電子紙型消防安全標(biāo)志技術(shù)

邢玉凱

摘 要：電子紙具有低功耗、可折疊彎曲、畫面顯示細(xì)膩、可視角寬等優(yōu)點，它同時具備電子器件和紙張的特性，既符合人們的視覺習(xí)慣，又擁有便捷、彩色化、數(shù)字化控制和規(guī)格多樣化等特點。而長余輝發(fā)光材料是一種自發(fā)光材料，可以在自然光情況下儲蓄能量，在黑暗條件下進行余輝發(fā)光，具有省電、發(fā)光性能穩(wěn)定、余輝時間長等優(yōu)點。該技術(shù)是在電子紙上涂覆一層長余輝發(fā)光材料，滿足使電子紙在暗室情況下具有較好的可視效果，將電子紙和長余輝發(fā)光材料的優(yōu)點相結(jié)合，應(yīng)用于消防標(biāo)志技術(shù)，將滿足現(xiàn)代建筑規(guī)?；?、高層化、復(fù)雜化以及臨時建筑、特殊建筑的生命安全防災(zāi)體系要求。

關(guān)鍵詞：電子紙 長余輝 發(fā)光材料 消防安全標(biāo)志

中圖分類號：D63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0091-03

隨著建筑規(guī)?；⒏邔踊?、復(fù)雜化及多功能化的發(fā)展，以及臨時建筑、特殊建筑的增多，保障人民的生命安全防災(zāi)體系面臨新挑戰(zhàn)。以近幾年火災(zāi)傷亡事故為例，往往發(fā)生火災(zāi)后造成人員被困傷亡的基本是依靠外力滅火防災(zāi)，而事實更應(yīng)注重確保在火災(zāi)發(fā)生后主動及時地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡。因此具有安裝便捷、易彎曲、發(fā)光效果好、非線路供電的智能型疏散指示標(biāo)志和安全出口標(biāo)志等消防安全標(biāo)志成為現(xiàn)在市場的需求，以構(gòu)造現(xiàn)代建筑的生命安全防災(zāi)體系。

1 電子紙技術(shù)

電子紙，又稱數(shù)字紙，是傳感器的一種衍生產(chǎn)品，具有潛在發(fā)展能力，它同時具備紙張和電子器件特性，既符合人們的視覺習(xí)慣，又方便、快捷、彩色化、數(shù)字化控制和規(guī)格多樣化[1]。電子紙可以實現(xiàn)像紙一樣閱讀舒適、超薄輕便、可彎曲。電子紙又可以像常見的液晶顯示器一樣具備轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容功能，可以及時顯示最新信息，與數(shù)字化信息技術(shù)緊密結(jié)合，信息容量大，可以循環(huán)多次使用，并且比液晶顯示器省電得多。同時，電子紙具有低功耗，可折疊彎曲，畫面顯示細(xì)膩，可視角寬等優(yōu)點，尤其在陽光視角下，可視效果好。

電子紙的用途相當(dāng)廣泛，可以用于代替常規(guī)顯示設(shè)備，包括移動通訊和PDA等手持設(shè)備顯示屏，同樣可以定位在超薄型顯示器，形成與印刷業(yè)有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如便攜式電子書、電子報紙和IC卡等，能提供與傳統(tǒng)書刊類似的閱讀功能和使用屬性[2]。長期以來，紙張一直用作信息交換的主要媒介，但圖文內(nèi)容一旦印在紙張上后就無法改變，不能滿足現(xiàn)代社會信息快速更新、信息存儲容量大和需長期保存等要求。因此，能夠長期保存易編輯、信息存儲容量大、信息循環(huán)利用率高和可進行高速處理的電子紙技術(shù)成為發(fā)展的目標(biāo)。大幅面顯示電子紙?？梢杂米麟娮诱拱澹⊿inage）、POP廣告、信息提示牌等，小幅面顯示電子紙常用作小型塑料顯示、貨架標(biāo)簽、手表、信用卡、RFID標(biāo)簽等[3]?？傊?，電子紙技術(shù)既延續(xù)了人類對紙張的習(xí)慣，又賦有電子顯示的功能，具有廣闊的應(yīng)用和市場前景。

