近年來，世界各國不斷推進智慧城市的建設(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)用等三個維度進行分析探討。

　　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城市建設(shè)管理中的方方面面進行數(shù)據(jù)的感知、采集、存儲;對所采集的數(shù)據(jù)進行計算、整合，分析其中所蘊含的價值;采用各種技術(shù)手段對其加以利用，服務(wù)社會，構(gòu)建高效、和諧、智慧的社會環(huán)境。智慧城市這一理念提出后，迅速得到各國政府的響應(yīng)，積極推動智慧型城市的建設(shè)。我國高度重視智慧城市的建設(shè)，在各大城市逐步推進智慧交通、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)進程中起到了巨大的推動作用。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、可見光、近紅外、紅外光及遠紅外區(qū)等各種波長，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、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)用等三個維度進行分析探討。

　　數(shù)據(jù)感知端

　　數(shù)據(jù)(信息)的感知是對個體、環(huán)境所表現(xiàn)出的特征信息進行采集、表示、傳輸及融合，這是建設(shè)智慧城市的前提。因此，對所收集的數(shù)據(jù)要求具有實時性、精確性、全面性等特點。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，其中光感具有無線感知、收集信息精確度高、傳輸高效等優(yōu)點，在收集交通、氣象、安防、人流等信息方面有著重要應(yīng)用價值，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、半波寬的紅外光譜，具有辨識度高、安全健康等優(yōu)點，在虹膜識別、人臉抓拍、刷臉執(zhí)法、食品質(zhì)檢等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價值。

　　數(shù)據(jù)傳輸端

　　隨著智能城市的推進，智能設(shè)備得到普及，用戶量日益增多，導(dǎo)致人們對高速寬帶多媒體通信的需求劇增，這對當前的無線電通訊提出了挑戰(zhàn)。因此，提出可見光通信(Visible Light Communication,VLC)技術(shù)，即采用可見光進行數(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)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交換，使之實現(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。同時具有高的空間復(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)基本無法被遠程破解，對人體沒有潛在危害的無線電波信號，所以比較適合應(yīng)用于銀行、軍事、研發(fā)機構(gòu)、醫(yī)院、學(xué)校、機場、酒店、會議室等場所。

　　此外，稀土激光材料在城市無人駕駛公交、無人快遞等領(lǐng)域提供精準測距、精密定位、實時跟蹤中起重大作用。

　　應(yīng)用端

　　對城市地標、交通標志、建筑裝飾、綠化景觀等的改造工程是建設(shè)智慧城市過程是非常重要的一環(huán)。在此過程中，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)常常成為一個城市的標志，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目，推進景觀亮化工程項目建設(shè)，不僅增添城市魅力，還為城市的帶來豐厚的夜游經(jīng)濟，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稀土發(fā)光材料的貢獻。

　　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，當其受光激發(fā)時，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存起來。當外界光源停止激發(fā)后，儲存在陷阱能級的電子在熱擾動作用下逐步地釋放出來，躍遷到激發(fā)態(tài)，然后從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時釋放光子，持續(xù)地發(fā)出具有一定顏色的光。如黃綠色長余輝材料SrAl₂O₄∶Eu²⁺，Dy³⁺的衰減時間約2000min，紅色長余輝熒光材料Y₂O₃: Ti, Eu衰減時間達3000min等。將性能優(yōu)異的長余輝熒光粉制成發(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、交通信號指示等領(lǐng)域，還有望為新型顯示提供節(jié)能材料。

　　結(jié)語

　　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，任其綻放燦爛的光芒。當然，稀土發(fā)光材料以其獨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，推動智慧城市的發(fā)展。