基于Er3+/Yb3+/Eu3+三掺杂YSZ荧光粉的上/下转换双模发光航空发动机叶片温度传感研究

本文创新性地设计了一种Er3+/Yb3+/Eu3+三掺杂YSZ荧光粉，通过溶胶-凝胶法合成具有上转换（UC）和下转换（DC）双模发光特性的温度传感材料。研究表明：当掺杂比例为YSZ:0.015Er3+/0.03Yb3+/0.01Eu3+时，材料在574K和624K分别展现8.5×10-3 K-1的UC温度敏感性和3.98×10-2 K-1的DC寿命灵敏度，较单/双掺杂体系提升57%和20%，为航空发动机热障涂层（TBCs）的智能温度监测提供了新策略。

　　

亮点

本研究通过Er³⁺/Yb³⁺/Eu³⁺三掺杂策略，在YSZ基质中实现了紫外（UV）和红外（IR）激发的双模光学测温，为极端环境下的多维温度检测提供了创新解决方案。

结构分析

X射线衍射（XRD）显示，所有掺杂样品均保持四方相YSZ结构（JCPDS No. 48-0224）。有趣的是，随着Er³⁺/Yb³⁺含量增加，四方相比例下降，而Eu³⁺的引入则逆转了这一趋势——这为理解稀土离子对晶格稳定性的调控机制提供了新线索。

结论

溶胶-凝胶法制备的三元共掺杂YSZ材料展现出卓越的双模响应特性：在980nm激发下，0.015Er³⁺/0.03Yb³⁺组合产生最强绿光发射（500-576nm），而Eu³⁺的加入不仅通过能量传递将Er³⁺热耦合能级差扩大57%，还赋予材料DC发光能力。这种"UC+DC"协同机制大幅提升了在航空发动机严苛工况下的测温可靠性。