ZnS:Cu力致荧光薄膜在冲击压力作用下的光学响应规律及应用

力致荧光材料因具有发光亮度强、力致响应灵敏度高、稳定性良好以及无需外加电压或紫外光照射激活等特性而被广泛应用于应力传感、应力记录等领域。然而,国内外对力致荧光材料的动态冲击特性鲜有研究。通过高温固相烧结法制备了ZnS:Cu粉末,并利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其进行了表征。结果表明,ZnS:Cu粉末晶体具有纤锌矿结构,平均颗粒大小约为20μm。然后,通过ZnS:Cu粉末与水玻璃的混合物在靶板上涂覆形成约50μm的力致荧光薄膜。此外,通过轻气炮平板撞击实验,得到ZnS:Cu力致荧光薄膜的输出电压信号与冲击压力呈线性关系,与理论分析结果一致。最后,提出了两种基于力致荧光薄膜的测试方法:多点冲击压力测试方法和冲击波到达时间测试方法。其中,多点冲击压力测试方法可用于微小尺度以及大尺度炸药装药爆轰压力分布式测量,冲击波到达时间测试方法可用于冲击波速度和冲击波波阵面形状等参数的测量。