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新材料技术

本成果为一系列本征闪烁和稀土离子激活的荧光粉材料及其制备方法，包括硼酸盐、镁铟磷酸盐、钛酸盐等。通过调控基质材料结构组分和激活剂晶体场，并利用晶格畸变及能量传递，采用改进的湿化学-固相烧结法制备出一系列光产额高、衰减快，热稳定性好、量子效率高的新型X射线探测和白光LED显示多色荧光粉发光材料。 首次提出有效的阴离子掺杂技术，以Ba3InB9O18为基体，通过氮化掺杂技术，将Ba3InB9O18粉末在Ar气氛下与脲粉末相邻置于管式炉石英管加热区中央退火得到具有高闪烁性能的氮化掺杂Ba3InB9O18闪烁陶瓷材料，可用于X射线的探测。 采用湿化学‑固相烧结法，使用稀土元素作为激活中心，部分替代铟元素进入基质晶格中，制备得到一种新型稀土激活的碱土磷酸盐红色和绿色荧光粉以及钛酸盐基LED用暖白色荧光粉。 采用两步固相烧结法，合成了一种新型零成分淬灭的白光LED用稀土硼酸盐红色荧光粉。

本成果制备的氮掺杂Ba3InB9O18用作闪烁材料具有很高的光产额、衰减寿命很短、稳定性高，而且制备方法需时短，反应条件及设备需求简单，具有很好的工业生产的应用前景。制备的稀土掺杂钛酸盐基和磷酸盐基荧光粉具有制备工艺简单、发光强度高、颜色可调和稳定性好等优点，应用范围广泛。制备的新型零成分淬灭的稀土硼酸盐红色荧光粉，具有量子效率高、热稳定性好、易于长期保存等优点，可广泛应用于LED显示与照明等领域。 本成果中经过氮化掺杂处理的Ba3InB9O18，光产额接近商品化BGO的十倍，衰减寿命短于PWO(10ns)，稳定性高。表明氮化掺杂Ba3InB9O18是一种具有高闪烁性能的材料，且制备方法简单快速，具有工业化生产的应用潜力。 成果新型硼酸盐化合物可作为LED用红色荧光粉材料，其中含有稀土铕元素，稀土元素铕既作为基质晶格的组成部分，又作为发光的激活中心，具有极高的量子效率。本成果制得的这种碱土稀土硼酸盐红色荧光粉材料的发光性能的研究尚未见报道。此外，成果制备工艺简单。

中南大学材料科学与工程学院蔡格梅教授，中国科学院物理研究所理学博士、美国佐治亚南方大学访问学者，中南大学教授、博士生导师，金展鹏院士工作助手。长期从事相图和相结构的测定，先进合金的高通量设计与制备，无机光功能材料的预测、开发和改性。先后主持国家自然科学基金3项、长沙市自然科学基金1项、地方纵向军工保密项目1项，参与国家重点研发计划、国家重点基础研究发展计划和国家高技术研究发展计划4项。合成并解析20余个具有新颖结构的新型晶态材料，为国际X 射线衍射领域的权威机构（国际衍射数据中心，ICDD）提交了标准图谱和结构数据，供全球科学家用于材料的鉴定。成功开发了多种高性能新型发光材料，阐明了代表性激活剂的发光行为与局域环境的演变规律。发展扩散多元节技术，高通量地测定和研究系列钛合金的相图和扩散行为，提出了高效开发具有综合优异强塑性新型高性能沉淀强化高熵合金的新策略，为设计具有特定相组成和组织组成的先进合金提供了重要的指导和参考。获 ICDD 颁发“重要贡献奖”证书 3项、申请国家发明专利15项（授权13项，其中1项申请PCT）。