近年來(lái)，世界各國(guó)不斷推進(jìn)智慧城市的建設(shè)，作為工業(yè)維生素之一的稀土發(fā)光材料是如何切入到智慧城市的建設(shè)中去的?本文將從數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)傳輸及整合應(yīng)用等三個(gè)維度進(jìn)行分析探討。

　　2010年，IBM正式提出創(chuàng)建“智慧城市”的理念，旨在以大數(shù)據(jù)為中心，依靠各種智慧城市終端對(duì)城市建設(shè)管理中的方方面面進(jìn)行數(shù)據(jù)的感知、采集、存儲(chǔ);對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、整合，分析其中所蘊(yùn)含的價(jià)值;采用各種技術(shù)手段對(duì)其加以利用，服務(wù)社會(huì)，構(gòu)建高效、和諧、智慧的社會(huì)環(huán)境。智慧城市這一理念提出后，迅速得到各國(guó)政府的響應(yīng)，積極推動(dòng)智慧型城市的建設(shè)。我國(guó)高度重視智慧城市的建設(shè)，在各大城市逐步推進(jìn)智慧交通、智慧管理、智慧校園、智慧醫(yī)療、智慧社區(qū)等一系列智慧應(yīng)用。

　　作為工業(yè)維生素之一的稀土元素，在智慧城市建設(shè)進(jìn)程中起到了巨大的推動(dòng)作用。其中，稀土發(fā)光材料是最重要的稀土功能材料之一，其發(fā)射光譜可以覆蓋紫外、近紫外、可見(jiàn)光、近紅外、紅外光及遠(yuǎn)紅外區(qū)等各種波長(zhǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光-光、光-電、光-熱(能)等之間的互相轉(zhuǎn)化，在照明顯示、光電探測(cè)、信息通訊等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。稀土發(fā)光材料如何與智慧城市的建設(shè)相結(jié)合?筆者將從數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)傳輸及整合應(yīng)用等三個(gè)維度進(jìn)行分析探討。

　　數(shù)據(jù)感知端

　　數(shù)據(jù)(信息)的感知是對(duì)個(gè)體、環(huán)境所表現(xiàn)出的特征信息進(jìn)行采集、表示、傳輸及融合，這是建設(shè)智慧城市的前提。因此，對(duì)所收集的數(shù)據(jù)要求具有實(shí)時(shí)性、精確性、全面性等特點(diǎn)。目前，數(shù)據(jù)感知方式主要依賴于重力感應(yīng)、磁力感應(yīng)、聲音感應(yīng)、溫度感應(yīng)、光線感應(yīng)等，其中光感具有無(wú)線感知、收集信息精確度高、傳輸高效等優(yōu)點(diǎn)，在收集交通、氣象、安防、人流等信息方面有著重要應(yīng)用價(jià)值，這為稀土發(fā)光材料在數(shù)據(jù)感知方面的應(yīng)用提供廣闊前景。如F^-摻雜的Er³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺-SrLu₂O₄熒光粉具有很高的溫度靈敏度，在低溫控制方面有重要的應(yīng)用價(jià)值;Yb³⁺、Er³⁺等稀土離子激發(fā)的稀土發(fā)光材料可以提供具有不同波長(zhǎng)、半波寬的紅外光譜，具有辨識(shí)度高、安全健康等優(yōu)點(diǎn)，在虹膜識(shí)別、人臉抓拍、刷臉執(zhí)法、食品質(zhì)檢等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價(jià)值。

