Les nanofibres de verre électrofilées transforment le polycarbonate en innovations luminescentes persistantes

Le développement de matériaux fluorescents et photoluminescents nécessite le couplage des applications nanotechnologiques et de la science des matériaux. Dans une étude récente menée par des chercheurs de plusieurs institutions saoudiennes, une équipe de recherche décrit comment les nanofibres de verre électrofilées (GNF) ont amélioré le polycarbonate (PC) pour aider à créer ces matériaux (1). Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Spectrochimica Acta Partie A : Spectroscopie moléculaire et biomoléculaire (1).

La clé du développement de ces matériaux réside dans l’intégration physique de nanoparticules (NP) d’aluminate activé par les lanthanides (LA) dans des feuilles intelligentes transparentes GNFs@PC. Des études spectrales, utilisant la photoluminescence et les paramètres du laboratoire CIE, ont démontré le potentiel de transformation de ces matériaux (1). Lorsqu’elles sont exposées à la lumière UV, les feuilles intelligentes translucides GNFs@PC subissent une métamorphose rapide, changeant leur apparence en un vert vif, mettant en valeur l’activité de fluorescence. Cette transformation est à la fois rapide et réversible lorsque la concentration en LANP est faible, indiquant une émission de fluorescence (1). Cependant, des concentrations plus élevées de phosphores dans les GNFs@PC conduisent à une photoluminescence rémanente plus durable et à une réversibilité plus lente, augmentant ainsi leur polyvalence (1).

Sous excitation à 368 nm, les hybrides GNFs@PC émettent une bande distincte à 518 nm, mettant en évidence leurs propriétés luminescentes uniques (1). En microscopie électronique à transmission (TEM), les GNF et les LANP ont révélé des tailles de particules allant de 11 à 26 nm et des diamètres de fibres de 250 à 300 nm, respectivement (1). Les GNF ont été produits grâce à la technologie de l’électrofilage. Les GNF ont ensuite été incorporés dans des fiches PC. L’avantage de cette méthode était d’améliorer considérablement leur résistance aux rayures par rapport aux échantillons de PC sans LANP (1). Les chercheurs ont découvert dans cette étude que l’augmentation de la concentration de LANP améliorait à la fois l’hydrophobicité et la protection UV.

Les LANP ont été chargés dans le matériau hôte hybride GNFs@PC pour créer des matériaux intelligents sensibles aux UV (1). L’électrofilage a joué un rôle central dans la fabrication des GNF, qui, à leur tour, ont renforcé le volume du PC (1). Les caractéristiques d’émission fluorescente et rémanente qui en résultent des substrats GNFs@PC les rendent adaptés à diverses applications, notamment les fenêtres intelligentes et le béton intelligent. En conséquence, cette technique a permis la création de nanocomposites hybrides comprenant des LANP, des GNF et des PC qui présentent une fluorescence sous la lumière UV et une transparence sous la lumière visible (1).

L’aspect transparent, la protection UV, la photostabilité et l’hydrophobie des substrats photoluminescents GNFs@PC ont tous été obtenus grâce à cette procédure simple. Les caractéristiques morphologiques ont été analysées plus en détail par spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie (EDXA), fluorescence des rayons X (XRF) et microscopie électronique à balayage (MEB), confirmant la qualité exceptionnelle des matériaux obtenus (1).

Les chercheurs ont également observé l’angle de contact des nanocomposites hybrides électroluminescents GNFs@PC. L’angle de contact des nanocomposites hybrides électroluminescents GNFs@PC est passé de 148,6° à 158,7° à mesure que le rapport LANPs passait de 0,5 % à 8 % (1). Le rapport optimal de LANP à 1 % a donné des GNF@PC incolores avec une émission verte maximale sous la lumière UV. De plus, un rapport LANPs-GNFs@PC de 6 % a donné lieu à l’émission phosphorescente verte la plus brillante, fournissant une lueur jaune verdâtre vive même dans l’obscurité (1).

Référence

(1) Alrefaee, SH; Alnoman, RB; Alenazi, NA; Alharbi, H. ; Alkhamis, K. ; Alsharief, HH ; El-Metwaly, NM Nanofibres de verre électrofilées pour renforcer le verre plastique polycarbonate pour en faire des matériaux intelligents photoluminescents. Spectrochimica Acta Partie A : Mol. Biomol. Spectrosc. 2023, 302122986. est ce que je: 10.1016/j.saa.2023.122986