基于长余辉发光材料的消防安全标志技术

邢 玉 凯

(晋城市消防支队城区大队，山西 晋城 048000)

基于长余辉发光材料的消防安全标志技术

邢 玉 凯

(晋城市消防支队城区大队，山西 晋城 048000)

介绍了长余辉发光材料的特点和发光机理，通过在film上涂覆一层长余辉发光材料，可使film在暗室情况下具有较好的可视效果，应用于消防标志技术，将满足现代建筑规模化、高层化、复杂化以及临时建筑、特殊建筑的生命安全防灾体系要求。

film，长余辉，发光材料，消防安全标志

随着建筑的规模化、高层化、复杂化及多功能化发展，以及临时建筑、特殊建筑的增多，保障人民的生命安全防灾体系面临新挑战。以近几年火灾亡人事故为例，往往发生火灾后造成人员被困伤亡的基本是依靠外力灭火防灾，而事实更应注重确保在火灾发生后主动及时地指引正确的逃生方向，最大限度地减少人员伤亡。因此具有安装便捷、易弯曲、发光效果好、非线路供电的智能型疏散指示标志和安全出口标志等消防安全标志成为现在市场的需求，以构造现代建筑的生命安全防灾体系。

1 长余辉发光材料

长余辉发光材料简称长余辉材料，又被称作夜光材料、蓄光型发光材料，其本质上是一种光致发光材料。它不消耗电能，是一类能够吸收如可见光，紫外光，X-ray等，并在激发停止后仍可继续发光的物质，通过把吸收的可见光，紫外光，X-ray等储存起来，然后在较暗的环境中发出明亮可辨的可见光，从而实现照明功能，起到指示照明的作用，属于“绿色”发光材料。

关于长余辉材料的发光机理，一般认为缺陷是导致长余辉产生的直接原因，缺陷可以俘获激发态的电子，被俘获的电子能在室温下逃逸出来，并与空穴或激活离子复合，从而产生长余辉发光，但是这个过程十分复杂，到目前为止还没有非常有效的手段来加以表征和分析[1]。

长余辉发光材料共有两个重要指标，一个是激发光源关闭时的亮度值，即初始亮度；另一个是发光在人眼可视的亮度范围内持续的时间，即余辉时间。严格地说，理论值0.32 mcd/m2是人眼可视值，在这种情况下，可视距离要求非常近，或者要求发光标志非常大；其次需要人在暗室中呆上一定的时间才能辨别出其光亮[2]。所以在消防安全领域实际应用中，各规范、标准组织把0.32 mcd/m2作为最低发光值[3]。

长余辉发光材料发光值不小于0.32 mcd/m2的有效时间为余辉时间，表1为一些常见的长余辉材料。

表1 一些常见的长余辉材料及余辉时间

目前研究长余辉发光材料在蓝绿色发光材料方面有进展，余辉时间长，其他颜色的长余辉发光材料研究进展和应用相对缓慢。目前，已知余辉时间最长的绿色长余辉发光材料是SrAl2O4:Eu2+,Dy3+，蓝色长余辉发光材料是CaAl2O4：Eu2+，Nd3+[4],其中SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的余辉时间可达60 h以上，有着广泛的应用前景。

因此，我们可以利用长余辉发光材料自身发光的特点，设计一种不需要电源，不需要布线的便捷式消防安全标志，以满足临时建筑、特殊建筑的要求，适用于现代建筑，确保人民的生命安全。

2 基于长余辉发光材料的消防安全标志结构原理

长余辉发光材料是一种新型的自发光材料，具有发光亮度高，余辉时间长，稳定性好等优点，将长余辉发光材料进行包膜涂覆以后置于film表面后，可以使film在暗室环境下也有较好的显示效果(见图1)。本技术原理即是在film上涂覆长余辉发光材料，下面以铝酸盐长余辉发光材料为例在film上涂覆进行详细说明。

铝酸盐是一类成熟的发光材料，如SrAl2O4:Eu2+,Dy3+是一种发绿光长余辉发光材料，进行紫外线照射或自然光照射后，撤掉光源，发光余辉时间完全满足实用需求。将SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光粉进行包覆以后(防止其水解)，按照消防安全标志的要求均匀涂覆在EPD film上。涂覆密度不能太大，以防止完全遮挡住film薄膜，在自然光下，不影响film可视效果和内容，同时发光材料反射自然光显示标志内容，当将film移入暗室以后，长余辉发光材料缓慢释放在自然光下吸收的能量，进行发光显示标志内容，同时film信息在余辉光下进行可视。

长余辉发光粉的涂覆在EPD film上还可以将电子粉末与长余辉发光材料按一定的比例混合，在制备EPD film时直接将长余辉发光材料与film合为一层，这样用途将更为广泛。

第一步：将一定量的正硅酸乙酯溶液(以SiO2含量计)溶于乙醇和去离子水中，用酸或者碱调节混合溶液的pH值，加热搅拌，使之生成透明的正硅酸乙酯溶胶。

第二步：将长余辉发光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+浸入正硅酸乙酯溶胶中，待发光粉膨胀疏松，正硅酸乙酯成为凝胶时，停止加热。

第三步：把包覆好的混合物过滤放在烘干箱烘干。

第四步：经清洗干燥后得到用SiO2包覆好的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+长余辉发光粉。

第五步：将包覆好的SrAl2O4:Eu2+,Dy3+与正负带电粒子混合进行乳化聚合成微囊膜颗粒，将微囊颗粒与适合印刷的载体均匀混合，形成浆状物，混合的载体可以为UV胶，热胶或水胶。

第六步：以印刷的方式将浆状物涂步在film材上，便制成长余辉发光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+混合的EPD film。

通过上述方法我们可以得到具有低功耗，可折叠弯曲，画面显示细腻，可视角宽，与数字化信息技术紧密结合，信息容量大，可循环多次使用，不需要电源或低耗电的，能够显示与周围环境相一致的智能化的消防安全标志，以满足临时建筑、特殊建筑的要求，适用于现代建筑，确保人民的生命安全。

3 结语

基于长余辉发光材料的消防安全标志结构具有安装便捷、易弯曲、发光效果好，能够应对并满足现代建筑规模化、高层化、复杂化以及临时建筑、特殊建筑的生命安全防灾体系的要求，在火灾发生后能够有效并主动及时地指引正确的逃生方向，最大限度地减少人员伤亡，尽管目前还没有开发，但其具有潜在的应用价值。

[1] 刘应亮，雷炳富，邝金勇.长余辉发光材料研究进展[J].无机化学学报，2009,25(8)：12-13.

[2] 李艳琴.Eu2+激活的多色长余辉材料的合成及其发光特性研究[D].兰州：兰州大学,2011.

[3] 李成宇，苏 锵，邱建荣.长余辉发光材料研究进展[J].发光学报，2003,24(1)：21-25.

[4] 张太中，张俊英.无机光致发光材料及应用[M].北京：化学工业出版社,2005.

The fire safety sign technology based on long afterglow luminescent material

Xing Yukai

(CityBrigade,JinchengFireBrigade,Jincheng048000,China)

This paper introduced the characteristics and luminescence mechanism of long afterglow materials, through coated with a layer of long afterglow luminescent material in film, could make film had better visual effect in the darkroom conditions, application of fire sign technology, will meet the life safety disaster prevention system requirements of modern architecture large-scale, high-rise, complex and temporary buildings,special buildings.

film, long afterglow, luminescent material, fire safety sign

1009-6825(2017)22-0235-02

2017-05-26

邢玉凯(1985- )，男，硕士，助理工程师

TU998

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