近期，華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室教授夏志國團隊開發了一種基于玻璃熔體中粒子自穩定模型的快速合成技術，并研制出面向激光照明應用的新型高穩定性稀土熒光粉-玻璃復合材料。相關研究成果日前發表于《自然-通訊》。
據了解，稀土發光材料是我國稀土戰略資源高效利用的核心材料之一。其中，無機稀土熒光粉在照明、顯示等光源器件領域具有重要的應用背景和實際需求。
夏志國向《中國科學報》介紹，一方面由于LED本身在大功率下存在效率驟降的瓶頸，另一方面，在有機封裝高溫、潮濕等條件下，傳統熒光粉轉換型LED光源器件存在穩定性問題和強藍光/紫外光輻射下老化問題。因此，亟需發展高穩定性熒光玻璃/陶瓷材料，以滿足諸如航空照明、水下照明及內窺鏡等大功率LED及激光熒光光源應用。
研究顯示，稀土熒光粉-玻璃復合材料（PGC）具有豐富的玻璃基體材料選擇性和優異的穩定性。但在已報道的PGC材料中，存在合成時間長的問題，進而導致熒光粉不可避免存在熱侵蝕和性能下降。因此，發展PGC的快速合成策略可以確保稀土熒光粉顆粒的完整性以維持甚至提升發光效率，并降低成本以及顯著提高PGC材料的制造效率。
夏志國團隊提出了一種基于玻璃熔體中粒子自穩定模型的熒光粉-玻璃復合材料的快速合成策略，研究建立了熔融玻璃與熒光粉顆粒之間的潤濕性模型關系，使得多種石榴石基商用稀土熒光粉顆粒在10秒內就能夠致密均勻地分散在碲酸鹽玻璃中。
該項研究制備的黃色發射PGC材料具有98.4%的量子效率、86.8%的吸收系數。在450納米藍色激光激發下，可以產生光通量為1227流明的理想白光。研究團隊還合成出一系列具有高量子效率的橙色、黃色和綠色顏色可調的玻璃基復合發光材料，并為新型多功能玻璃復合材料提供了一種可推廣的合成策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45293-0
