荧光物 质和复合材料，以及应用它们的发光装置。
本发明的另一个目标是提供一种能够方便地通过外部信号控制应力发光的 荧光物质和复合材料，以及应用它们的发光装置。
本发明的上述及其他目标从以下描述可以清楚地看出。
发明概述
为解决先有技术中存在的上述问题，本发明者进行了大量研究，现总结如 下。
如前面讨论过的，下面这三点非常重要：
1.复合材料必须具有弹性。
2.被人轻轻触摸它就能发光，而且在施加应力和撤走应力时的发光强度 应存在尽可能大的差异。
3.在(例如)压电材料上施加外部电信号产生压电振动时，处于振动影响范 围内的应力发光材料能够振动，并因此发光。
为了满足这些要求，举例来说，采取如下措施是有效的：
1.使用不能持久保持余辉的SrAl2O4∶Eu等材料(当然，SrAl2O4∶Eu在 应力作用下能发光)；
2.在络合上述物质和树脂或类似材料时，进一步提高填充因子，使其值 低于100％但不低于30％，或者更好的是低于80％但不低于30％，并使其成形 为薄片形式；
3.在二维表面上充分展开薄片，施加外部电信号，使应力发光材料在特 定位置振动。
但是，通过仔细研究在诸如SrAl2O4∶Eu等物质上加力后产生的发光现象， 如后面将要更详尽介绍的，本发明者发现发光现象是可以控制的，更具体地 说，可以开启和关闭，或者可以控制发光强度。也就是说，为了引起发光或 改变发光强度，使应力产生时间-速率变化而不是简单地产生应力特别重要。
在上述文献研究和知识积累的基础上，经过大量深入研究之后，得出了 本发明。
也就是说，第一方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是在依据时 间-速率变化的应力而发光。
应力的时间-速率变化可以表示为dσ/dt，其中σ可以仅是机械应力，也可 以是其他任何应力，如热应力。
第二方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发光强度随着应力的 时间-速率变化而变化。
换句话说，应力的时间-速率变化是外力的施加和撤去的速度。
因此，第三方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发出的光随着 外力的施加和撤去速度而变化。
第四方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是发光强度随着外力的 施加和撤去速度而变化。
第五方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于它根据应力的时间- 速率变化而发光。
第六方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于发光强度随着应力 的时间-速率变化而变化。
第七方面，本发明提供了一种复合材料，其特征在于它随着外力的施加 和撤去速度而发光。
第八方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是发光强度随着外力的 施加和撤去速度而变化。
第九方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它根据应力的时间-速率变化而发光。
第十方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它的发光强度随着应力的时间-速率变化而改变。
第十一方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它随着外力的施加和撤去速度而发光。
第十二方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它的发光强度随着外力的施加和撤去速度而变化。
第十三方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它受到手的触摸后 能够发光。
第十四方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它只要受到手指的 触摸就能够发光。
能引起发光的手触不仅包括能使应力发生时间-速率变化的手触，还包括 能在一定时间内施加恒力并在一定距离上引起某种变化的手触。
第十五方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它只要受到手指的触摸就能够发光。
第十六方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在弹性振动下发 光。
第十七方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在弹性振动下发 光。
第十八方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材料， 它在弹性振动下发光。
引起弹性振动的有效方法是提供大量的声波，尤其是超声波。
第十九方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在声波作用下发 光。
第二十方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在声波作用下发 光。
第二十一方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材 料，它在声波作用下发光。
第二十二方面，本发明提供了一种荧光物质，其特征是它在超声波作用 下发光。
第二十三方面，本发明提供了一种复合材料，其特征是它在超声波作用 下发光。
第二十四方面，本发明提供了一种包含荧光物质和另一种物质的复合材 料，它在超声波作用下发光。
与所述荧光物质一起使用在复合材料中的其他物质可以是一种或两种无 机或有机物质，可根据复合材料的特定用途适当选择。但是，如果要求复合 材料具有弹性，则使用弹性材料。在这种情况下，荧光物质的重量百分数宜 控制在30％至低于100％的范围内，更宜在30％-80％范围内。只要(例如)人 力能够轻易地引起发光，复合材料可以具有任何杨氏模量。例如，较硬的材 料的杨氏模量可以是10MPa或更大，而软一些的材料可以小于10MPa。所述 弹性材料通常是有机材料。更具体地，它可由选自下述材料中的至少一种材 料组成：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、ABS树脂、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚缩醛(PA)、聚氨酯树脂、聚酯、环氧树脂、硅树 脂橡胶、含有硅氧键的有机硅化合物和有机压电物质。有机压电物质的例子 有聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚三氟乙烯共聚物。无机弹性材料的例子是无机玻 璃。
在本发明中，荧光物质通常包含以铝、镓或锌为其组分元素的氧化物， 更具体地，包含以碱土金属和铝、镓或锌为基质，并掺杂了稀土元素的氧化 物。根据特定用途，可以掺入一种或多种稀土元素。当只掺入一种稀土元素 时，通常掺入Eu，这种材料适合于只需要短时间余辉的用途。这种荧光物质 的一个例子是SrAl2O4∶Eu，用作其它物质的弹性材料是聚酯、丙稀酸树脂或 其混合物。当掺入两种或多种稀土元素时，通常一起掺入Eu和Dy。这适合 于确实要利用持续余辉的应用中。所述荧光物质可以是含有铝、镓或锌作为 其组分元素的氧化物，或者掺入了锰和/或钛，如ZnS∶Mn、ZnS∶Ti或ZnS∶ Mn，Ti的氧化物。
