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数理学院孙心瑗教授团队在青色发光玻璃方面取得重要研究进展

来源: 时间:2024-06-11 作者: 点击:

固态LED光源作为第四代照明技术,具有绿色环保、高效节能、寿命长、可靠性强、可智能化等优点,已被广泛应用于照明、汽车和显示等领域。基于蓝光芯片(450-460 nm)+黄色荧光粉(YAG:Ce)是市场上白光LED光源的主流技术,但这种LED光源存在显色指数较低,色度空间分布不均匀,并可能带来蓝光危害等诸多问题。为避免蓝光危害,另一种基于紫外芯片(380-420 nm)+多色荧光粉(RGB)技术成为目前高质量白光LED光源的最优方案,但该技术存在严重的青光间隙(Cyan gap)问题,进而降低了光谱连续性,导致显色性不足,色彩还原失真等问题。因此,解决480-500 nm区域内的青光间隙困扰对于全光谱ELD照明具有重要意义。

玻璃材料因其组份灵活、工艺简单、理化稳定性好等综合优势而成为解决“青光间隙”的一个重要参考方案。我校特种玻璃与光电材料研究团队在中国科学院一区、化工专业顶级期刊《Chemical Engineering Journal》(IF2023=15.1)上发表题为“Bright cyan emission from Eu-Doped borosilicate glasses by optimizing reduction of Eu3+ to Eu2+ in ambient atmosphere”的研究论文(链接网址:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151416)。项目研究团队基于竹炭和氮化硅(Si3N4)等固体还原剂的协调作用,采用二次高温熔融法成功获得了一种高效青色发光的Eu掺杂硼硅酸盐玻璃。获得的硼硅酸盐玻璃透过率为84 %,二价Eu2+最高含量为66.1%,最佳发射峰为486 nm,实现了高亮度的青光发射。该方法不需要传统还原气体实现铕离子还原,极大简化了玻璃的制备工艺并降低了相应的制备成本,为其它发光中心离子在空气中的高效还原提供了重参考价值。

此外,项目研究团队还在美国陶瓷学会专业期刊《Journal of the American Ceramic Society》(IF2023=3.9)上发表题为“Concentration dependent cyan emission byeuropium-doped borosilicate glasses”的研究论文(链接网址:https://doi.org/10.1111/jace.19583)。该工作通过调控Si/B比例和Eu2+离子浓度,可精准调控Eu掺杂硼硅酸盐玻璃的微结构,进而方便调节其发光颜色和强度,为设计和改进青色发光玻璃的研究提供了新思路。因研究内容的创新性被编辑遴选为2024年第四期封面文章,同时申请了国家发明专利。

本研究得到了国家自然科学基金(12065010)、江西省重大科技研发专项“揭榜挂帅”关键技术类项目(20223AAE01003)、江西省自然科学基金项目(20224BAB211019、20232ACB204009)和江西省教育厅科研项目(GJJ211005、GJJ2201656)等项目资助。(文:崔久治,图:余美东;审核:孙心瑗,王新长,隋岩)

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