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Jul 05, 2023

Fabricação de fósforo em vidro utilizando resíduos de vidro para aplicação em iluminação automotiva

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4456 (2023) Citar este artigo 909 Acessos 2 Citações 1 Detalhes de métricas altmétricas Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 09 de maio de 2023 Este

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4456 (2023) Citar este artigo

909 Acessos

2 citações

1 Altmétrico

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Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 09 de maio de 2023

Este artigo foi atualizado

Com o avanço da tecnologia, os requisitos para dispositivos emissores de luz estão aumentando. Vários tipos de tecnologias de embalagem foram sugeridos para melhorar o desempenho do diodo emissor de luz (LED). Entre eles, o fósforo em vidro (PiG) vem chamando a atenção devido à sua facilidade de fabricação e características de fácil ajuste. À medida que o PiG atrai cada vez mais atenção, pesquisas sobre materiais de vidro também estão sendo conduzidas ativamente. No entanto, os estudos sobre vidro na área de fósforo são conduzidos principalmente na fabricação. Apenas alguns estudos sobre reciclagem foram relatados. Assim, o objetivo deste estudo foi reciclar resíduos de vidro descartados em outras áreas devido a quebras e falhas e utilizá-los para fabricar fósforo em vidro. Resíduos de vidro cilíndricos foram pulverizados em pó com tamanho médio de 12 μm, misturados com fósforo e sinterizados para renascer como fósforo em vidro para ampliar a rota de reciclagem de resíduos de vidro.

Na era do Net-Zero, os diodos emissores de luz branca (WLEDs) receberam grande atenção no mercado global de LED de alta potência1,2,3. Eles são usados ​​principalmente em tecnologias que produzem luz de alto brilho em campos de retroiluminação, crescimento de plantas e iluminação automotiva4,5,6. Os WLEDs atualmente usados ​​comercialmente estão implementando uma tecnologia que usa uma relação de cores complementares, combinando um chip azul InGaN azul com um fósforo amarelo de granada de aluminato de ítrio dopado com cério (YAG: Ce3+) misturado com resina de silício. No entanto, a resina de silicone geralmente usada para embalar o fósforo YAG:Ce3+ não é adequada para aplicações de LED de alta potência porque esses polímeros podem ser facilmente danificados pelo calor ou começar a escurecer com o tempo e a irradiação UV1. Para substituí-los, foram desenvolvidos vários tipos de tecnologias de embalagem, como monocristalino (SC), fósforo cerâmico (CP) e fósforo em vidro (PiG)7,8,9. Entre eles, SC e CP podem levar a melhores propriedades térmicas e ópticas do que outros tipos. Porém, seu processo de fabricação é complicado, exigindo condições de temperatura muito elevadas10,11. Portanto, o PiG tem atraído muita atenção como uma tecnologia que pode satisfazer condições como alto desempenho de luminescência e baixo custo de fabricação . Além disso, comparado a outros tipos, o PiG pode ser fabricado combinando múltiplos componentes do PiG com a vantagem de controlar facilmente a emissão do PiG14,15,16.

O vidro é utilizado em diversos campos para diversos tipos de produtos, como vidro plano, vidro de garrafa, vidro LCD e vidro para lâmpadas fluorescentes no dia a dia devido às suas vantagens como excelentes propriedades ópticas, estabilidade química e baixo custo17,18,19. A reciclagem do vidro é muito importante em termos de poupança de recursos, poupança de energia e eliminação de resíduos. A reciclagem de resíduos limita o impacto ambiental negativo das atividades industriais humanas, reduzindo a produção de matérias-primas20,21,22. Em geral, os resíduos de vidro são reciclados classificando o tipo de acordo com a finalidade. No entanto, a maior parte dos resíduos de vidro reciclado não tem registro de uso, exceto na fabricação de garrafas e agregados de construção23,24. É necessário desenvolver continuamente tecnologias para utilizar resíduos de vidro, que são difíceis de reciclar devido à quebra, como matéria-prima para outras aplicações teria que ser um processo de alta temperatura e utilizando muita energia25.

Neste estudo, relatamos a fabricação de PiGs utilizando resíduos de vidro que não podem ser aproveitados devido a quebras e defeitos. Os resíduos de vidro, que inicialmente tinham a forma de um cilindro, eram preparados em pó através de um processo de moagem grossa/moagem fina. Foi então misturado com um fósforo para preparar PiGs. Os resultados mostraram que os PiGs fabricados a partir de resíduos de vidro poderiam alcançar qualidade superior aos produtos comerciais. Os PiGs amarelos e âmbar fabricados com resíduos de vidro realizados neste estudo podem ser aplicados em faróis e piscas laterais, ao mesmo tempo em que cumprem as políticas de redução de carbono e reduzem o desperdício de recursos.