根据特定用途，荧光物质或复合材料可以制成任何所需形状和尺寸。如 果将它制成片状构型，其厚度宜为1mm或以下，更宜为0.5mm或以下，以确 保其挠性。如果将它制成纤维或线的形式，其直径宜为1mm或以下，更宜为 0.5mm或以下，以确保其挠性。荧光物质本身可以是纤维、海绵或网状形式， 以确保复合材料中荧光物质的挠性。
所述荧光物质可以包含铝、镓或锌，或者包含铝和硅。
在优选实施方式中，荧光物质是由粒度不大于100nm的细颗粒组成的结 晶物质。在由这种结晶荧光物质和弹性材料组成的复合材料中，弹性材料通 常是无定形的。
根据特定用途，所述复合材料可以具有整体凝胶形式。
复合材料可用各种方法制备。尤其对于制备由粒度不大于100nm的细颗 粒和弹性材料组成的复合材料，下述方法非常有效。
第二十五方面，本发明提供了一种制备由荧光物质组成的复合材料的方 法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒和弹性材料组成，所述 复合材料在发生时间-速率变化的应力作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十六，本发明提供了一种制备由荧光物质组成的复合材料的方法， 其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒和弹性材料组成，所述复合 材料的发光强度随着应力的时间-速率变化而改变。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十七方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料的发光取决于外力的施加或撤去速度。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十八方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料的发光强度随着外力的施加或撤去速度而改变。所述方法包括如下 步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第二十九方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料只要受到手的触摸就能够发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复合 材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述复 合材料在弹性振动下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十一方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料在声波作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
第三十二方面，本发明提供了一种制备由荧光物质和弹性材料组成的复 合材料的方法，其中所述荧光物质由粒度不大于100nm的细颗粒组成，所述 复合材料在超声波作用下发光。所述方法包括如下步骤：
采用聚硅氧烷和金属醇盐的脱水/缩合反应。
在本发明中，与荧光物质复合的“另一种物质”可以是导电有机物质， 它在(例如)获得离子后会变形。这种导电有机物的例子是配位芳环的导电聚合 物，如聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺。聚合物凝胶材料也可用作“另一种材料”。 聚合物凝胶可以选自下述材料中的至少一种：具有热取代功能的水溶性非电 解质聚合物凝胶，在一定pH下引起取代的电解质聚合物凝胶，通电后能引起 移位的聚合物和表面活性剂的混合物，聚乙烯醇材料和聚吡咯材料。举例来 说，受热后能发生移位的水溶性非电解质聚合物凝胶可以是聚乙烯甲基醚或 聚-N-异丙基丙烯酰胺。在一定pH下能发生移位的电解质聚合物凝胶可以是 聚丙烯腈，而通电后能发生移位的聚合物可以是聚丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
本发明的荧光物质可以用作或用来制备涂料、油漆、油墨、人造皮肤、 人造发光皮肤、人造发光毛发、发光装置等，还可以与另一种物质组合形成 复合材料。
第三十三方面，本发明提供了一种涂料，其特征在于它含有随着时间-速 率变化的应力而发光的荧光物质。
第三十四方面，本发明提供了一种涂料，其特征在于其发光强度随着应 力的时间-速率变化而变化。
第三十五方面，本发明提供了一种油漆，其特征在于它含有随着应力发 生时间-速率变化而发光的荧光物质。
第三十六方面，本发明提供了一种油漆，其特征在于它包含其发光强度 随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第三十七方面，本发明提供了一种油墨，其特征在于它含有随着应力的 时间-速率变化而发光的荧光物质。
第三十八方面，本发明提供了一种油墨，其特征在于它包含其发光强度 随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第三十九方面，本发明提供了一种人造皮肤，其特征在于它含有随着应 力发生时间-速率变化而发光的荧光物质。
第四十方面，本发明提供了一种人造皮肤，其特征在于它包含其发光强 度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第四十一方面，本发明提供了一种人造皮肤，它包含：
由人造皮肤材料制备的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力发生时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一 种物质组成的复合材料，它随着应力发生时间-速率变化而发光，并且置于皮 肤层表面上的每根光学纤维一端。
第四十二方面，本发明提供了一种处理人造皮肤触觉信息的方法，其中 所述人造皮肤包含：
由人造皮肤材料制备的皮肤层；
穿入皮肤层并以预定方式排列的许多光学纤维；
随着应力发生时间-速率变化而发光的荧光物质，或者由荧光物质和另一 种物质组成的复合材料，它随着应力发生时间-速率变化而发光，并且置于皮 肤层表面上的每根光学纤维一端。所述步骤包括：
从光纤的位置获取有关物体的触觉信息，所述光纤从另一端发光；并且/ 或者当所述物体接触所述人造皮肤的一个表面时获取发光强度信息。
在本发明的第四十一和第四十二个方面中，众多的光纤在皮肤层中通常 呈二维排列。光纤的直径和光纤之间的距离取决于人造皮肤的特定功能。例 如，人造皮肤材料可以是树脂。
第四十三方面，本发明提供了一种人造发光皮肤，其特征是植在人造皮 肤上的复合材料由荧光物质组成，或者由荧光物质和另一种物质组成，随着 应力发生时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
第四十四方面，本发明提供了一种人造发光毛发，其特征是采用了由荧 光物质或者荧光物质与另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应力的时 间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。
人造发光皮肤和人造发光毛发可以粘贴在娱乐机器人的体表或各种产品 的外表面上。
第四十五方面，本发明提供了一种制造人造发光毛发的方法，该方法采 用荧光物质或者由荧光物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应 力的时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维。该方 法包括如下步骤：
