本发明涉及无机发光材料，尤其涉及一种al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料及其制备方法。
背景技术：
1、目前，业内常用的现有技术是这样的：
2、应力发光(mechanoluminescence，简称ml)材料是一种新兴的光电功能材料，在受到机械应力作用时会发光。与光致发光和电致发光相比，后者需要额外的光源或电源，而应力发光材料则通过机械力直接实现机械能到光能的转换，因此是一种节能环保的智能材料。根据应力大小和受力物质的弹性阈值，应力发光材料可分为断裂力致发光材料、塑性力致发光材料和弹性力致发光材料。此外，按照材料的特性，应力发光材料还可分为自恢复型和需要预先激发的陷阱控制型。
3、无机发光材料因其结构稳定和性能优异，已成为重要的发光材料之一。作为一种新型无机发光体，应力发光智能材料的研究已成为热点领域，并在人工智能、新光源、应力传感、触屏技术和电子皮肤等方面展现出巨大的潜在应用价值。近年来，随着高亮度应力发光材料的不断研究与发现，其应用领域不断拓宽。高能量发射的光波可以作为显示与照明的激发光源，实现光的可调节以及白光的发射。因此，应力发光材料在多色显示和白光照明领域也展现出诱人的应用前景。
4、迄今为止，已经对多种应力发光材料及体系进行了研究和探索。然而，现有技术中报道的应力发光材料主要基于单一基质的应力发光性能进行研究。目前，已开发的异质结应力发光材料及体系仍然较为稀少，亟需进一步的开发和研究。已报道的异质结应力发光材料有znf2-zno(advanced functional materials,2023,33(32):2301372)；zns-caznos(advanced materials,2020,32(16):1907747)；caznos-zns-srznos(materials&design,2023,225:111589)；nanbo3/mgnbo3(acs applied materials&interfaces,2023,15(25):30891-30901)等等。此外，已报道的氧化镓近红外应力发光材料有ga2o3:cr(matter,2023,6(9):2935-2949.)；已公布的氧化铝近红外应力发光材料有al2o3:cr(cn118064139a)。
5、以上发明的近红外应力发光材料与本专利的材料的不同点在于：
6、第一，波长不同，本发明发光波长在600nm-1000nm波段，主波长位于近红外波段(nir-i)；第二，与其他材料相比，氧化铝的成本更低廉，时下世界90％以上的原生镓都是在生产氧化铝过程中提取的，这使得其在大规模制备和应用中具有明显的优势；第三，氧化铝与氧化镓都为简单氧化物，合成步骤简洁不繁琐，更适合大规模制备；第四，本发明中的al2o3-ga2o3可实现自恢复的应力发光，无需光源激励下，可直接在中等机械力/压强(～10kpa)作用观测且具有高度可重复性的发光(>100次)；第五，氧化铝与氧化镓表现出稳定的物理性质(耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性和高温稳定性)，对环境条件和激发光源的要求较为宽松，且应用场景更加广泛，可用作陶瓷材料、电子材料、生物医疗材料、研磨材料以及热障涂层材料等等。第六，与al2o3:cr相比，本发明应力发光强度大幅提升且发射谱带宽度增加。
7、综上所述，现有技术存在的问题是：
8、目前的异质结应力发光材料尚无法实现近红外波段的发光，这一技术局限性制约了其在生物医学成像、光通信和夜视技术等领域的应用；现有的异质结应力发光材料通常在应力恢复后发光性能衰减，难以实现长时间稳定发光；传统的异质结应力发光材料的制备工艺复杂且成本较高，不利于大规模生产和商业化应用。另外，使用ga2o3替代al2o3带来了显著的优势和效果。首先，材料的发光强度提升了两倍，这意味着发光效率显著提高，可以提供更强的信号。此外，由窄峰变为宽峰的现象表明发射谱带宽度增加，能够覆盖更广范围的光波长，适用于广谱照明和多色显示等应用场景。同时，ga2o3的优越热稳定性和化学稳定性提升了材料在高温或严苛环境下的性能表现和使用寿命。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料及其制备方法。
