蓄能发光材料在园林工程中的应用

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摘要：指出了蓄能发光材料是能以某种方式吸收可见光能量，在白天或有光照条件下吸收蓄积光能，夜晚或黑暗时转化光的形式发射的材料。园林景观工程为了丰富城市景色，运用各种园景灯光来丰富夜景，而蓄能发光材料是一种节能型的园林夜景材料，在保持园林工程结构应用性能的基础上，具有夜间发光的景观效果，使发光材料成为园林夜色景观的新亮点。基于此，探讨了蓄能发光材料在园林工程中的应用，以期提供参考。

关键词：蓄能；发光特征；园林工程；景观建设

1引言

当前国家对节能环保十分重视，大力支持低碳经济，园林景观建设也需紧跟步伐，发展节能环保的低碳材料。而蓄能发光材料是一种很好的节能环保材料，它是利用白天或有光照时吸收光能，黑暗时发光的材料，每天都可重复的进行。该材料可用于园林夜色景观建设，如发光路面、发光墙、发光标设、发光图案的应用装饰景观，为园林景观添色增彩，是一种低能耗的材料。

2蓄能发光材料种类特征

蓄能型自发光材料是一种以光的形式发射储存的能量，所积蓄的能量慢慢发射持续一定的时间，并反复进行。而蓄能发光材料是用稀土元素混合而成的复合材料，稀土元素的发光材料是通过稀土元素的发光中心白天吸收太阳光能量或其它光源的光能，使发光中心的的电子由低能跃迂向高能态，当释放能量时电子从高能态返回低能态时产生发光，主要以稀土元素为发光中心激活剂。这类复合材料发光中心可直接吸收激发能量，其浓度只需百分之几，发光中心与基质作用能量较低，从而使发光材料具有高的发光效率［1］。

2．1硫化物蓄光发光材料系列

主要有黄绿色的ZnS：Cu系列、蓝色的CaS：Bi系列、红色的CaS；Eu系列，属硫化物蓄光型发光材料，是重要的阴极射线和电致发光的材料。但其余辉初始亮度最高只有40mcd／m左右，在开始的几分钟里，余辉亮度急剧下降，有效余辉时较短。

2．2铝酸盐蓄光发光材料系列

主要有蓝色的CaAl2O4：Eu，Nb、蓝绿色的Sr4A114O25：Eu，Dy、黄绿色的CaAl204：Eu，Dy，具有长余辉发光性能，发光效率高，发光稳定的特性，是第二代蓄光型发光材料。但耐水性较差，纯度要求高，提取成本也比较高。

2．3硅酸盐蓄光发光材料系列

硅酸盐发光材料具有耐水性好，紫外辐照性稳定，发光色多样，余辉亮度高时间长，主要有铕、镝激活的焦硅酸盐蓝色材料。Sr2MgSi2O7：Eu，Dy、Ca2MgSi2O7：Eu，Dy硅酸盐基质长余辉材料中的主要激活剂为Eu2＋，其发光颜色仍集中于蓝绿光；MgSiO3：Mn，Eu，Dy在Mn，Eu，Dy三元素共掺杂的MgSiO3中观察到了红色长余辉现象。但发光性能与铝酸盐还有一定的差距。

2．4有机发光材料

有机发光材料种类繁多，设计相对较灵活，色彩丰富，可以调性好，纯度高。从不同的分子结构形式构成，可分为有机小分子发光材料、有机高分子发光材料、有机身配合物发光材料。有机小分发光材料种类比较多，大多带有共轭杂环及各种生色团，通过烯键、苯环等不饱和基团与各生色团改变其共轭长度，使化合物光电性质发生变化。

3园林工程蓄能发光材料的制备

蓄能自发光材料基质的选择是通过激活、激活运动、发光3种状态的需要确定。在基质中掺入适量配比的蓄能中心、敏化中心等元素，使其达到发光效率更高。而以稀土元素为激活剂、敏化剂、掺杂剂的发光材料，具有激活离子寿命长，有长余辉过程，容易掺杂敏化，可制备不同余辉颜色特征的发光体，化学稳定性能好，亮度高，制备工艺简单，在蓄能发光材料中应用较广泛。

3．1发光石制备

选取100目、150目、200目、250目的CaAl204：Eu2＋Dy3＋稀土长余辉或其它稀土元素长余辉的发光粉，加上硼酸盐低容点的玻离粉为填充材料，以稀土发光粉为发光中心作为骨料，玻离粉为基体，按设计的配比混合均匀。按设定的温度和时间进行烧制，烧制完成后进行破碎，获得发光石。稀土长余辉发光材料采用高温烧制，应对发光材料、基体材料、成型温度、发光粉掺量、烧制时间等多种影响因素进行研究［2］。通过试验获得结果分析（图1），目数越细发光时间越短，随温度增加发光时间变短，当增加到800～1000℃时直线急剧下降，最后消失，温度越高对发光材料影响越大。从发光性能及发光石强度综合考量最佳成型温度是700～800℃烧制时间10～12min．发光粉掺量20％～30％、发光粉粒粗100目为最佳。在夜光粉含量较高的体系中，夜光粉颗粒并不是都可以做为发光体，其中一部分颗粒可能会被周围的颗粒庶挡，不能有效的吸收光激发和发光［3］。发光粉的掺量应用最适合最经济的配合比为佳，不是越多就吸光发光效果好，掺量多了反而发光效果不佳，或会导致发光材料的其它性能降低。