将一根管子一端插入含有荧光物质细颗粒的液体或含有荧光物质细颗粒 和呈液态形式的所述另一种物质的液体中，然后从管子另一头抽吸，使管子 充满液体，再固化充满管子的液体。
第四十六方面，本发明提供了一种制造人造发光毛发的方法，该方法采 用荧光物质或者由荧光物质和另一种物质组成的复合材料，这种材料随着应 力的时间-速率变化而发光，其存在形式是直径不超过1mm的线或纤维；该方 法包括如下步骤：
将导电芯线浸在含有荧光物质细颗粒的电沉积漆中，或者浸在含有荧光 物质细颗粒和以引入荧光物质细颗粒的所述另一种物质的原料的液体中，或 者浸在含有荧光物质细颗粒和所述另一种物质的液体中，这些物质通过电泳 粘附在芯线表面上。
第四十七方面，本发明提供了一种发光装置，其特征是采用了荧光物质， 所述荧光物质随着应力的时间-速率变化而发射光。
第四十八方面，本发明提供了一种发光装置，其特征是采用了荧光物质， 所述荧光物质的发光强度随着应力的时间-速率变化而变化。
如果将复合材料用作发光装置，以产生弹性振动并由此使应力的时间-速 率变化，可以采用压电振动器、压电材料或表面声波器件。
第四十九方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
与压电振动器相连的荧光物质，它随着压电振动而发光。
第五十方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，它随着 压电振动而发射光。
第五十一方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
由荧光物质和另一种物质组成并与压电振动器相连的复合材料，它的发 光强度随着压电振动的幅度和/或频率变化。
第五十二方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
压电振动器；
荧光物质，它根据压电振动的幅度和/或频率来发射光。
第五十三方面，本发明提供了一种发光装置，它包括：
表面声波器件；
由荧光物质和另一种物质组成并与表面声波器件相连的复合材料，复合 材料根据压电振动的幅度和/或频率发射光。
第五十四方面，本发明提供了一种发光装置，它包含：
表面声波器件；
由荧光物质和另一种物质组成并与表面声波器件相连的复合材料，复合 材料的发光强度随着压电振动的幅度和/或频率而变化。
第五十五方面，本发明提供了一种发光装置，其结构由压电材料薄膜和 荧光物质薄膜叠加而成，荧光薄膜随压电振动发光。
第五十六方面，本发明提供了一种具有叠结构的发光装置，该结构包括：
由压电材料制成的薄膜；
由荧光物质和另一种物质组成的复合材料薄膜，它随压电振动发射光。
第五十七方面，本发明提供了一种具有叠加结构的发光装置，该结构包 括：
由压电材料制成的薄膜；
由荧光物质和另一种物质组成的复合材料薄膜，它的发光强度随压电振 动而变化。
在本发明的第五十五方面，压电材料薄膜和荧光材料薄膜宜以外延晶格 排列方式叠加，以获得良好的结晶性质。在本发明的第五十五至五十七方面， 为了在压电薄膜中产生压电振动，要提供一对隔着压电材料薄膜相对的电极， 或者在压电材料薄膜的一个表面上的相对区域提供一对梳形电极，这样n电信 号就可以输入电极。如果发光器件包含后面这一对位于压电材料薄膜的一个 表面上并处于相对位置的梳形电极，则可以安装一个用于控制发光的晶体管， 如MIS晶体管，MIS晶体管的漏极可以与两个梳形电极之一连接，通过开/关 晶体管来控制发光。这种发光器件可以用作活性矩阵器件一个单元。
压电薄膜可以在各种基底上形成。但是，特别适合采用Si基底，因为它 价廉且易得。如果采用Si基底，则可以先在它上面形成CeO2薄膜，然后再形 成压电材料薄膜。因此，压电材料薄膜可以与CeO2膜成外延晶格排列。
在本发明中，在复合材料中与荧光物质一起使用的“另一种物质”可以 是压电材料。在这种情况下，典型的复合材料例子包括颗粒区域和颗粒边缘 区域，其中颗粒区域主要由压电材料组成，而颗粒边缘区域主要由荧光物质 组成。以下发光元件可以用这种类型的复合材料制备。
第五十八方面，本发明提供了一种发光器件，它包括以荧光物质和压电 材料为主要组分的复合材料，它随着应力的时间-速率变化而发光，其特征在 于：
复合材料包含一部分主要由压电材料组成的颗粒和一部分主要由荧光物 质组成的颗粒边界；
安装电极以引入外部电信号，在复合材料中引起电致收缩，由此使荧光 物质形成发光的颗粒边界部分。
第五十九方面，本发明提供了一种发光器件，它包括以荧光物质和压电 材料为主要组分的复合材料，它的发光强度随着应力的时间-速率变化而变化， 其特征在于：
复合材料包含一部分主要由压电材料组成的颗粒和一部分主要由荧光物 质组成的颗粒边界；
安装电极以引入外部电信号，在复合材料中引起电致收缩，由此使荧光 物质形成发光的颗粒边界部分。
各种材料都可以用作压电材料。但是，一般采用那些具有ABO3型类钙钛 矿晶体结构的材料。更具体地，所用材料至少有一种选自：PbTiO3基材料、 PbZrO3基材料和Pb(MgNb)O4基材料，或者它们的固溶材料。压电材料和荧光 物质的典型组合有：Pb(ZrTi)O3基材料为压电材料，SrAl2O4∶Eu为荧光材料； Pb(ZrTi)O3基材料为压电材料，SrAl2O4∶Eu为荧光物质。
在本发明中，荧光物质通常为含有稀土元素的铝酸盐基玻璃相，更具体 地，含有SrAl2O4∶Eu细颗粒的玻璃相。
如果复合材料由荧光物质和压电材料组成，可以用各种方法制造复合材 料。但是，宜采用下述方法。
第六十方面，本发明提供了一种制造以荧光物质和压电材料为主要组分 的复合材料的方法，该复合材料随着应力的时间-速率变化而发射光。所述方 法包括如下步骤：
熔化至少含有Sr、Al、Eu和形成玻璃的物质的混合物，并立即对熔融态 混合物淬火，产生玻璃相；
研碎玻璃相得到的粉末与压电材料混合，使混合物退火，从玻璃相沉淀 出SrAl2O4∶Eu精细颗粒。
第六十一方面，本发明提供了一种制造以荧光物质和压电材料为主要组 分的复合材料的方法，所述复合材料的发光强度随着应力的时间-速率变化而 变化。所述方法包括如下步骤：
熔化至少含有Sr、Al、Eu和形成玻璃的物质的混合物，并立即对熔融态 混合物淬火，产生玻璃相；
研碎玻璃相得到的粉末与压电材料混合，使混合物退火，从玻璃相沉淀 出SrAl2O4∶Eu精细颗粒。
如果含有本发明荧光材料的油墨，用打印机在具有驱动器(actuator)功能的 基底上以点阵形式打印，则发光器件很容易实现二维排列。
第六十二方面，本发明提供了一种发光器件，它包括：
具有驱动器功能的基底；
形成点的物质，它包含随着应力的时间-速率变化而发射光的荧光物质， 并在基底上按预定设计排列。
第六十三方面，本发明提供了一种发光器件，它包括：
具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的 荧光物质，该物质在基底上按预定设计排列。
第六十四方面，本发明提供了一种制造发光器件的方法，所述器件包括 具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质， 该物质在基底上按预定设计排列；所述方法包括如下步骤：
通过印刷方式在基底上沉积含有荧光物质的油墨，得到形成油墨点的物 质。
第六十五方面，本发明提供了一种制造发光器件的方法，所述器件包括 具有驱动器功能的基底；
形成油墨点的物质，它包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的 荧光物质，该物质在基底上按预定设计排列；所述方法包括如下步骤：
通过印刷方式在基底上沉积含有荧光物质的油墨，得到形成油墨点的物 质。
