林路 李振 吳宇煊（長江大學城市建設學院）

0 前言

長余輝材料是一種光致發(fā)光材料。在受到激發(fā)源的照射后，它可將能量吸收存儲在材料內(nèi)，停止照射后，存儲的能量再以光的形式釋放，且這一發(fā)光釋能的過程是緩慢的、持續(xù)的。長余輝材料的主要類型有：硫化物、硫氧化物、堿土鋁酸鹽、堿土硅酸鹽、鈦酸鹽和鎵酸鹽等[1]。從光致發(fā)光效率、發(fā)光時長、穩(wěn)定性和耐久性比較，上述幾種類型中堿土鋁酸鹽類的長余輝材料性能較好，又根據(jù)堿土金屬元素和摻雜稀土離子的不同，以稀土Eu2+激活的鋁酸鹽長余輝材料性能最具優(yōu)勢。稀土激發(fā)堿土金素鋁酸鹽的發(fā)光機理目前主要有空穴轉(zhuǎn)移、電子陷阱和位形坐標三種理論模型。合成稀土鋁酸鹽發(fā)光材料的主要方法有：高溫固相法、溶膠-凝膠法、燃燒法、微波法、水熱合成法、化學沉淀法等多種方法[2]。

1 長余輝材料在混凝土中的應用

1.1 聚合物混凝土

支帆[3]等采用長余輝材料（SrAl2O4:Eu2+,Dy3+）、環(huán)氧樹脂和廢舊玻璃作為骨料制備了自發(fā)光聚合物混凝土，并對其性能進行了研究。結(jié)果表明長余輝材料摻量對聚合物混凝土強度影響顯著。隨著長余輝材料的摻量增加，抗折強度提高，抗壓強度降低。研究還表明廢舊玻璃作為自發(fā)光混凝土骨料，其骨料中較大粒徑占比越多，其性能越優(yōu)。代函函和李地紅等[4]研究了自發(fā)光樹脂基透水混凝土的性能。其主要原材料為：長余輝材料、環(huán)氧樹脂和碎石骨料。研究表明自發(fā)光樹脂基透水混凝土在滿足透水性能要求的前提下，可實現(xiàn)自發(fā)光，余輝時間在3～6h之間。許靜賢[5]等也研究了自發(fā)光聚合物透水混凝土。研究發(fā)現(xiàn)長余輝材料細度對余輝時間的影響較大，制備自發(fā)光聚合物透水混凝土宜采用粒徑較大的長余輝材料，長余輝材料摻量的提高，降低了透水混凝土的強度。研究還表明，玻璃微珠的摻入在一定范圍內(nèi)可提高自發(fā)光聚合物透水混凝土的亮度。

1.2 水泥混凝土

楊佳龍[6]研究了發(fā)光混凝土的性能。該發(fā)光混凝土以普通混凝土為基材，將摻入了長余輝材料的砂漿作為面層材料。以此發(fā)光混凝土制備的應急指示標志余輝時間達到了6h 以上；通過成本計算與比較，得知發(fā)光混凝土作為應急指示標志在無電源的情況下可實現(xiàn)長期發(fā)光，造價及使用成本均較低，價格相對低廉。高應力等人以水泥基膠凝材料為主體，制備得到了可以白天吸收自夜間自發(fā)光的新型超疏水改性自發(fā)光水泥基功能材料，余輝時間可達到9h 這種材料還可以排水除塵。研究還發(fā)現(xiàn)超疏水表面材料對材料的發(fā)光性能影響較小。陳景等[7-8]利用發(fā)光骨料制備了透水混凝土，研究發(fā)現(xiàn)使用石質(zhì)發(fā)光碎石作為骨料，采用“水泥－超細粉煤灰”膠材體系，可制備出工作性、透水性、力學性能及表觀效果良好的C20發(fā)光露骨透水混凝土。