3．2混凝土发光砖的制备

（1）以水泥混凝土作为底层，在其上面铺一层发光层，打磨后再在上面涂上一层透明的保护层。发光层是无机与有机混合而成的复合发光材料组成，有发光粉、碳酸钙、滑石粉、石英砂、无色透光不饱和树脂、氧化铝、固化剂及其它外加剂等材料组成，先将上述材料发光粉、碳酸钙、滑石粉、石英砂、氧化铝、树脂按适宜的比例混合，制作成发光树脂。入模时模具涂抹脱模剂，底层先铺混凝土，成型后涂粘结层，面层铺发光树脂，发光树脂按一定配比加入固化剂、促进剂等外加剂，快速搅拌30～60s，入模压密实，养护成型后，脱模打磨即成发光砖。以水泥为基体材料，利用稀土发光材料、反光材料制备出水泥基发光材料，具有良好的发光特性和力学性能［4］。（2）利用高分子材料与稀土长余辉发光材料合成一种复合发光纤维材料，形成具有透光性能的发光纤维棒。发光纤维棒棒径1～3mm，将发光纤维棒插入细骨料自密性好的混凝土里，密度、图案根据设计要求进行。用有机高分子原料（如PC原材料）与稀土发光材料混合，混合前先对稀土元素的发光材料进行包覆分散，加入PC原料中混合均匀，不宜用金属器具拌合，进行共熔挤压形成发光纤维棒。发光纤维依据发光砖厚度截取长度，长度要比发光砖设计厚度长2～3cm，方便插入混凝土基体里，把搅拌好的混凝土入模，稍作振捣，垂直插入混凝土的模具里，要穿过整个混凝土砖的厚度，定型后进行养护14d，或把纤维固定在模具通过混凝土浇筑振密实，完成后养护14d，拆模打磨成型，此发光砖具有透光发光性能。透光率与光纤的间距呈一定关系，光纤间距越小透光率越高［5］。发光纤维的插入间距应综合考虑发光砖的力学性和透光发光效果，经验算获得最佳光纤间距的发光效果和结构力学性能。其它蓄能发光材料如蓄能有机发光板、蓄能发光玻璃板、蓄能发光玻璃珠，蓄能发光涂料等。

4蓄能发光材料在园林工程的应用

4．1道路导向与警示标志

夜间道路导向发光指示标志，在道路的面层用蓄能发光石或发光砖进行铺设指示箭线，用发光板制作道路指示牌；河道湖岸沿边护栏用蓄能发光涂料涂刷，夜晚形成发光护栏。道路边沿或路沿石用发光砖铺设，在夜晚发光对交通行走安全起到提示作用，还可添加园林景观道路夜晚的线型景观美。

4．2发光景观道路

就是利用水泥或树脂等作为胶结物，对路面进行铺设基层处理，进行图案分格条安装固定，发光石混合料搅拌合料，铺筑发光石混合料，压实对发光石路面打磨露骨；发光层应具有耐磨、防滑等性能，通过各种颜色的搭配，可以装饰出各种形状和设计图案，工艺上讲求颗粒清晰、圆润、紧密、分部均匀，图案线条清晰、流畅，表面平整、无积水，色泽一致。道路铺贴发光砖作饰面，铺法与石材铺装艺一样，讲求完成面整洁、无污染，缝隙均匀，衔接顺畅。晚上路面发不同的光色，各式图案标志发光，给人一种流光溢彩的感觉，是一道亮丽的夜色景观风景。

4．3发光景观墙

用发光砖或发光涂料等其它发光材料在景观墙铺装，可设计不同的装饰图案，通过白天吸收光能，暗时图案发出不同的光色，可成为一种会发光的景观墙。

4．4发光景观小品

各种园林景观小品表面通过喷涂发光涂料、镶嵌发光石、发光玻璃珠来装饰点缀小品，使园林小品晚上有不一样的展示。

5结语

蓄能发光材料是一种环保、节能、亮化的建设材料，可以用于广场、景观装饰，道路亮化或道向，在园林景观建设中的应用可以产生不一样的景色，是一种新型环保的园林建设材料。在应用中还存在一些不足的地方，如阴天无法吸收光能或吸收光能偏少，晚上发光亮度达不到景观设计的亮度要求，基体材料的透光性还需加强。随着科技研究的发展，蓄能发光材料是园林节能环保的新型材料，势必在园林景观建设中广泛应用，既丰富园林建设材料，又可增添园林景观，将在园林生态节能环保的建设发挥更大作用。

参考文献：

［1］苑金生．蓄光型自发光材料与发光人造石材［J］．石材，2007（10）：26～28．

［2］陈景，王晶晶，徐芬莲，等．环保节能型发光混凝土材料的研制［J］．混凝土与水泥制品，2015（6）：96～98.

作者:严过房 罗伟聪 汪晓丽 黄勇 董运常 单位:广州华苑园林股份有限公司