印刷通常用印刷机完成。在常规实例中，点形物质是以所需方式周期性 排布在基底上的点。在这种情况下，驱动器功能的器件周期性包埋在基底表 面中。所述基底具有聚合物驱动器的功能。例如，所述聚合物驱动器可以由 选自以下的至少一种材料组成：具有热移位功能的水溶性非电解质聚合物凝 胶、在一定pH下引起移位的电解质聚合物凝胶、通电后能引起移位的聚合物 与表面活性剂的混合物、聚乙烯醇基材料和聚吡咯材料。
本发明的荧光物质或复合材料可用来制备柔性发光材料，所述柔性发光 材料可用作(例如)耐磨材料。
第六十六方面，本发明提供了一种柔性发光材料，它包含多个单元结构， 每个单元结构包含一种含至少一种随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物 质的材料，所述发光材料在基材的二维平面上沉积成膜、液滴、点、棒、条 或块状陶瓷形式，这些形式通过柔性连接材料连接在一起。
第六十七方面，本发明提供了一种柔性发光材料，它包含多个单元结构， 每个单元结构包含一种含至少一种发光强度随着应力的时间-速率变化而变化 的荧光物质的材料，所述发光材料在基材的二维平面上沉积成膜、液滴、点、 棒、条或块状陶瓷形式，这些形式通过柔性连接材料连接在一起。
如果采用类似于生产日本传统盔甲的技术，用纤维、绳素等将各单元的 基本组件连接起来，那么这些柔性发光材料从宏观上可以视为具有柔性。
如前所述，在超声波作用下，本发明的荧光物质或复合材料很容易受激而 发射光。这种受超声波诱导发光的物质可用各种方法获得。但是，用下述方 法较好。举例来说，所述超声波诱导发光物质适合利用发光的交通标志。
第六十八方面，本发明提供了一种超声波诱导发光物质，它是通过处理以 碱土金属或铝氧化物为基质并向基质中掺入了稀土元素的结晶材料得到的， 其中稀土元素是在不低于500℃的温度下通过还原方法掺入的。
第六十九方面，本发明提供了一种交通标志，它包括含有至少一种超声波 诱导发光物质的材料，所述超声波诱导发光物质是通过处理以碱土金属或铝 氧化物为基质并向基质中掺入了稀土元素的结晶材料得到的，其中稀土元素 是在不低于500℃的温度下通过还原方法掺入的；该材料在超声波作用下发 光。
本发明的荧光物质可用于各种类型含有发光显示部件的电子器件、发光系 统、显示系统等，必要的话，可与另一种物质组合形成复合材料。
第七十方面，本发明提供了一种含有发光显示部件的电子器件，所述发光 显示部件包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质。
第七十一方面，本发明提供了一种含有发光显示部件的电子器件，所述发 光显示部件采用了发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质。
第七十二方面，本发明提供了一种发光系统，它包括：
包含能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十三方面，本发明提供了一种发光系统，它包括：
包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十四方面，本发明提供了一种显示系统，它包括：
包含能随着应力时间-速率变化而发光的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十五方面，本发明提供了一种显示系统，它包括：
包含发光强度随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质的显示部件；
为显示部件提供超声波辐射的超声波源。
第七十六方面，本发明提供了一种发光方法，它包括：
使用能随着应力的时间-速率变化而发光的荧光物质；
通过控制荧光物质中应力的时间-速率变化而控制发光。
第七十七方面，本发明提供了一种发光方法，它包括：
使用能随着应力的时间-速率变化而变化的荧光物质；
通过控制荧光物质中应力的时间-速率变化而控制发光。
如上面所总结的，根据本发明，人用手轻轻触摸或用手指触摸就有可能使 荧光物质或复合材料发生明显弯曲，同时得到柔和的触觉信息，从而导致应 力发光，或者利用压电振动等使特定部分在接收到外部电信号后发光。
本发明复合材料的一个重要应用是用户实际触摸的任何产品，如娱乐机器 人的表皮或外部涂敷膜。在这个意义上，举例来说，触摸时能发光的产品吸 引人，能激起消费者的购买欲望。
至于其物理效应，由于本发明原本在概念中就利用触摸作为基本输入信号， 所以能得到节能材料或产品。此外，当用外部电信号使预定部分闪光时，能 量消耗小，因为不需要电流输入，不像电致发光器件、发光二极管等那样。
对于娱乐新领域来说，本发明是材料上的一次革命。对于大多数传统产品， 方便生产是优先考虑的问题。但本发明的复合材料中的荧光物质却有可能依 据用户的使用或交流方式提高产品的趣味性。因此，它们能唤起用户的极大 关注，将对工业产生冲击。特别是当本发明材料用作娱乐机器人的表皮时， 任何产生应力的操作，如用户用力弯折它们，或者机器人自身的接连弯曲动 作，都能使光发出。关于这些材料的构想也能在光学领域引起广泛革命。
附图简述
图1-4所示为SrAl2O4∶Eu陶瓷粉末在固相反应合成过程的不同阶段中X 射线衍射图的简图；
图5A-5D是说明本发明片状复合材料在发生弯折时发光的特点的照片；
图6所示为娱乐机器人的简图，它用一种受到触摸时能发光的材料制成人 造表皮；
图7所示为包含SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂的片状复合材料中SrAl2O4∶Eu粉末的重量百分比与发光强度的关系图；
图8A-8E显示了包含SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯树脂的片状复合材料，以及 包含SrAl2O4∶Eu+Dy和树脂的片状复合材料的余辉性质的照片；
图9A和9B分别显示了SrAl2O4∶Eu粉末受紫外光激发后的发射光谱及其 余辉性质；
图10A和10B分别显示SrAl2O4∶Eu+Dy粉末受紫外光激发后的发射光谱 及其余辉性质；
图11A-11E所示照片显示本发明片状复合材料在施加和撤去应力情况下观 察到的可逆发光性质的结果；
图12A-12C所示照片显示了本发明片状复合材料与发生超声振动的喇叭 (horn)接触时的发光特点。
图13A和13B所示照片显示了本发明片状复合材料在置于能够开关的超 声波变换器上时的发光特点。
图14所示为用本发明复合材料作为人造皮肤体系的概念简图；
图15所示为采用了本发明人造皮肤的娱乐机器人示意图；
图16所示为用海绵状应力发光材料和网状应力发光材料制成的人造发光 皮肤的示意图和扫描电镜图；
图17所示为本发明无机/有机杂合材料的结构简图；
图18所示为说明本发明无机/有机片状杂合材料的柔性的示意图；
图19A-19I所示为制造发光器件的流程简图，该器件结合了荧光物质与压 电材料；
图20A-20E所示为生产发光器件的流程简图，该器件结合了荧光物质与表 面声波材料；
图21所示为加入了MOSFET的发光器件的剖面图；
图22所示为活性矩阵形式的二维发光器件的简图，它采用了图21所示加 入了MOSFET的发光器件；
图23所示为包含形成压电陶瓷细晶体颗粒边界的应力发光材料的复合材 料；
图24A和24B所示为说明采用图23所示复合材料的发光器件性质的示意 图；
图25所示为一种发光器件的简图，它通过喷墨法在驱动器基底上形成应 力发光点；
图26所示为利用超声波发光的交通信号体系的简图；
图27所示为本发明人造皮肤的简图；
图28所示照片显示本发明片状复合材料与光纤的一端接触；
图29所示照片显示本发明片状复合材料在黑暗环境中与光纤的一端接触， 但还没有受到外力作用；
图30所示照片显示本发明片状复合材料在黑暗环境中与光纤的一端接触， 且刚刚受到外力作用；