因此，可以利用電子紙具有的低功耗、可折疊彎曲、畫面顯示細(xì)膩、可視角寬、與數(shù)字化信息技術(shù)結(jié)合緊密、信息容量大，循環(huán)多次使用等特點，設(shè)計一種不需要電源或低耗電的，能夠顯示與周圍環(huán)境相一致的智能化的電子紙型消防安全標(biāo)志，應(yīng)用于現(xiàn)代社會規(guī)模化、高層化、復(fù)雜化及多功能化的建筑結(jié)構(gòu)中，來保障人民的生命安全。

2 長余輝發(fā)光材料

長余輝發(fā)光材料簡稱長余輝材料，又被稱作夜光材料、蓄光型發(fā)光材料，其本質(zhì)上是一種光致發(fā)光材料。它不消耗電能，是一類能夠吸收如可見光、紫外光、X光等，并在激發(fā)停止后仍可繼續(xù)發(fā)光的物質(zhì)，通過把吸收的光儲存起來，在較暗的環(huán)境中發(fā)出明亮可辨的可見光，具有照明功能，可以起到指示照明的作用，是一種“綠色”光源材料。關(guān)于長余輝材料的發(fā)光機理，一般認(rèn)為缺陷是導(dǎo)致長余輝產(chǎn)生的直接原因，缺陷可以俘獲激發(fā)態(tài)的電子，被俘獲的電子能在室溫下逃逸出來，并與空穴或激活離子復(fù)合，從而產(chǎn)生長余輝發(fā)光，但是這個過程十分復(fù)雜，到目前為止還沒有非常有效的手段來加以表征和分析[4]。

對于長余輝發(fā)光材料，有兩個重要指標(biāo)，一個是激發(fā)光源關(guān)閉時的亮度值，即初始亮度；另一個是發(fā)光在人眼可視的亮度范圍內(nèi)持續(xù)的時間，即余輝時間。理論上0.32 mcd/m2是人眼可視值的百倍，嚴(yán)格地說，這種情況要求可視距離非常近，或者要求發(fā)光標(biāo)志非常大；其次需要人在黑暗中要呆上足夠長的時間才能適應(yīng)周圍環(huán)境，辨別出其光亮[5]。所以在消防安全領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用中，各規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)組織把0.32 mcd/m2作為最低發(fā)光值[6]。長余輝發(fā)光材料發(fā)光值大于等于0.32 mcd/m2有效時間為余輝時間，表1為一些常見的長余輝材料。

目前對于長余輝發(fā)光材料的研究大部分都集中在藍(lán)綠色發(fā)光材料方面，已知的性能最好的綠色長余輝發(fā)光材料是SrAl2O4：Eu2+，Dy3+，藍(lán)色長余輝發(fā)光材料Ca Al2O4∶Eu2+，Nd3+[7]，其他顏色的長余輝發(fā)光材料研究進展和應(yīng)用相對緩慢。其中SrAl2O4：Eu2+，Dy3+的余輝時間可達(dá)60h以上，具有白晝蓄光、夜間發(fā)射的長期循環(huán)蓄光、發(fā)光的特點，有著廣泛的應(yīng)用前景。因此，可以利用長余輝發(fā)光材料自身發(fā)光的特點，設(shè)計一種不需要電源，不需要布線的便捷式消防安全標(biāo)志，以滿足臨時建筑、特殊建筑的要求，適用于現(xiàn)代建筑，確保人民的生命安全。