　　數(shù)據(jù)傳輸端

　　隨著智能城市的推進(jìn)，智能設(shè)備得到普及，用戶量日益增多，導(dǎo)致人們對(duì)高速寬帶多媒體通信的需求劇增，這對(duì)當(dāng)前的無(wú)線電通訊提出了挑戰(zhàn)。因此，提出可見(jiàn)光通信(Visible Light Communication,VLC)技術(shù)，即采用可見(jiàn)光進(jìn)行數(shù)據(jù)及信息的傳輸技術(shù)。2017年12月，Lucibel公司和pureLiFi公司聯(lián)合推出一款利用可見(jiàn)光通信技術(shù)的LED燈具—LiFi(Light Fidelity)。將該特制的LED與電腦聯(lián)結(jié)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，使之實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的功能。由于光線的特殊性，使得LiFi技術(shù)具有帶寬大、安全系數(shù)高和私密性好，傳播中不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有高的空間復(fù)用性，有利于大面積地拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，完全可以滿足下一代新型多媒體通信的要求。此外，LiFi網(wǎng)絡(luò)基本無(wú)法被遠(yuǎn)程破解，對(duì)人體沒(méi)有潛在危害的無(wú)線電波信號(hào)，所以比較適合應(yīng)用于銀行、軍事、研發(fā)機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、學(xué)校、機(jī)場(chǎng)、酒店、會(huì)議室等場(chǎng)所。

　　此外，稀土激光材料在城市無(wú)人駕駛公交、無(wú)人快遞等領(lǐng)域提供精準(zhǔn)測(cè)距、精密定位、實(shí)時(shí)跟蹤中起重大作用。

　　應(yīng)用端

　　對(duì)城市地標(biāo)、交通標(biāo)志、建筑裝飾、綠化景觀等的改造工程是建設(shè)智慧城市過(guò)程是非常重要的一環(huán)。在此過(guò)程中，稀土發(fā)光材料有著不可或缺的地位。除了在LED照明顯示中其調(diào)節(jié)光色功能外，更多的用于建筑裝飾、點(diǎn)綴市容等，承載著增添城市魅力的使命。

　　景觀顯示的建設(shè)常常成為一個(gè)城市的標(biāo)志，各大城市積極建造LED天幕屏、LED隧道屏、LED創(chuàng)意異形屏等景觀顯示項(xiàng)目，推進(jìn)景觀亮化工程項(xiàng)目建設(shè)，不僅增添城市魅力，還為城市的帶來(lái)豐厚的夜游經(jīng)濟(jì)，比如香港維多利亞港、上海外灘、珠江夜景等，這些絢麗多姿的景觀中離不開(kāi)稀土發(fā)光材料的貢獻(xiàn)。

　　另外，節(jié)能環(huán)保是建設(shè)智慧城市的主題之一。其中，蓄光型自發(fā)光材料的應(yīng)用是促進(jìn)節(jié)能環(huán)保的重要手段。蓄光型自發(fā)光材料內(nèi)有一定能量深度的陷阱能級(jí)，當(dāng)其受光激發(fā)時(shí)，基態(tài)電子吸收光子躍遷至激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)電子被陷阱捕獲并儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)外界光源停止激發(fā)后，儲(chǔ)存在陷阱能級(jí)的電子在熱擾動(dòng)作用下逐步地釋放出來(lái)，躍遷到激發(fā)態(tài)，然后從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)釋放光子，持續(xù)地發(fā)出具有一定顏色的光。如黃綠色長(zhǎng)余輝材料SrAl₂O₄∶Eu²⁺，Dy³⁺的衰減時(shí)間約2000min，紅色長(zhǎng)余輝熒光材料Y₂O₃: Ti, Eu衰減時(shí)間達(dá)3000min等。將性能優(yōu)異的長(zhǎng)余輝熒光粉制成發(fā)光陶瓷、發(fā)光玻璃、發(fā)光板、發(fā)光油漆、發(fā)光纖維、發(fā)光薄膜等，不僅可以用于建筑內(nèi)外裝飾、交通信號(hào)指示等領(lǐng)域，還有望為新型顯示提供節(jié)能材料。

　　結(jié)語(yǔ)

　　智慧城市的建設(shè)方興未艾，為稀土發(fā)光材料提供廣闊舞臺(tái)，任其綻放燦爛的光芒。當(dāng)然，稀土發(fā)光材料以其獨(dú)特而又廣泛的特性與智慧城市建設(shè)相融合，融合到各種智慧城市終端產(chǎn)品中去，推動(dòng)智慧城市的發(fā)展。