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Jul 05, 2023

Fabrication de phosphore dans le verre à partir de déchets de verre pour des applications d'éclairage automobile

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 4456 (2023) Citer cet article 909 accès 2 citations 1 Détails d'Altmetric Metrics Une correction d'auteur à cet article a été publiée le 9 mai 2023.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4456 (2023) Citer cet article

909 Accès

2 citations

1 Altmétrique

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 9 mai 2023.

Cet article a été mis à jour

Avec les progrès de la technologie, les exigences en matière de dispositifs électroluminescents augmentent. Différents types de technologies d'emballage ont été suggérés pour améliorer les performances des diodes électroluminescentes (DEL). Parmi eux, le phosphore dans le verre (PiG) attire l’attention en raison de sa facilité de fabrication et de ses caractéristiques facilement ajustables. Alors que PiG attire de plus en plus l’attention, des recherches sur les matériaux en verre sont également menées activement. Cependant, les études sur le verre dans le domaine du phosphore portent principalement sur la fabrication. Seules quelques études sur le recyclage ont été rapportées. Ainsi, l’objectif de cette étude était de recycler les déchets de verre jetés dans d’autres domaines en raison de bris et de défaillances et de les utiliser pour fabriquer du phosphore dans le verre. Les déchets de verre cylindriques ont été pulvérisés en poudre d'une taille moyenne de 12 μm, mélangés à un phosphore et frittés pour renaître sous forme de phosphore dans le verre afin d'élargir la voie de recyclage des déchets de verre.

À l’ère du Net Zéro, les diodes électroluminescentes blanches (WLED) ont reçu une grande attention sur le marché mondial des LED haute puissance1,2,3. Ils sont principalement utilisés dans les technologies produisant une lumière très brillante dans les domaines du rétroéclairage, de la croissance des plantes et de l’éclairage automobile4,5,6. Les WLED actuellement utilisées dans le commerce mettent en œuvre une technologie utilisant une relation de couleur complémentaire en combinant une puce bleue InGaN bleue avec un phosphore de grenat d'aluminate d'yttrium dopé au cérium jaune (YAG : Ce3+) mélangé à une résine de silicium. Cependant, la résine de silicone généralement utilisée pour l'emballage du phosphore YAG:Ce3+ ne convient pas aux applications LED haute puissance car ces polymères peuvent être facilement endommagés par la chaleur ou commencer à noircir avec le temps et l'irradiation UV1. Pour les remplacer, divers types de technologies d'emballage telles que le monocristal (SC), le phosphore céramique (CP) et le phosphore dans le verre (PiG) ont été développés7,8,9. Parmi eux, SC et CP peuvent conduire à de meilleures propriétés thermiques et optiques que les autres types. Cependant, leur processus de fabrication est compliqué, nécessitant des conditions de température très élevées10,11. Par conséquent, PiG a attiré beaucoup d’attention en tant que technologie capable de satisfaire des conditions telles que des performances de luminescence élevées et un faible coût de fabrication12,13. De plus, par rapport à d'autres types, le PiG peut être fabriqué en combinant plusieurs composants PiG avec l'avantage de contrôler facilement l'émission de PiG14,15,16.

Le verre est utilisé dans divers domaines pour de nombreux types de produits, tels que le verre plat, le verre de bouteille, le verre LCD et le verre de lampe fluorescente dans la vie quotidienne en raison de ses avantages tels que ses excellentes propriétés optiques, sa stabilité chimique et son faible coût17,18,19. Le recyclage du verre est très important en termes d'économie de ressources, d'économie d'énergie et d'élimination des déchets. Le recyclage des déchets limite l’impact environnemental négatif des activités industrielles humaines en réduisant la production de matières premières20,21,22. En général, les déchets de verre sont recyclés en triant leur type en fonction de leur destination. Cependant, la plupart des déchets de verre recyclés n’ont aucune trace d’utilisation, sauf pour la fabrication de bouteilles et les agrégats de construction23,24. Il est nécessaire de développer continuellement des technologies permettant d'utiliser les déchets de verre, qui sont difficiles à recycler en raison de leur casse, car comme matière première pour d'autres applications, il faudrait procéder à un traitement à haute température et utilisant beaucoup d'énergie25.

Dans cette étude, nous rapportons la fabrication de PiG à partir de déchets de verre qui ne peuvent pas être utilisés en raison de bris et de défauts. Les déchets de verre, qui se présentaient initialement sous la forme d'un cylindre, étaient préparés sous forme de poudre par un processus de broyage grossier/broyage fin. Il a ensuite été mélangé à un phosphore pour préparer des PiG. Les résultats ont montré que les PiG fabriqués à partir de déchets de verre pouvaient atteindre une qualité supérieure aux produits commerciaux. Les PiG jaunes et ambrés fabriqués à partir de déchets de verre réalisés dans cette étude peuvent être appliqués aux phares et aux clignotants latéraux tout en respectant les politiques de réduction des émissions de carbone et en réduisant le gaspillage des ressources.