图31所示为本发明片状复合材料与光纤一端接触，在受到外力作用前后 发出的波长为520nm的光强度随时间的变化关系；
图32所示为本发明的人造发光毛发的一个实例的照片；
图33所示为本发明的人造发光毛发的另一个实例的照片；
图34所示为本发明的一段人造毛发的照片，它握在两只手有一定跨度的 手指之间；
图35所示为本发明的一段人造毛发受到弯折时的发光性质的照片，它握 在相对两只手的手指之间；
图36A-36E所示照片显示了放在超声波变换器上的SrAl2O4∶Eu单晶薄片 在超声波变换器开关时的发光性质；
图37A-37B所示简图显示了SrAl2O4∶Eu单晶薄片发出的波长为520nm的 光强度随时间发生的变化，以及它的发射光谱；
图38所示简图说明了本发明人造发光毛发的制造方法；
图39所示为本发明人造发光毛发的示意图；
图40所示为本发明人造发光毛发单元的示意图；
图41所示为本发明人造发光毛发单元的示意图。
本发明最佳实施方式
下面结合附图阐述本发明的一些实施方式。
首先说明采用常规固相反应法制备SrAl2O4∶Eu陶瓷的方法。
在第一种制备方法中，将预定量的下述物质作为原料投入球磨机中混合20 小时。
SrCO3 0.39mol＝147.6292×0.39＝57.575388g
Al2O3 0.4mol＝101.96128×0.4＝40.784512g
Eu2O3 0.002mol＝351.9182×0.002＝0.7038396g
B2O3 0.032mol＝69.6182×0.032＝2.2277824g
此后，混合物在1400℃空气中焙烧，在1400℃氧气中焙烧，在1300℃ H2(5％)N2气氛中还原退火，从而进行合成。各个阶段的X射线衍射图示于图 1-4。
在1400℃空气中焙烧(图2)之后，基本上得到所需晶相，经证实，所得物 质具有单斜体系晶格指数，类似于已知的一篇论文[F.Hanic，T.Y.Chemekova 和J.Majling，J.Appl.Phys.，12(1979)243]。
然后，按1∶2重量比混合聚酯树脂(购于Buehler的Castolite树脂)和上述 SrAl2O4∶Eu粉末。使产品成形为片状，每边长数厘米，放置一整天。这样就 制成了无机/有机复合片状材料。这里所用SrAl2O4∶Eu粉末细颗粒的粒度为 100nm或以下。Nemoto公司未曾报道仅用聚酯。九州工业技术研究所采用的 是环氧树脂，也没有报道使用聚酯。
这样制备的片状材料是厚度小于1mm的薄片(下层形式)，据证实，它在黑 暗中轻轻弯折就能闪光。其发光性质示于图5A-5D。
图5A所示为在明亮环境中弯折之前的片状材料，图5B所示为黑暗中的 片状材料(即将开始弯折)，图5C所示为片状材料被弯折并在被抓部分闪光， 图5D所示为片状材料弯折并全面闪光。
迄今为止，只有本发明者能够成功地制得这种利用人力可轻易闪光的材 料。
九州工业技术研究所的Xu、Akiyama等人的多数实验报告在整体环氧树 脂混合物上施加数吨的压力，而据本发明者所知，他们也没有关于人轻轻触 摸就能发光的报告。
成功获得简单弯折就闪光的材料对娱乐机器人的人造皮肤材料的应用非常 有用。图6所示为这种应用的简单图像。在图6中，前面提到的片状材料作为 人造皮肤粘贴在娱乐机器狗身上，只要用指尖轻轻一碰，人造皮肤就能发光。
轻轻一碰就能发光的无机/有机复合片状材料不仅在前述人造功能皮肤材 料的研究中有价值，而且在其他技术领域中也有价值。
下面说明作为应力发光物质的SrAl2O4∶Eu和树脂材料的混合比(wt％)。
类似于上面解释过的技术，本发明者在10wt％-80wt％范围内以各种比例 混合SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯，并试图形成大小约10mm×25mm、厚约0.25mm 的片状材料。在该实验中，得到了混合比为70％或以下的合格的片状成形产 品。但是，比例高于80％的片状材料容易脱开，机械性质不稳定。图7示出 了片状材料中SrAl2O4∶Eu粉末的重量百分数(重量含量)与发光强度的关系。 从发光性质的角度看，SrAl2O4∶Eu比例越高，达到的发光强度越高。但是， 机械性质不稳定的片状材料难于用在实际产品中。因此，考虑到这个结果， 要求混合比例宜约在30-75％之间。但实际上，制备混合比例为80％或以上的 有用片状模塑产品也是可能的。
这里所用复合材料当然具有应力发光性质。但实际上，在光线明亮的日间 环境里，肉眼难以看清发射的光。这是发光强度的问题。如果使用紫外线等 进行光学激发，所发出的光是可以清楚看到的。但是，对于应力发光，发出 的光在白天看不清楚，尽管还没有弄清其原因究竟是激发强度不足还是激发 效率低下。因此，有效使用复合材料的时间区是夜晚。当然，在暗室中是能 有效使用的。
下面说明掺杂了两种稀土元素的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末的树脂混合片状材 料(Nemoto公司开发)与本发明者开发的SrAl2O4∶Eu的树脂混合片状材料在黑 暗中的余辉性质的比较。两种片状材料中粉末：树脂的混合比皆为1∶2。比 较结果示于图8A-8E。
在图8A-8E中，SrAl2O4∶Eu的性质示于左边，SrAl2O4∶Eu+Dy的性质示 于右边。在黑暗环境中，两种材料的外观和色调相同。关掉房间的灯光后， 它们的发光模式有很大不同。可以发现，前者不到1分钟就明显变暗了，而后 者持续闪光了相当长的时间，原因当然是后者是用能长时间保持余辉的材料 制备的。
换句话说，后面这种类型的材料不适用于在应力作用下发光的人造皮肤。 即后者在黑暗环境中，即使不受应力也能发光，产生应力前后的发光强度之 比可能比较大。因此，证明不具有持久保持余辉性质的SrAl2O4∶Eu适合于这 种应用。
为了进行比较，下面说明本发明者制备的SrAl2O4∶Eu粉末和Nemoto公 司制备的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末发光性质的测定结果。
图9A和9B所示为本发明者制备的SrAl2O4∶Eu粉末受紫外线激发后的发 射光谱(图9A)及其余辉性质(图9B)。图10A和10B所示为Nemoto公司制备 的SrAl2O4∶Eu+Dy粉末[以商品名LumiNova(G-300C)购于Nemoto公司]受紫 外线激发后的发射光谱(图10A)及其余辉性质(图10B)。
为了制备SrAl2O4∶Eu粉末，在事先证明还原前处理一次就足够之后，通 过在1400℃氧气气氛中焙烧2小时然后在1300℃还原(N2中含4％H2)2小时制 得测定用样品。该样品事先证明是单相。当然，还原温度不一定要1300℃， 可以是不低于500℃的任何温度。
两种样品发射光的主峰在520nm波长附近，光是绿色的。但是，至于中 断紫外线辐射后的衰减性质，可以证明SrAl2O4∶Eu的发光强度衰减得比原来 说明的还快得多。图9A和10A所示为用以25毫秒间隔收集的测定值得到的 发射光谱。从图中可以看到，发射光谱强度逐次下降。
图11A-11E所示为施加和撤去应力两种过程中，作为SrAl2O4∶Eu和树脂 复合材料特点的发光性质。
图11A-11E所示为在施加和撤去应力两种情况下观察发光性质的结果。 即，这些图是从几张记录发光性质的录象胶片上复制下来的图片。图11A所 示为放在压模上的样品。在黑暗环境中，该样品在施加压力前就有部分衰减(图 11B)。施加压力后，该样品立即发出强光(图11C)，在压力继续保持的情况下 就熄灭了(图11D)。图11E所示为撤掉压力后的性质。从这些图中可以看到， 应力发光在物理上可精确表述为应力的时间微分产生的光发射。这也可以从 以下事实得到证明，即随着施加应力速度的增加，发射光增强。
