近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室夏志国教授团队报道了一种基于玻璃熔体中粒子自稳定模型的快速合成技术，研制出面向激光照明应用的新型高稳定性稀土荧光粉-玻璃复合材料，相关研究成果发表于《自然—通讯》。
稀土发光材料是我国稀土战略资源高效利用的核心材料之一，其中，无机稀土荧光粉在照明、显示等光源器件领域具有重要的应用背景和实际需求。然而，一方面受制于LED本身的大功率下效率骤降瓶颈；另一方面，传统荧光粉转换型LED光源器件在有机封装中存在高温、潮湿等条件下稳定性问题和强蓝光/紫外光辐射下老化。因此，亟需发展高稳定性荧光玻璃/陶瓷材料，以满足诸如航空照明、水下照明及内窥镜等大功率LED及激光荧光光源应用。
据了解，稀土荧光粉-玻璃复合材料(PGC)具有丰富的玻璃基体材料选择性和优异的稳定性。然而，在已报道的PGC材料中，都存在合成时间长的问题，进而导致荧光粉不可避免的热侵蚀和性能下降。因此，迫切需要发展PGC的快速合成策略，以确保稀土荧光粉颗粒的完整性以维持甚至提升发光效率；并可降低成本以及显著提高PGC材料的制造效率。基于此，夏志国领导的科研团队提出了一种基于玻璃熔体中粒子自稳定模型的荧光粉-玻璃复合材料的快速合成策略，研究建立了熔融玻璃与荧光粉颗粒之间的润湿性模型关系，使得多种石榴石基商用稀土荧光粉颗粒在10 s内就能够致密均匀地分散在碲酸盐玻璃中。
本工作制备的黄色发射PGC材料具有高的量子效率(98.4%)和吸收系数(86.8%)。在450 nm蓝色激光激发下，其激光饱和阈值为8.5 W mm-1，并产生光通量为1227 lm、光效为276 lm W-1的理想白光。本文报道的快速合成策略具有通用性，研究者还合成出一系列具有高量子效率(＞94.0%)、橙色、黄色和绿色颜色可调的玻璃基复合发光材料，并为新型多功能玻璃复合材料提供了一种可推广的合成策略。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45293-0
（图/文 夏志国团队）
