Механолюминесценция и оптически стимулированная антистоксовая люминесценция композитов на основе эпоксидной смолы и люминофоров алюминатов стронция SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ и Sr4Al14O25:Eu2+, Dy3+

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены композитные механолюминесцирующие материалы (композиты) на основе прозрачной в видимом диапазоне спектра излучения эпоксидной смолы и мелкодисперсных порошков механолюминофоров SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ и Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+. Исследованы механо- и фотолюминесценция композитов при комбинированном воздействии коротковолнового (λ = 405 нм) и длинноволнового (λ = 1.06 мкм) излучения лазеров. Исследовано затухание оптически стимулированной антистоксовой люминесценции композита при воздействии последовательности импульсов длинноволнового лазерного излучения на композит, предварительно “активирован- ного” коротковолновым лазерным излучением. Полученный композит использовали для визуализации распространения тепла и термодеформаций, возникающих при действии мощных лазерных импульсов в металлических пластинах, и распределения деформаций при механическом ударе. Для этого на поверхность исследуемых материалов наносили тонкий слой композита. Композит обладал хорошей адгезией к поверхности материалов и высоким выходом механолюминесценции, что позволяло с хорошим пространственным и временным разрешением визуализировать распределение температуры и деформаций поверхности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ф. Банишев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: banishev@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Takahashi D., Hubner J.P. // Exp Mech. 2010. V. 50. № 3. P. 365. https://www.doi.org/10.1007/s11340-009-9232-y
  2. Zhao T., Le V.T., Goo N.S. // J. Mech. Sci. Technol. 2020. V. 34. № 4. P. 1655. https://www.doi.org/10.1007/s12206-020-0328-8
  3. Karpagaraj A. Optical Methods in Stress Measurement. // Applications and Techniques for Experimental Stress Analysis. / Ed. Balaji P.S. IGI Global. 2020. P. 102. ISBN: 9781799816904. https://www.doi.org/10.4018/978-1-7998-1690-4
  4. Baek T.H., Kim M.S. Speckle Interferometry for Displacement Measurement and Hybrid Stress Analysis. // Interferometry – Research and Applications in Science and Technology. / Ed. Pavlov I. Elsevier, 2012. P. 149. ISBN 978-953-51-0403-2. https://www.doi.org/10.5772/2635
  5. Kim H.J., Ji S., Han J.Y., Cho H.B., Park Y.-G., Choi D., Cho H., Park J.-U., Im W.B. // NPG Asia Materials. 2022. V. 14. P. 26. https://doi.org/10.1038/s41427-022-00374-8
  6. Ahn S.Y., Timilsina S., Shin H.G., Lee J.H., Kim S.-H., Sohn K.-S., Kwon Y.N., Lee K.H., Kim J.S. // iScience. 2023. V. 26. Iss. 1. P. 105758. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.105758
  7. Wu Y., Gan J., Wu X. // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 13. P. 1230. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.05.035
  8. Fujio Y., Xu Ch.-N., Sakata Y., Ueno N., Terasaki N. // J. Alloys Compd. 2020. V. 832. P. 154900. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154900
  9. Banishev A.F., Banishev A.A. // Int. J. Modern Phys. B. 2019. V. 33. № 30. P. 1950367. https://www.doi.org/10.1142/S02179792195036614
  10. Wang Ch., Peng D., Pan C. // Sci. Bull. 2020. V. 65. № 14. P. 1147. https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.03.034
  11. Zhang J.-Ch., Wang X., Marriott G., Xu Ch.-N. // Prog. Mater. Sci. 2019. V. 103. P. 678. https:// www.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.02.001
  12. Wang X., Peng D., Huang B., Pan C., Wang Zh.L. // Nano Energy. 2019. V. 55. P. 389. https:// www.doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.11.014
  13. Liu L., Xu Ch.-N., Yoshida A., Tu D., Ueno N., Kainuma Sh. // Adv. Mater. Technol. 2018. V. 4. Iss. 1. P. 1800336. https://www.doi.org/10.1002/admt.201800336
  14. Feng A., Smet P.F. // Materials. 2018. V. 11. № 484. P. 1. https://www.doi.org/10.3390/ma11040484
  15. Банишев А.Ф. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 11. С. 33. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2021.11.51005.18739
  16. Банишев А.Ф. // Поверхность. Рентген. синхротр, и нейтрон. исслед. 2022. Т. 3. С. 50. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022030049
  17. Sun H., Zhao Y., Wang Ch., Zhou K., Yan Ch., Zheng G., Huang J., Dai K., Liu Ch., Shen Ch. // Nano Energy. 2020. V. 76. P. 105035. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105035
  18. Azad A.I., Rahimi M.R., Yun G.J. // Smart Mater. Struct. 2016. V. 25. P. 095032. https://www.doi.org/10.1088/0964-1726/25/9/095032
  19. Terasaki N., Yamada H., Xu Ch.-N. // Catalysis Today. 2013. V. 201. P. 203. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.04.040
  20. Chandra B.P., Chandra V.K., Piyush Jha. // Physica B: Cond. Matter. 2015. V. 463. P. 62. https://doi.org/10.1016/j.physb.2015.01.030
  21. Bünzli J.-C.G., Wong K.-L. // J. Rare Earths. 2018. V. 36. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jre.2017.09.005
  22. Xiong P., Peng M., Yang Zh. // iScience. 2021. V. 24. P. 101944. https://doi.org/10.1016/j.isci. 2020.10194
  23. Dorenbos P. // Journal of The Electrochemical Society. 2005. V. 152(7). P. H107-H110. https://doi.org/10.1149/1.1926652
  24. Katsumata T., Toyomane S., Sakai R., Komuro S., Morikawa T. // J. Am. Ceram. Soc. 2006. V. 89 (3). P. 932–936. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00856.x
  25. Kim J.S., Koh H.J., Lee W.D., Shin N., Kim J.G., Lee K.H., Sohn K.S. // Met Mater. Int. 2008. V. 14. P. 165. https://www.doi.org/10.3365/met.mat.2008.04.16.
  26. Timilsina S., Lee K.H., Jang I.Y., Kim J.S. // Acta Materialia. 2013. V. 61. № 19. P. 7197. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.08.024
  27. Timilsina S. Lee K.H., Kwon Y.N., Kim J.S. // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. № 7. P. 1. https://doi.org/10.1111/jace.13566
  28. Nao Terasaki, Nao Ando, Kei Hyodo. // Japanese Journal of Applied Physics. 2022. V. 61. P. SE1009-SE1006. https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac5069
  29. Ha Jun Kim, Sangyoon Ji, Ju Yeon Han, Han Bin Cho, Young-Geun Park, Dongwhi Choi, Hoonsung Cho, Jang-Ung Park, Won Bin Im. // NPG Asia Materials. 2022. 14:26. P. 1–12. https://doi.org/10.1038/s41427-022-00374-8