3 電子紙型消防安全標(biāo)志結(jié)構(gòu)原理

電子紙利用光的反射進行顯示，但在暗室和黑暗環(huán)境下可視效果欠佳。長余輝發(fā)光材料是一種新型的自發(fā)光材料，具有發(fā)光亮度高、余輝時間長、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，將長余輝發(fā)光材料進行包膜涂覆以后置于電子紙表面后，可以使電子紙在暗室環(huán)境下也有較好的顯示效果。該技術(shù)原理即是在電子紙上涂覆長余輝發(fā)光材料，下面以鋁酸鹽長余輝發(fā)光材料為例在電子紙上涂覆進行詳細(xì)說明。

鋁酸鹽是一類成熟的發(fā)光材料，如SrAl2O4：Eu2+，Dy3+是一種發(fā)綠光長余輝發(fā)光材料，進行紫外線照射或自然光照射后，撤掉光源，發(fā)光余輝時間完全滿足實用需求。將SrAl2O4：Eu2+，Dy3+長余輝發(fā)光粉進行包覆以后（防止其水解），按照消防安全標(biāo)志的要求均勻涂覆在EPD膜上。涂覆密度不能太大，以防止完全遮擋住電子紙薄膜，在自然光下，不影響電子紙可視效果和內(nèi)容，同時發(fā)光材料反射自然光顯示標(biāo)志內(nèi)容，當(dāng)將電子紙移入暗室以后，長余輝發(fā)光材料緩慢釋放在自然光下吸收的能量，進行發(fā)光顯示標(biāo)志內(nèi)容，同時電子紙信息在余輝光下進行可視。endprint

長余輝發(fā)光粉的涂覆在EPD膜上還可以將電子粉末與長余輝發(fā)光材料按一定的比例混合，在制備EPD膜時直接將長余輝發(fā)光材料與電子紙合為一層，這樣用途將更為廣泛。

第一步：將一定量的正硅酸乙酯溶液（以SiO2含量計）溶于乙醇和去離子水中，用酸或者堿調(diào)節(jié)混合溶液的PH值，加熱攪拌，使之生成透明的正硅酸乙酯溶膠.

第二步：將長余輝發(fā)光粉SrAl2O4：Eu2+，Dy3+浸入正硅酸乙酯溶膠中，待發(fā)光粉膨脹疏松，正硅酸乙酯成為凝膠時，停止加熱。

第三步：把包覆好的混合物過濾放在烘干箱烘干。

第四步：經(jīng)清洗干燥后得到用SiO2包覆好的SrAl2O4：Eu2+，Dy3+長余輝發(fā)光粉.

第五步：將包覆好的SrAl2O4：Eu2+，Dy3+與正負(fù)帶電粒子混合進行乳化聚合成成微囊膜顆粒，將微囊顆粒與適合印刷的載體均勻混合，形成漿狀物，混合的載體可以為UV膠，熱膠或水膠。

第六步：以印刷的方式將漿狀物涂步在膜材上，便制成長余輝發(fā)光粉SrAl2O4：Eu2+，Dy3+混合的EPD膜。

通過上述方法可以得到具有低功耗、可折疊彎曲、畫面顯示細(xì)膩、可視角寬、與數(shù)字化信息技術(shù)緊密結(jié)合、信息容量大、可循環(huán)多次使用、不需要電源或低耗電的、能夠顯示與周圍環(huán)境相一致的智能化的電子紙型消防安全標(biāo)志，以滿足臨時建筑、特殊建筑的要求，適用于現(xiàn)代建筑，確保人民的生命安全。

4 結(jié)語

電子紙型消防安全標(biāo)志具有安裝便捷、易彎曲、發(fā)光效果好、畫面顯示細(xì)膩、可視角寬、與數(shù)字化信息技術(shù)緊密結(jié)合、信息容量大、可循環(huán)多次使用等特點，能夠應(yīng)對并滿足現(xiàn)代建筑規(guī)?；?、高層化、復(fù)雜化以及臨時建筑、特殊建筑的生命安全防災(zāi)體系的要求，在火災(zāi)發(fā)生后能夠有效并主動及時地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡，盡管目前還沒有開發(fā)，但其具有潛在的應(yīng)用價值。

參考文獻

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