本发明涉及光致变色陶瓷材料，尤其涉及一种光致变色陶瓷及其制备方法。
背景技术：
1、光致变色反应是指材料在外界光辐照刺激下，材料的反射率和吸收率等光学参数发生变化的反应。导致其发生反应的主要原因是材料内部含有氧空位/金属阳离子空位缺陷或变价金属离子。材料在近紫外光辐照下，激发产生光生电子空穴对，光生载流子(光生电子与光生空穴)在受激跃迁过程中被带隙中的缺陷能级所俘获，形成色心。因此，辐照变色反应后的样品在自然光下观察时，照在材料上的部分可见光被内部色心吸收，用以释放被俘获的载流子重新回到导带/价带中，观察到材料表面的反射光强度比变色反应前明显衰减，从而体现为材料表面颜色变化。
2、目前，常规的无机光致变色陶瓷由于其色心吸收光的波长范围较大，几乎覆盖整个可见光区域，形成对可见光区的广谱吸收。因此，常规的无机光致变色材料变色反应后，主要表现出表面颜色明暗/深浅程度的变化，难以通过常规的改性设计策略实现光吸收行为的可控调制。比如，常规的无机光致变色陶瓷材料k0.5na0.5nbo3、na0.5bi0.5tio3、bamgsio4等光致变色陶瓷发生变色反应前后仅表现出反射/透射光强度值的可逆变化，鲜有报道反射/透射光波长的可逆变化特性，未能获得小范围或具体针对某一波长范围的吸收，这会导致光致变色反应后的光吸收行为不可控，难以实现针对某一波长范围的光吸收行为的可控调制。
3、此外，为了获得较好的变色种类/色彩调控效果，需要减小特征光吸收峰宽度，抑制变色反应后对可见光的广谱吸收，获得针对特定波长范围的吸收，从而提高颜色种类/色彩的控制效果。而传统的光致变色透明陶瓷ksr2nb5o15的特征光吸收峰半高宽度为320nm，较宽的特征光吸收峰半高宽度使得无机光致变色陶瓷材料的色彩调控效果有待改善。
4、因此，亟需提供一种光吸收行为可控、较好的变色种类/色彩调控效果的光致变色陶瓷。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种光致变色陶瓷及其制备方法，本发明提供的光致变色陶瓷具有光吸收行为可控和较好的变色种类/色彩调控效果。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种光致变色陶瓷，所述光致变色陶瓷的化学式为：ksr2-xmgxnb5o150<x≤1.5；
4、所述光致变色陶瓷的主相为四方钨青铜型晶体结构的ksr2nb5o15，所述光致变色陶瓷的第二相为正交相晶体结构的mgnb2o6。
5、优选地，所述光致变色陶瓷的化学式中0.5≤x≤1.5。
6、本发明还提供了上述技术方案所述光致变色陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将k2co3、srco3、nb2o5和mgo混合后，进行焙烧，得到预烧粉体；
8、(2)将所述步骤(1)得到的预烧粉体与烧结助剂和有机粘结剂混合后，依次进行造粒和成型，得到素坯体；
9、(3)将所述步骤(2)得到的素坯体依次进行排胶处理和烧结，得到光致变色陶瓷。
10、优选地，所述步骤(1)中焙烧的温度为1100～1200℃；焙烧的时间为2～4h。
11、优选地，所述步骤(2)中的烧结助剂包括bi2o3或cuo。
12、优选地，所述步骤(2)中的有机粘结剂包括聚乙烯醇水溶液或聚乙烯醇缩丁醛酯乙醇溶液。
13、优选地，所述步骤(2)中预烧粉体与烧结助剂的质量之比为(45～55)：(1～4)。
14、优选地，所述步骤(2)中成型的压力为40～80mpa；成型的保压时间为10～30s。
15、优选地，所述步骤(3)中的排胶处理包括：将素坯体依次进行第一热处理和第二热处理；
16、所述第一热处理的保温温度为100～200℃，第一热处理的保温时间为1～4h；所述第二热处理的保温温度为500～700℃，第二热处理的保温时间为2～6h。
17、优选地，所述步骤(3)中烧结的温度为1250～1350℃；烧结的时间为2～4h。
18、本发明提供了一种光致变色陶瓷，所述光致变色陶瓷的化学式为：ksr2-xmgxnb5o150<x≤1.5；所述光致变色陶瓷的主相为四方钨青铜型晶体结构的ksr2nb5o15，所述光致变色陶瓷的第二相为正交相晶体结构的mgnb2o6。本发明提供的光致变色陶瓷的物相组成包括ksr2nb5o15主相与mgnb2o6第二相，第二相相对含量随x值变化而变化。本发明通过mg2+掺杂原位生成与mgnb2o6第二相，一方面通过成分调控，降低了主相中k元素与sr元素的相对比例，改变四方钨青铜型ksr2nb5o15晶格中的a位阳离子有序化程度，促使晶胞畸变及nbo6八面体倾转，调控了色心(阳离子空位)所处环境的尺寸及其光吸收行为，进而使光吸收行为的能够控制在一定的范围之内；另一方面，光致变色陶瓷还形成了3～5个原子层的结构匹配过渡区域，以保证与主相的晶格匹配关系，过渡区域为晶体结构畸变后的mgnb2o6第二相；在此结构过渡层的作用下，两相界面处的晶体结构连续性与匹配性得到提高，光致变色反应过程中载流子与能量的迁移也更为连续，且特征光吸收峰的半高宽度得到明显的收缩。实施例结果显示，本发明提供的光致变色陶瓷能够实现特征光吸收峰在468～579nm波长范围的连续可控调制；并且，与ksr2nb5o15陶瓷相比，本发明提供的光致变色陶瓷特征光吸收峰半高宽度从320nm收缩至240nm，大大降低了光致变色陶瓷的特征光吸收峰半高宽度，具有较好的变色种类/色彩调控效果。
1.一种光致变色陶瓷，所述光致变色陶瓷的化学式为：ksr2-xmgxnb5o150<x≤1.5；
2.根据权利要求1所述的光致变色陶瓷，其特征在于，所述光致变色陶瓷的化学式中0.5≤x≤1.5。
3.权利要求1或2所述光致变色陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中焙烧的温度为1100～1200℃；焙烧的时间为2～4h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的烧结助剂包括bi2o3或cuo。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的有机粘结剂包括聚乙烯醇水溶液或聚乙烯醇缩丁醛酯乙醇溶液。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中预烧粉体与烧结助剂的质量之比为(45～55)：(1～4)。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中成型的压力为40～80mpa；成型的保压时间为10～30s。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的排胶处理包括：将素坯体依次进行第一热处理和第二热处理；
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中烧结的温度为1250～1350℃；烧结的时间为2～4h。