基于发光强度很大程度上依赖于应力的时间微分或施加压力的速度，本 发明进行了如下实验，希望看到超声振动作用下的发光现象。可以认为这种 实验在世界上是第一次。
实验中所用超声波变换器是Honda Electronics Co.，Ltd.的产品，在震荡器 上配有喇叭。其规格包括共振频率39.30kHz，共振阻抗180Ω，静电容2480pF。 当通过复合SrAl2O4∶Eu和树脂制备的片状材料与共振条件下的超声喇叭接触 时，所期望的发光现象得到证实。此结果示于图12A-12C中。
图12A所示为超声喇叭的外形，图12B所示为黑暗环境中的发光特点， 图12C所示为从用夜拍功能记录发光特点的录象带上复制下来的图片。从图 12B和12C中可以看出，片状材料在超声波作用下明显能发光。基于该事实， 可以推测振动波在片状复合材料内部传播，当波到达SrAl2O4∶Eu细颗粒时就 发光。但是，除非将片状材料用力压在超声喇叭板上，发出的光依然比较弱。 如果能降低超声波的传播损失，则可能得到更有效的发射光。为了验证接触 面上产生的热的影响，我们做了另一个实验，将片状材料放在热板等的较热 部分，观察是否发光。但是，在该实验中没有观察到可见的光发射。这意味 着前面实验中所证实的发光现象肯定由超声波引起。这从前面介绍的Niigata Uinversity Tsutai等所做的热致发光研究中也可以推断出。据他们报告， SrAl2O4∶Eu粉末在230K有一个大的热致发光峰(与阱相关)，其强度在室温或 更高温度下降低到几分之一的水平。也就是说，在室温或更高温度下，仅仅 受热是难以发光的。为了提高超声发光效率，用频率更高(MHz)的变换器进行 了另一个实验。这里所用变换器与超声湿度调节器等中所用的几乎是同一类 型，它是直径为2cm、厚为1mm的盘。图13A和13B显示了粘附在频率为2.4MHz 的变换器表面上的片状材料的特点。图13A显示了变换器关闭时的特点，图13B 显示了变换器开启时的特点。
压电振动模式主要是沿厚度方向的垂直振动。观察到了清晰的强发射光(图 13B)。这可能是由于高频振动有更高的加速作用。
根据基本实验结果，可以认为该材料在表面波等作用下可以发光。此外， 有可能做一块板，把它放在远处，在空气中受超声波辐射后可以闪光。这样， 成功地将振动能直接转化为光能具有重要意义。
这里要再次回顾相关技术。已经证明，SrAl2O4∶Eu也可以用于热致发光。 但是，有关应力发光的几乎所有研究报告都来自九州工业技术研究所的Xu、 Akiyama等人的研究小组。据他们报道，不仅含陶瓷固体，而且含树脂(但只 是环氧基树脂)的复合物质受击或受压后发光。但是，它们的报告只限于三维 尺寸都相当大的固体。显而易见，迄今为止世界上还没有有关轻触发光及直 接在物体上施加超声振动的实验的报道。
如上所讨论的，荧光SrAl2O4∶Eu粉末和聚酯树脂的复合片状材料与超声 振动下的物体接触时发光的现象是第一次观察到。这表明，有可能不用简单 机械能，而用受电控制的超声振动来控制固体发光。而且已经证明，同一种 片状材料在简单弯折操作下很容易发光。从应用于人造皮肤的角度考虑，材 料在两种不同发光模式下都有效非常有意义，即在电控模式下和自发模式下。
基于这些结果，在此提出如下装置。
本发明片状复合材料可用作机器人的人造皮肤，所述机器人用于所谓的娱 乐目的和其他各种目的。这种应用的一种构想如图14所示。
如图14所示，有可能设计出一种系统，它不仅能让表皮从受到使用者触 摸部分发光，而且能通过另一种装置在CPU中存储两种信息，即触摸位置信 息和发光强度信息，使表皮在适当延迟后在预定位置发光。这种设计的一种 构想图示于图15。图中所示为人手击打狗头，狗的下巴稍后闪光。这种设想 有可能利用复合材料和图14所示系统实现。
下面说明人造皮肤和相关物质的组成部分。
人造皮肤必须具有一定程度的柔性。因此，如前所述，很自然地要用像树 脂那样的弹性体作基质，或者将其夹在橡胶片之间。除此之外，也可以将 SrAl2O4∶Eu陶瓷成形为纤维、海绵或网状，使得人造皮肤本身具有某种程度 的柔性，并且能发光。这些想法的构想图示于图16。
图16所示为人造发光皮肤的结构图，还显示了网状结构受外力作用时收 缩而发光的特点。图16所示为陶瓷除海绵结构外的网状结构。为了制备这种 网状结构，通常采用酸洗(例如，在烧结陶瓷之后)颗粒部分而只保留颗粒边界 的技术。为了将SrAl2O4∶Eu保留在颗粒边界，可以混合一种不可能与SrAl2O4∶ Eu反应的物质，该物质在烧结之后可以用酸洗去。一个具体的例子采用 ZnO-Nb2O3，如以下论文所述。
·K.Hamano，A.Sayano和Z.Nakagawa，J.Ceram.Soc.Jpn，91(1983) 309-317
制备类似柔性结构的另一种方法是采用无机/有机杂合技术。理想情况是， 无机/有机纳米复合结构中只有SrAl2O4∶Eu位作为纳米晶体选择存在。在这 种情况下，基质部分形成无机/有机杂合材料。这样的一种结构图示于图17。 图18所示为柔性无机/有机杂合片状材料，可用手指将它夹住并弯折。
图17中，虚线所示部分为-Si-O-Si-硅氧烷键，M-O位(M可以是Sr或Al， 在此可以是Sr-O和Al-O)存在于硅氧烷键端位上。在此无机/有机杂合材料中， 机械移位传递到硅氧烷键，当机械移位到达在空间分散的Sr-O和Al-O位时， 发光现象就发生了。
为了制备无机/有机杂合材料，四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4，TEOS的水解产 物硅氧烷可以用作原料。但更简单的是用聚二甲基硅氧烷(HO-Si(CH3)2-OH， PDMS)作为原料。为了形成发光位，可以让烷基醇铝(如Al(-O-CH(CH3)2)3)或 烷基醇锶(如Sr(-O-CH(CH3)2)3)一起反应。在合适的反应条件下，发生脱水/缩 合反应，得到所需的杂合结构。一种具体制备方法在以下论文中有详细介绍。
·N.Yamada，I.Yoshinaga和S.Katayama，Material Intergration，12(1999) 51-56
作为另一种设想，可以使用能够获取离子的导电有机物质，如聚吡咯，使 之面向外电极，从而使之弯折并同时闪光。
下面说明用应力发光材料使二维表面发光的实例。这些实例不像半导体激 光器或发光二极管，不要求加载电流，因而能够节能。
作为第一个实例，可以将应力发光材料叠加在PZT压电薄膜上，从而制 备发光装置，其中所述PZT例如在Si上形成。制备两种与压电材料复合的发 光装置的方法示于图19A-19I。
如图19A-19I所示，作为缓冲层12，(例如)(001)-取向的CeO2膜外延生 长在(例如)(001)-取向的Si基11上，例如(图19A和19B)。钙钛矿型导电薄 膜，如(001)-取向的SrRuO3薄膜，作为下电极层13，接着外延生长在CeO2膜上(图19C)。此外，钙钛矿型薄膜如(001)-取向的PXT外延生长在导电薄 膜上(图19D)。
在下一步中，不同类型的发光装置采用不同的方法。对于一种类型的发光 装置，钙钛矿型导电薄膜如(001)-取向的SrRuO3薄膜，作为上电极层15，外 延生长在压电薄膜14上(图19E)。SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料作为应 力发光层16叠加在导电薄膜上(图19F)，最后，玻璃或透明有机树脂薄膜形成 透明覆盖层17(图19G)。结果是，有可能获得这样一种发光装置，其中通过在 下电极层13和上电极层15之间施加的电压，可以在压电薄膜14中产生压电 垂直振动，该振动能在应力发光层16中传播，从而引起有效发光。