2、本发明的al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料，其价格低廉，发光波长在600nm至1000nm波段，主波长位于近红外波段(nir-i)。该材料在受到应力作用下会直接发光，无需预先光照。这项发明的目的在于提供一种近红外应力发光材料及其制备方法，以解决目前高亮度近红外异质结应力发光材料匮乏的问题。
3、该材料具有高强度的弹性应力发光特性，制备工艺简单，成本低廉，并且具有稳定的化学性质。其能够直接响应多种形式的机械力信号，包括但不限于压缩、拉伸、弯曲、碰撞、摩擦和扭转。在黑暗环境中，该材料能够通过红外相机观测到其发射的光。
4、本发明的al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料的化学通式为aal2o3-bga2o3：m％cr，其中，a和b分别为al2o3和ga2o3的摩尔数，两者比值a:b＝η，0<η<10000；m％表示近红外应力发光智能材料中cr元素的摩尔百分含量，0.000001≤m≤10.9。
5、本发明的al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料，采用高温固相法制备，制备过程包括但不限于以下步骤：
6、s1、按照所述近红外应力发光智能材料的化学通式中各元素的化学计量比称取原料，在混合原料中加入无水乙醇或去离子水，并于玛瑙钵中研磨、混合均匀后，于烘箱中烘干得到混合粉料；
7、s2、将s1中的混合粉料置于氧化铝坩埚中，空气或氧气气氛中升温至1200～2050℃，灼烧0.5～24小时，自然降温；
8、s3、将s2中得到的冷却的粉体研磨，得到al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料；
9、其中，所述s1中使用的原料如下：
10、ga2o3采用ga的氧化物、氢氧化物或碳酸盐为原料；
11、al2o3采用al的氧化物、氢氧化物或碳酸盐为原料或采用天然矿石为原料，所述天然矿石包括但不限于刚玉矿、铝土矿或闪锌矿；
12、cr采用其氧化物、碳酸盐、可溶性硝酸盐、硫酸盐或氯化物为原料；
13、所述s1中于80～300℃烘箱中烘干得到混合粉料；
14、所述s2中在空气或氧气气氛中以1～100℃/min的升温速率升温至1200～2050℃，较优的加热致al2o3-ga2o3微晶熔点。
15、将制备的自恢复近红外应力发光智能材料磨碎过筛之后的粉体与光学透明的有机高分子弹性材料pet形成复合物，制成薄片或涂覆在待测部件表面，在机械外力的作用下可将该复合物或部件所受应力转换成光发射，实现高亮度近红外的力-光直接能量转变。
16、本发明的自恢复近红外应力发光智能材料，应力发光峰为位于600nm至1000nm附近的宽谱峰，材料能够在黑暗环境下通过红外相机观测到其发射的光。
17、本发明的自恢复近红外应力发光智能材料，在弹性限度内，材料的弹性应力发光强度与施加机械力的大小成正比。
18、以下是本发明的有益效果：
19、1)本发明的自恢复近红外应力发光智能材料制备采用传统的高温固相法，材料制备方法简单，易制备，无稀土成本低。
20、2)本发明的自恢复近红外应力发光智能材料具有近红外的红色应力发光特性，在材料上施加一定的机械力，能够通过红外相机观测到其发射的光。
21、3)本发明的自恢复近红外应力发光智能材料能广泛的应用在力传感、生物成像、防伪、军事等诸多领域。该类材料为当前的能源危机提供了潜在的解决方案，同时也为多途径能量转换拓宽了新的视野。
1.一种al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料，其特征在于，所述近红外应力发光智能材料化学通式为aal2o3-bga2o3：m％cr，其中，a和b分别为al2o3和ga2o3的摩尔数，两者比值a:b＝η，0<η<10000；m％表示近红外应力发光智能材料中cr元素的摩尔百分含量，0.000001≤m≤10.9。
2.如权利要求1所述的al2o3-ga2o3异质结增强自恢复近红外应力发光智能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