2 長余輝材料涂料中的應用

唐念和周勇言等[9]以氟碳-聚氨酯為成膜物質(zhì)，與長余輝發(fā)光顏料(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+)及助劑共混制成了一種蓄能發(fā)光涂料。并研究了長余輝材料、鈦白粉用量等參數(shù)對發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明，余輝時間達8h，且能夠滿足電力設備涂料應用中對耐候性、耐熱性、耐水性等的要求。胡建偉[10]等以丙烯酸改性聚氨酯樹脂為成膜載體，稀土鋁酸鹽長余輝材料為自發(fā)光材料，制備了一種裝飾用自發(fā)光涂料。該發(fā)光材料主要原材料為丙烯酸改性聚氨酯樹脂、長余輝材料、二氧化鈦和玻璃微粉等。通過試驗發(fā)現(xiàn)該涂料的余輝時間、附著力和硬度等多種性能優(yōu)異。長余輝自發(fā)光涂料在道路工程應用較多。趙聚成等[11]研究總結(jié)長余輝材料在路面領(lǐng)域的應用結(jié)果表明：長余輝涂料在路面材料中可降低交通事故發(fā)生的概率，減少能耗，還可以形成道路景觀。長余輝材料在自發(fā)光路面材料領(lǐng)域具有廣泛的應用前景，徐建暉等將長余輝材料和高分子材料配合一定量的助劑，制備得到了可用于路面警示標識的長余輝自發(fā)光涂料。這種涂料的余輝時間可達6h，該涂料已經(jīng)應用于城市行步道系統(tǒng)裝飾，濕地公園、山區(qū)公路等特殊路面的警示。唐祖光等[12]用聚乙烯醇為基料，長余輝材料填料，制備得到了水溶性自發(fā)光涂料。該涂料具有余輝時間長和發(fā)光亮度高等一系列的優(yōu)點，具有很好的美化裝飾作用。

3 長余輝材料在玻璃中的應用

彭慶朋等[13]開發(fā)了具有長余輝性能的鈣鈦礦微晶玻璃，通過摻雜鑭元素可調(diào)控其長余輝性能。唐海濤[14]制備得到了一種長余輝微晶玻璃，該微晶玻璃可實現(xiàn)X 射線激發(fā)的長余輝發(fā)光性能。周瓊[15]采用兩步法制備得到了具有長余輝特性的微晶玻璃，該微晶玻璃玻璃可吸收近紫外光，發(fā)出較強的藍綠光。夏威等[16]介紹了長余輝發(fā)光玻璃，長余輝發(fā)光玻璃可以分為微晶發(fā)光玻璃、低熔點發(fā)光玻璃、高溫合成發(fā)光玻璃和熱熔發(fā)光玻璃。這幾種玻璃是采用玻璃原材料和長余輝材料在不同工藝下制備得到的具有自發(fā)光特性的玻璃制品。

4 長余輝材料在人造石材中的應用

范志強[17]研究了石材加工廢料制備自發(fā)光人造石材的工藝與方法。主要原材料為不飽和聚酯樹脂、石材加工廢料和長余輝材料，當長余輝材料摻量超過20%時，繼續(xù)增大其摻量余輝時間和光強均不再明顯提高?！妒摹穂18]報道了利用砂巖廢料和長余輝材料制備的發(fā)光石材。《中國建材報》[19]報道了一種新型發(fā)光石材，在自然光照射5～10min 后，可自發(fā)光12h 以上。苑金生[20-21]研究了以石英砂、不飽和聚酯樹脂及長余輝材料等原材料制備的蓄光型自發(fā)光石材。這種石材可用于室內(nèi)外裝飾裝修工程。

5 結(jié)論與展望

在“雙碳”背景下，利用長余輝材料的光之發(fā)光特性，將其應用于建筑材料中，有利于降低建筑全生命周期碳排放，對建筑領(lǐng)域的碳減排具有重要意義。文獻調(diào)研結(jié)果表明長余輝材料在混凝土、涂料、玻璃和人造石材中的應用研究較多，研究內(nèi)容主要集中在長余輝材料對本體材料力學性能影響以及材料的余輝時間和光強等性能。長余輝建筑材料仍需加強耐久性研究。