对于其他类型的发光装置，应力发光层16直接叠加在压电薄膜14上(图 19H)，透明导电膜，如ITO或CuAlO2最后叠加在上透明电极层18上，覆盖 应力发光层16(图19I)。如果SrAl2O4∶Eu薄膜作为应力发光层16叠加，该薄 膜宜以与压电薄膜14成外延晶格排列的方式叠加。通过这些步骤，有可能获 得这样一种发光装置，其中通过在下电极层13和上透明电极层18之间施加的 电压可以在压电薄膜14中产生压电垂直振动，该振动能在应力发光层16中传 播，从而引起有效发光。
以上解释的两种发光装置利用了压电振动。实际上，表面声波可用作类似 技术。用表面声波制造发光装置的方法示于图20A-20E。如图20A-20E所示， (001)-取向的CeO2膜作为缓冲层22，(例如)首先外延生长在(例如)(001)-取 向的Si基材21上，例如(图20A和20B)，钙钛矿型导电薄膜，如(001)-取向 的PZT薄膜，作为下电极层23，接着外延生长在CeO2膜上(图20C)。此外， 钙钛矿型薄膜如(001)-取向的SrRuO3外延生长在导电薄膜上，形成彼此相对 的二维梳形电极24、25(图20D)。最后，SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料 作为应力发光层26叠加在梳形电极24和25之间(图20E)。通过这些步骤，有 可能获得这样一种发光装置，其中通过在梳形电极24上施加的电压，可以在 压电薄膜23中产生表面声波，该声波能在应力发光层26中顺利传播，从而引 起有效发光。
下面说明加入上述发光装置以及MOSFET的一个实例。图21所示为这种 加入了表面声波型发光装置和MOSFET的发光装置。如图21所示，在n型Si基材31中形成了p阱32，而(001)-取向的CeO3膜作为器件隔离场绝缘膜33， 形成于p阱32的表面上。在场绝缘膜33所包围的活性区表面上，形成了栅绝 缘膜34，如SiO2膜，而掺杂多晶Si或polycide的栅电极35例如形成于栅绝 缘膜34上。在p阱32中，n+型源区36和漏区(drain region)37形成时与栅电极 35自动对齐。栅电极35、源区36和漏区37构成n通道MOSFET。
另一方面，举例来说，(001)-取向的PZT钙钛矿型薄膜作为压电薄膜38 叠加在场绝缘膜33上，两个呈钙钛矿型导电薄膜如SrRuO3薄膜形式的梳形电 极39、40，例如(001)-取向的SrRuO2薄膜面对面形成于压电薄膜38上。在 这些梳形电极39、40之间，SrAl2O4∶Eu或它与树脂的复合材料叠加成应力 发光层41。压电薄膜38、梳形电极39、40和应力发光层41构成了表面声波 型发光池。
形成的器件隔离绝缘膜42，如SiO2膜用来覆盖MOSFET和发光池。在漏 极区37上方，连接孔43形成于栅绝缘膜34和器件隔离绝缘膜42中，掺杂多 晶Si或W的插头44埋在连接孔43中。在梳形电极39、40上方，连接孔45、 46形成于装置隔离膜42中。插头44和梳形电极39用金属线47穿过连接孔45 相连。此外，金属线48穿过连接孔46与梳形电极40相连。
在加入了MOSFET且具有上述结构的发光装置中，由于MOSFET的漏极 区37和梳形电极之一39是电连接的，发光池中发出的光可通过开关MOSFET 控制，其中梳形电极39在压电薄膜38上形成，用于振荡表面声波。换句话说， 加入了MOSFET的发光装置可以活性矩阵电路的形式驱动。因此，通过使用 图22所示活性矩阵电路，可以制成加入了MOSFET的二维发光装置。在图22 中，方形框是发光池。源线与单个像素部分的MOSFET的源区36相连。栅线 与单个像素部分的MOSFET的栅电极35相连。
下面说明采用混合陶瓷的发光装置，其中一个实例如图23所示。图23中， 发光装置采用了应力发光物质和压电材料组合而成的混合陶瓷。压电陶瓷细 晶体，如PZT细晶体51，以颗粒形式使用。作为应力发光材料形成的SrAl2O4∶ Eu 52可用于形成颗粒边界(基质部分)。
如图24A所示，电极54、55将具有微结构的陶瓷材料夹在中间，通过电 极54、55从外部施加交流电场，产生压电振动，如图24B所示。因而能使颗 粒边界闪光。
混合陶瓷材料可用下述方法制备。这就是类似于前述制备SrAl2O4∶Eu的方法，在球磨机中混合预定量的所选原料SrCO3、Al2O3、Eu2O3和B2O3。 随后对混合物进行退火和熔融，然后由熔融状态一次性淬火，得到玻璃相。 接着将玻璃相研磨成粉，与PZT细晶体混合。然后通过退火，从玻璃相中将 SrAl2O4∶Eu沉积在PZT细晶体的颗粒边界上。
下面说明用驱动器基底制备发光装置的方法。如图25所示，在此实例中， 将含有SrAl2O4∶Eu细颗粒的应力发光油墨(可以看作一种漆)作为应力发光物 质以点的形式倒在驱动器基底61上，形成应力发光点62，应力发光点在X和 Y方向周期性排列。
驱动器基底61由聚合物凝胶器件、压电器件、超声波器件、磁收缩器件、 形状记忆合金器件、氢吸收器件、放热器件(如双金属)等制备。对于聚合物凝 胶器件，可热移位的水溶性非电解质聚合物凝胶是备选材料之一，如在侧链 上具有醚键的聚乙烯基甲醚(PVME)或聚-N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)。此外， 在一定pH下可移位的电解质聚合物凝胶聚丙烯腈(PAN)、通电后可移位的聚 丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)与表面活性剂的混合物，以及聚乙烯醇基材 料也是潜在的备选材料。此外，聚吡咯等也是有机分子驱动器的备选材料。
为了驱动驱动器基底61，任何表面声波、压电振动或表面上产生的机械 折皱都可以使用。为了在表面上产生瞬时响应，有一种方法可以将那些驱动 器材料周期性插入驱动器基底61中。图26所示实例中，驱动器材料63沿X 方向周期性插入驱动器基底61中，插入方向为Y方向。在此实例中，周期性 插入驱动器材料63的作用是使驱动器基底61的表面移位呈周期性。
下面说明利用超声波的公路标志发光体系。图26A和26B所示为一个实 例。如图26A所示，在公路标志发光体系中，用本发明的应力发光材料或复 合材料在标志板的表面画出所需符号。另一方面，在车上装配超声波震荡器。 如图26B所示，当超声波震荡器产生的超声波遇到标志板时，应力发光材料 或复合材料就产生应力发光，标志上的符号就开始闪光。因此，司机就能够 辨识符号。
下面说明带有光学神经网络的人造皮肤，其中一个例子示于图27。如图27 所示，使塑料纤维(或光学纤维)穿透人造皮肤材料的表层，成二维排列，将球 形应力发光复合材料粘在每根塑料纤维的一端，此端露在表层的前表面上。 举例来说，所述应力发光复合材料由SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂制备。对于这种 人造皮肤，只要人的手指碰到它的表面，触摸区的应力发光复合材料就发光。 光沿着塑料纤维传播，以脉冲形式从位于皮肤后表面上的塑料纤维另一头射 出。也就是说，触摸信息，即手指触摸到表层的前表面以及触摸的位置，可 以从皮层后表面上发出的光和发光位置检测到。从这种意义上讲，可以认为 人造皮肤具有光学神经网络。
图28所示为实验者用他/她的一只手托住光学纤维，光纤一头与SrAl2O4∶ Eu和聚酯树脂组成复合片状材料接触，该复合片材能随着应力的时间-速率变 化而发光，他/她即将用另一只手对片状材料施加外力。这里所用光纤是直径 为8mm的单束棒状纤维，并有125μm厚的包裹层。
图29所示为向图28中复合片状材料施加外力前，它在黑暗环境中的特点。 在没有施加外力的状态下，复合片状材料不发光，它整个是暗的，如图29所 示。
图30所示为向图28中所示复合片状材料施加外力时，它在同样的黑暗环 境中的特点。这里除了可以观察到受外力作用的复合片状材料发光外，还能 观察到从光纤另一头发出的光，如图30所示。来自光纤另一头的光表明，从 复合片状材料发出的光通过光纤转移，并从光纤另一头发射出。因此，从复 合片状材料发射的光发生转移从原理上讲得到实验证实，这意味着具有光学 神经网络的人造皮肤是可以实现的。