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – подложка из стекла; 2 – композиционный механолюминесцирующий слой; 3 – непрерывный лазер с длиной волны λ = 405 нм; 4 – импульсный YAG:Nd лазер с λ = 1.06 мкм; 5 – спектрометр (монохроматор); 6 – цифровой осциллограф; 7 – оптоволокно

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры фотолюминесценции и оптически стимулированной антистоксовой люминесценции SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ (а) и Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ (б): фотолюминесценция возбуждаемая непрерывным лазером с λ = 405 нм (1, увеличено в три раза); при одновременном воздействии непрерывного и импульсного YAG:Nd-лазера (λ = 1.06 мкм) (2); 3 – через а) – 1 (3), 2 (4), 3 с (5) и б) – 10 (3), 20 (4), 30 (5), 40 с (6) после выключения непрерывного лазера

Скачать (164KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема уровней и переходов между ними люминесцентных центров ионов европия (Eu2+) и ловушек (ионов Dy3+). Излучательные переходы обозначены пунктирными линиями, релаксационные – зигзагообразными. Цифрами показаны основной (1) и возбужденные уровни (2–4) европия. а – Действие коротковолнового излучения (λ = 405 нм) приводит к возбуждению фотолюминесценции ионов Eu2+ и заселению уровней ловушек Dy3+ (темно-серые стрелки). Фотолюминесценция при действии длинноволнового излучения (λ = 1.06 мкм) обусловлена возбуждением заселенных уровней ловушек (светло-серые стрелки). б – Механолюминесценция при ударе бойка обусловлена деформацией материала и смещением заселенных уровней ловушек: в результате становятся возможными туннельные переходы электронов в зону проводимости

Скачать (271KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) – Схема эксперимента по визуализации воздействия излучения на образец: 1 – пластина из нержавеющей стали; 2 – YAG:Nd-лазер; 3 – распространение тепла и термодеформации; 4 – композиционный слой; 5 – видеокамера (скорость съемки 1000 кадров/с). Визуализация распространения тепла и термодеформаций в пластине из нержавеющей стали толщиной 100 мкм при воздействии мощного лазерного импульса I ≈ 7 × 104 Вт/см2: (б) – короткая вспышка фотолюминесценции механолюминесцирующего слоя, возбуждаемая тепловым излучением в момент лазерного воздействия; образец в течение первых ~20 мс (в) и через ~20 мс (г) после затухания фотолюминесценции; свечение механолюминесцирующего слоя через 300 мс (д) и 1 с (е) после затухания фотолюминесценции

Скачать (206KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема эксперимента по визуализации механического воздействия на образец (а): 1 – пластина из нержавеющей стали; 2 – боек; 3 – пробивка пластины; 4 – механолюминесцирующий слой; 5 – видеокамера (скорость съемки 50 кадров/с). Визуализация напряжений и деформаций, возникающих при разрушении (пробивке) пластины из нержавеющей стали при ударном воздействии бойка: при ударе бойка до (б) и сразу после пробивки пластины (в)

Скачать (99KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».