Производство люминофора в стекле из отходов стекла для автомобильного освещения.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4456 (2023) Цитировать эту статью

672 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье опубликована 9 мая 2023 г.

Эта статья была обновлена

С развитием технологий требования к светоизлучающим устройствам растут. Для улучшения характеристик светодиодов (LED) были предложены различные типы упаковочных технологий. Среди них люминофор в стекле (PiG) привлекает внимание благодаря своей технологичности и легко настраиваемым характеристикам. Поскольку PiG привлекает все больше внимания, активно проводятся исследования стеклянных материалов. Однако исследования стекла в области люминофора в основном проводятся на производстве. Сообщалось лишь о нескольких исследованиях по вторичной переработке. Таким образом, цель данного исследования заключалась в переработке отходов стекла, выброшенных в других областях из-за поломки и выхода из строя, и использовании их для изготовления люминофора в стекле. Цилиндрические отходы стекла измельчали ​​в порошок со средним размером 12 мкм, смешивали с люминофором и спекали, чтобы возродить люминофор в стекле, чтобы расширить путь переработки отходов стекла.

В эпоху Net-Zero белые светодиоды (WLED) привлекли большое внимание на мировом рынке мощных светодиодов1,2,3. Они в основном используются в технологиях, обеспечивающих яркий свет в областях подсветки, выращивания растений и автомобильного освещения4,5,6. В настоящее время коммерчески используемые светодиоды WLED реализуют технологию, использующую взаимодополняющие цветовые отношения путем объединения синего кристалла InGaN с желтым люминофором из алюмината иттрия, легированного церием (YAG: Ce3+), смешанным с кремниевой смолой. Однако силиконовая смола, обычно используемая для упаковки люминофора YAG:Ce3+, не подходит для мощных светодиодов, поскольку эти полимеры могут быть легко повреждены под воздействием тепла или начать темнеть со временем и под воздействием УФ-излучения1. Чтобы заменить их, были разработаны различные типы технологий упаковки, такие как монокристалл (SC), керамический люминофор (CP) и люминофор в стекле (PiG)7,8,9. Среди них SC и CP могут обеспечить лучшие термические и оптические свойства, чем другие типы. Однако процесс их производства сложен и требует очень высоких температурных условий10,11. Поэтому PiG привлекла большое внимание как технология, которая может удовлетворить такие условия, как высокие характеристики люминесценции и низкие производственные затраты12,13. Кроме того, по сравнению с другими типами, PiG может быть изготовлен путем объединения нескольких компонентов PiG, что дает преимущество легкого контроля выбросов PiG14,15,16.

Стекло используется в различных областях для изготовления многих видов продукции, таких как листовое стекло, бутылочное стекло, стекло для ЖК-дисплеев и стекло для люминесцентных ламп в повседневной жизни, благодаря его преимуществам, таким как превосходные оптические свойства, химическая стабильность и низкая стоимость17,18,19. Переработка стекла очень важна с точки зрения ресурсосбережения, энергосбережения и утилизации отходов. Переработка отходов ограничивает негативное воздействие промышленной деятельности человека на окружающую среду за счет сокращения производства сырья20,21,22. Как правило, отходы стекла перерабатываются путем сортировки по типу в зависимости от назначения. Однако большая часть переработанного стекла не использовалась, за исключением изготовления бутылок и строительных материалов23,24. Необходимо постоянно развивать технологии использования отходов стекла, которые сложно переработать из-за разрушения, поскольку в качестве сырья для других применений это должен быть высокотемпературный процесс, требующий большого количества энергии25.

В этом исследовании мы сообщаем об изготовлении PiG с использованием отходов стекла, которые невозможно использовать из-за поломки и дефектов. Отходы стекла, которые изначально имели форму цилиндра, были приготовлены в виде порошка посредством процесса грубого/тонкого помола. Затем его смешали с люминофором для получения PiG. Результаты показали, что PiG, изготовленные из отходов стекла, могут достичь более высокого качества, чем коммерческие продукты. Желтые и янтарные PiG, изготовленные из отходов стекла, проведенных в этом исследовании, могут применяться для фар и боковых поворотников, при этом соблюдая политику сокращения выбросов углерода и сокращая отходы ресурсов.