|
Illumin Synthetic Material Is Adopted to Gems
合成發光材料
隨著科技的廣泛被運用在生活的各個層面
珠寶市場上也不斷出現新的素材
挑戰著珠寶鑑定從業人員
「夜明珠」一直以來就是市場不滅的話題
近來更新、色彩更多且發光
更持久的發光材料
不但用在珠子上；也用在玉珮、
手鐲等珠寶飾品
消費者不可不察
鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Zd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(yb)、鎦(Lu)。這些奇怪的字，或許我們不曾看過，要逐字唸出來可就更困難了，它們是化學元素中最大一族—稀土族，在天然產出的八十三個元素中，稀土元素占大約五分之一。
「稀土」一詞源於芬蘭化學家John Gadolin。1787年瑞典人C.A.Arrhenius從斯德哥爾摩附近的伊脫比地區礦工手中得到一塊比重大、外觀像瀝青的礦石，然後輾轉到Gadolin手裡，於1794年分離出一種白色物質，經仔細分析證明含有從未曾有的元素----釔(以Y2O3存在，即釔土，因極為稀有而命名稀土，後來代表化學元素表中其中一類的元素稀土元素。
稀土元素應用非常廣泛，在傳統產業中可用於冶金、玻璃陶瓷、石化工業、印染工業及農林業等，也應用於磁性材料、貯氫材料、發光材料、汽車廢氣淨化、功能陶瓷等高科技產業。涉及範圍廣大，實非我們可以想像。但與珠寶行業相關嗎？相關！有關係！從四、五年前出現的夜明珠、發光戒面，至今的發光玉珮、發光手鐲、發光手珠等，種類越來越多；樣式也更精緻，發光顏色更多，發光時間更長。
發光材料的演進在二十世紀六○年代，市場上就出現以硫化鋅為基材的夜光粉、夜光塑膠品，但是發光強度低時間也不長；後來也出現將夜光粉塗在寶石底層、側邊、表層的處理方式，但同樣也有低強度短時間耐久性不佳的缺點，九○年代也出現將夜光粉混合樹脂塗沾於飾品、寶石上面，改善了發光強度及時間，但硬度低易磨損拋光度也低。七○年代之前，合成的發光材料大都為硫化物，因發光時間短，為了增長時間提高發光亮度，需添加放射性同位素如Co(鈷)、Pm(鉅)元素等，賦於自發光性能。其他或有矽酸鹽類、鹼土碳酸鹽、鹼土磷酸鹽出現，但效能差。雖然有些論文論述鋁酸鹽類化合物的發光材料，但是到了九○年代以後，才陸續出現蓄光性優於硫化物的鋁酸鹽系列的蓄能發光材料。除了發光強度的增強、發光時間增長的優異性外，單指時間一項其發光時間就可達三十小時以上，其他如硬度、耐濕、耐熱、耐酸、耐輻射……等待性的優異，更非我們可想像。而後，為了提高耐水性、耐紫外線輻射、長發光時間、發光顏色多樣性，陸續有人朝高效能矽酸鹽類發光材料研究發展，而有不錯成效。
發光材料發光的原理
發光材料是在合成過程時，所形成晶體的晶格裏面產生缺陷，因這些結構缺陷或雜質缺陷，才促使這種材料具有發光性。結構缺陷是晶格點間產生空位和離子，也可稱晶格缺陷，而這種因晶格缺陷產生的發光叫作「自我激化發光」。若在合成的過程中在基本材料加入某些元素，這些元素離子進入基材的晶格中就形成雜質缺陷，這類缺陷引起的發光就稱為「激化發光」，加入的元素就叫作激化劑，也叫作發光中心。現今實際應用的各類發光材料大多是激化劑類型的發光材料。
長發光時間發光材料的發光顏色及時間
長發光時間材料成分 發光顏色 發光波長mm 發光時間/min
CaAI204:Eu+2,Nd+3 紫藍 440 ＞1000
SrAl204:Eu+2 黃綠 520 ＞2000
SrAl204:Eu+2,Dy+3 黃綠 520 ＞2000
Sr4Al14025:Eu+2,Dy+3 藍綠 490 ＞2000
SrAl407:Eu+2,Dy+3 藍綠 480 ≒80
SrAl12019:Eu+2,Dy+3 藍紫 400 ≒140
BaAl204:Eu+2,Dy+3 藍紫 496 ≒120
1946年，Forelish發現以鋁酸鹽為基材的發光材料SrA1204:Eu+2，經過太陽光的照射後，可發出400~520nm波長的可見光，六十年代和七十年代，大多數以Eu+2激化的發光材料發光的時間短，1975年BJIaHK發表ma1204:Eu+2(M=Ca、Sr、Ba)具有長發光時間的特性，引起廣泛的注意與興趣，利用稀土元素為激化劑，鹼土金屬鋁酸鹽為基材的發光材料成為研發重點。以Eu+2為主要激化劑，Dy+3和Nd+3等中重的稀土離子為輔助激化劑，如SrAl204:Eu+2；SrAl204:Eu+2，Dy+3和Sr4All4025:Eu+2，Dy+3；CaAl204:Eu+2，Nd+3等都是長發光時間、高亮度的發光材料，發出的光從藍色至綠色，波長範圍從440nm~520nm。
解開夜明珠發光之謎
我們實驗室從四年前接受委託鑑定所謂「夜明珠」、夜光戎面…等，除了少數發光非常微弱，綠色夾雜紫色多紋路的天然「夜明珠」------螢石外；大多數都是外觀顏色呈黃綠色或淡黃白的球體、旦形戒面，而陸續有雕刻的璧形珮、手鐲及小珠串成的手鍊。發光的顏色大部分是黃綠色，據實際觀察，發光實施從五小時至八小時不止，而後也發現發光顏色為紫色及藍色，顯微放大檢測這些夜光產品，都呈小顆粒狀聚合的結構；相對硬度大約為六度左右，折射率點測值1.65~1.67，比重約為3.56!3.70左右，材料分析結果主要應為SrAL204:Eu+2及SrAL204:Eu+2,Dy+3。有些文獻記載發光顏色有紅色、黃色、綠色、橙色，相信不久市場上可以見得到，而且外觀造形會更是多樣化，甚至這些材料出現在其他周遭領域的機會會多很多，大家不仿多注意。
| 
