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Explorer la matière lumineuse : pourquoi certains matériaux brillent-ils dans le noir ?
Dans notre vie quotidienne, les objets contenant des matériaux luminescents sont visibles partout. Des jouets lumineux et voyants lumineux aux technologies d'affichage modernes, les matériaux luminescents attirent l'attention des gens grâce à leurs propriétés optiques uniques. Ces matériaux sont appelés « matériaux phosphorescents » et peuvent émettre de la lumière lorsqu'ils sont excités par une certaine énergie radiante. Qu’est-ce qui rend ces matériaux si étonnants ? Quel est le principe de leur luminescence ?
Les matériaux phosphorescents sont divisés en deux types : les substances fluorescentes émettent de la lumière immédiatement, tandis que les substances phosphorescentes retardent la libération de la lumière après avoir été excitées et continuent d'émettre de la lumière pendant des heures, voire des jours.
Les matériaux phosphorescents peuvent être divisés en substances fluorescentes et substances phosphorescentes. Les substances fluorescentes émettent de la lumière immédiatement lorsqu'elles sont exposées à un rayonnement ultraviolet ou visible, mais elles s'éteignent immédiatement lorsque le rayonnement s'arrête. En revanche, les matériaux phosphorescents ont des propriétés de luminescence retardée, qui leur permettent de continuer à émettre de la lumière après l'arrêt du rayonnement, réduisant progressivement la luminosité. Ce processus peut durer de quelques millisecondes à plusieurs jours, ce qui les rend particulièrement utiles dans de nombreuses applications nécessitant une lumière continue. source de lumière. Par exemple, cadrans de montre lumineux et instruments d’avion.
Dans la technologie d'affichage optoélectronique, les matériaux phosphorescents améliorent la visibilité de divers appareils, allant des écrans d'ordinateur aux voyants de moto.
Le processus de luminescence des matériaux phosphorescents implique la structure de la bande électronique. Dans les matériaux inorganiques, lorsque les particules sont exposées à un rayonnement, les électrons sont excités pour passer de la bande de valence à la bande de conduction ou d'exciton. Ce processus laisse derrière lui des « trous ». Les excitons sont des paires d'électrons et de trous qui traversent le réseau cristallin et sont finalement capturés par le centre d'impuretés, les faisant émettre de la lumière. Les propriétés des matériaux phosphorescents dépendent fortement de leur structure cristalline et des activateurs ajoutés.
Les activateurs des matériaux phosphorescents jouent un rôle clé et sont généralement des métaux de transition ou des métaux des terres rares. Ces composés émettent de la lumière de différentes couleurs et intensités et sont conçus pour répondre à différentes exigences d'application.
Les matériaux phosphorescents traditionnels tels que le sulfure de zinc activé par le cuivre (ZnS:Cu) et le sulfure de zinc activé par l'argent (ZnS:Ag) sont les exemples les plus connus, caractérisés par un long temps de luminescence et une luminosité élevée. De plus, les matériaux luminescents à base d'aluminate de baryum nouvellement développés, tels que l'aluminate de baryum (SrAl2O4), présentent une luminosité plus élevée et une luminescence longue durée significative, ce qui les rend populaires dans les jouets lumineux et les équipements de sécurité.
La détérioration des matériaux phosphorescents est également une préoccupation, car ces matériaux peuvent perdre de leur efficacité avec le temps en raison de l'oxydation, de la diffusion d'impuretés ou de réactions chimiques avec l'environnement. Les matériaux tels que BaMgAl10O17:Eu2+ s'oxydent facilement pendant le processus de chauffage, ce qui entraîne une réduction de leur efficacité lumineuse. L'utilisation à long terme d'équipements tels que des moniteurs de télévision et des diodes électroluminescentes peut également entraîner une dégradation de la luminosité due à des bombardements électroniques répétés.
En raison de l'influence de l'humidité ou d'autres facteurs environnementaux, la durée de vie de luminescence de nombreux matériaux phosphorescents sera considérablement affectée, ce qui constitue un défi pour de nombreux produits qui croient en une technologie de pointe.
Le carbonate de calcium et d’autres matériaux phosphorescents sont également couramment utilisés dans les motos et les équipements de haute technologie. Par exemple, les éléments électroluminescents utilisés pour améliorer la visibilité et l’inspection sur les tableaux de bord des avions contiennent des substances phosphorescentes spécialement formulées. À l’avenir, on s’attend à ce qu’avec les progrès technologiques, ces matériaux soient de plus en plus utilisés dans diverses applications émergentes, telles que la technologie d’éclairage pour les maisons intelligentes et les appareils portables.
En plus de l'éclairage, les matériaux phosphorescents présentent également un grand potentiel dans la mesure de la température, la surveillance de l'oxygène et d'autres domaines de haute technologie.
En bref, les matériaux phosphorescents font partie intégrante de la technologie moderne, que ce soit dans l'éclairage auxiliaire ou en tant que composants essentiels de la technologie d'affichage haut de gamme. Leur particularité réside non seulement dans leur capacité à briller dans le noir, mais aussi dans l’innovation et l’amélioration qu’ils représentent. Avec l’approfondissement de la recherche, des matériaux luminescents plus efficaces et plus polyvalents apparaîtront-ils à l’avenir ?