图31所示为使复合片状材料与光纤一头接触并监测波长λ＝520nm(应力发 光波长)的光强度(发光强度)的结果，所述光是向复合片状材料施加外力前后 在2秒之内以20毫秒的间隔从光纤另一头发射出的。从图31可以看出，向复 合片状材料施加外力时，波长为520nm的光从光纤另一头发出。这再次证实 了发自复合片状材料的光发生了转移。
图32所示为三段人造发光毛发，其制备方法是在塑料管如乙烯基管中填 入SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂组成的复合片状材料。每段人造发光毛发直径约 1mm。
人造发光毛发可通过下述方法制备。SrAl2O4∶Eu和聚酯树脂混合物在固 化之前还呈液态的时候，将(例如)乙烯管连接到注射器针尖上，然后将管子浸 入液态复合材料中。在这种状态下，当用注射器抽复合材料时，管子就填满 了复合材料。随后使管子与注射器针头分开，让管子中的复合材料固化。由 此制成了人造发光毛发。
也可以先将复合材料填充在注射器针筒中，然后将复合材料从注射器推到 管子中。但是用这种方法容易带入气泡，加压就不容易了。
图33所示为直径为0.6mm的细人造发光毛发的外观图，它是通过上述方 法制备的。
图34所示为直径为1mm的人造发光毛发的外观图，它是通过上述方法制 备的，即将被弯折。
图35所示为粗1mm的人造发光毛发，在黑暗环境中刚刚被弯折的外观图。 从图35中可以清楚看到发出的光，人造发光毛发管的发光现象得到证实。这 证明将人造发光毛发用于娱乐机器人是可行的。
图36A-36E所示为对SrAl2O4∶Eu单晶薄片发光的按时间顺序观察的结果， 单晶薄片位于处于开启状态的2.4MHz超声波变换器上。它们是从记录发光现 象的录像带上复制的几幅图像。图36A所示为放在超声波变换器(在亮场中)上 的样品。图36B所示为开动超声波变换器之前的黑暗状态(暗场中)。一旦开动 超声波变换器，就出现强发光(图36C)，随后持续发光(图36D)。当超声波输 出达到最大时(18V，0.5A)，发射光最强。
图37A和37B所示为监测发光强度变化的结果(图37A)和在发光强度达 到最大时测定发射光谱的结果(图37B)，其中发射光的波长为520nm，控制发 光强度是在图36A-36E所述实验中，在20秒内将超声波变换器的电源从关闭 转到开启前后进行的。存在的问题是，超声波变换器的平台几秒之内就发热。 因此，有可能存在由热产生的发光现象，即热致发光。为此，将SrAl2O4∶Eu单晶薄片置于发热平台上，在快速加热条件下进行观察。但是，实验证明在 此条件下根本没有出现发光现象。这些实验结果在世界上第一次证实， SrAl2O4∶Eu物质受到超声波辐射时会发光。这里再次观察到520nm的发射光 谱，这在紫外线激发或应力作用下已经得到证实。
至于制备人造发光毛发的技术，我们已经介绍了一种方法。下面将再介 绍一种通过电泳制备人造发光毛发的方法。
首先介绍电泳装置。如图38所示，在电泳容池71中装有由丙烯酸蜜胺 基材料制成的电沉积漆73，漆中分散有SrAl2O4∶Eu粉末72，插有金属细线 74的基件75浸在漆73中。金属细线可以是铜线或镍线，直径为0.01-1mm， 长度约为20mm。基件75可以是硅树脂板，所有的金属线74都通过在硅树脂 板前表面上形成的导电层(未示出)彼此实现电连接。金属板76也浸在电沉积 漆73中，面朝基件75上插有金属细线74的表面。
通过利用具有上述结构的电泳装置，可以通过以下步骤制备人造发光毛 发。如图38所示，用电源77在插有金属细线74的基件75和金属板76之间 施加直流电压(例如100-200V)，用基件75作正极柱，金属板76作负极柱。结 果，带负电荷的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆通过电泳附着到金属细线74 上，将金属细线74的整个表面覆盖住。当金属细线74的表面上附着了足够多 的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆后，从电沉积漆73中除去插有金属细线74 的基件75，并在120℃退火以固化树脂。结果制得人造发光毛发79，其在金 属细线74周围得到有SrAl2O4∶Eu粉末和树脂组成的复合材料78，如图39所 示。图40所示为含有插在基件75上的人造发光毛发79的人造发光毛发单元。
含有SrAl2O4∶Eu粉末72和树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79粘 附在60μm粗的金属细线74周围，厚度为20μm，手动触摸或击打可使之发 光。图40和41显示了它的特点，标注号80标示人的指尖。
下面说明制备人造发光毛发的另一种方法。这种方法同样利用电泳，但用 玻璃作为与SrAl2O4∶Eu粉末复合的材料。
更具体地，这种制备方法用包SrAl2O4∶Eu粉末和玻璃粉(例如PbO-SiO2-B2O3基玻璃粉)(未显示)的异丙醇作电泳漆73。接着类似于前述制备方法，在 插有金属细线74的基件75和金属板76之间旋加直流电压(例如100-200V)， 使足够量的SrAl2O4∶Eu粉末72和电沉积漆通过电泳吸附到金属细线74周围 的表面上。然后从电沉积漆73中移走插有金属细线74的基件75，并在600℃ 退火，使玻璃硬化。结果，在金属细线74周围得到含有SrAl2O4∶Eu粉末和 树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79，如图39所示。
含有SrAl2O4∶Eu粉末72和树脂组成的复合材料78的人造发光毛发79粘 附在60μm粗的金属细线74周壁上，粗细为20μm，手动触摸或击打可使之 发光。
至此，我们具体介绍了本发明的一些实施方式。但是，这些实施方式不能 误认为是对本发明的限制。相反，在本发明的技术思想范围之内，可以对它 进行各种改变或改进。
例如，数值、结构、形状、材料、原料、过程等等不过是例子而已，也可 以采用其他合适的数值、结构、形状、材料、原料和过程等。
如上所述，根据本发明，人只需用手或手指轻轻触碰，就能使荧光物质或 复合材料发生较大程度的弯折，人以柔和的触觉，却能引起应力发光；也可 以利用接受外部电信号产生的压电振动让预定部位发光。因此，本发明在娱 乐机器人领域和其他各种领域都将带来巨大变化。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 轴承钢球化退火材料脱贫碳的快速检查方法 | 2020-05-11 | 88 |
| 一种无Si含Mn半工艺无取向电工钢脱碳退火发蓝处理方法 | 2020-05-12 | 494 |
| 一种新型硅钢连续退火炉氮氢配比加湿装置及连续退火脱碳方法 | 2020-05-11 | 1017 |
| 蓝宝石晶体的脱碳去色退火方法 | 2020-05-11 | 84 |
| 高碳含量中低牌号冷轧无取向硅钢脱碳退火工艺 | 2020-05-11 | 578 |
| 中小型取向硅钢脱碳退火线MgO涂层控制方法及设备 | 2020-05-12 | 837 |
| 方向性电磁钢板的制造方法 | 2020-05-13 | 514 |
| 取向电工钢板及其制造方法 | 2020-05-14 | 478 |
| 取向电工钢板及其制造方法 | 2020-05-14 | 367 |
| 具有优良铁损性能的高硅晶粒取向电工钢板的制造方法 | 2020-05-13 | 288 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