Pesquisadores criaram uma nova vitrocerâmica que emite luz em resposta ao estresse mecânico, uma propriedade conhecida como mecanoluminescência. Com mais desenvolvimento, o novo material pode ser usado para criar uma fonte de luz que é ligada por estresse mecânico. Isso pode ser útil para monitorar o estresse em articulações artificiais no corpo ou fornecer avisos de estresse perigoso ou fraturas em edifícios, pontes e outras estruturas.
"A maioria dos materiais que exibem mecanoluminescência foram feitos como pós, que não são muito versáteis", disse o líder da equipe de pesquisa Lothar Wondraczek, da Universidade Friedrich Schiller Jena, na Alemanha. "Projetamos um material vitrocerâmico com mecanoluminescência, que permite que abordagens de processamento semelhantes ao vidro sejam usadas para formar praticamente qualquer forma - incluindo fibra, grânulos ou microesferas - que podem ser incorporadas a vários componentes e dispositivos".

A pesquisa é relatada em uma edição especial da Optical Materials Express comemorando o Ano Internacional do Vidro das Nações Unidas 2022, que celebra o papel essencial que o vidro desempenha na sociedade.

A nova vitrocerâmica altamente transparente é feita de cristais de galato de zinco dopado com cromo (ZGO) incorporados em uma matriz de vidro de germanato de potássio. Esses cristais conferem ao material suas propriedades mecanoluminescentes, mas são tão pequenos que não afetam notavelmente a transparência visual do vidro.

"Nosso trabalho pode ajudar os materiais mecanoluminescentes a encontrar uso generalizado em uma variedade de aplicações, incluindo rótulos de produtos emissores de luz e códigos de segurança", disse Wondraczek. "Também se encaixa bem com o Ano Internacional do Vidro, demonstrando a ampla versatilidade e as propriedades inesperadas dos materiais vítreos".

Um material mais prático

Além de serem difíceis de moldar em várias geometrias, os pós mecanoluminescentes requerem etapas extras de processamento, como encapsulamento em um material de matriz. Para criar um material mais prático, os pesquisadores recorreram à vitrocerâmica.

As vitrocerâmicas são um tipo relativamente novo de material que consiste em um material cristalino embutido em uma matriz de vidro. Os cristais podem ser usados ​​para dar a esses materiais propriedades muito específicas, enquanto a matriz de vidro permite que eles sejam moldados com muitos dos mesmos processos usados ​​para o vidro.

Os pesquisadores criaram a vitrocerâmica mecanoluminescente desenvolvendo um processo de cristalização excepcionalmente rápido e estável que permite que os minúsculos cristais ZGO precipitem homogeneamente dentro do vidro depois de moldado. Eles mostraram que os materiais emitiam luz sob estresse mecânico usando o teste de queda de bola, uma maneira padrão de transmitir uma força de impacto conhecida a um material. "Descobrimos que a resposta da mecanoluminescência era reprodutível e recarregável e que exibia uma correlação direta com a energia de impacto", disse Wondraczek.

Agora que eles demonstraram as propriedades de emissão de luz do material, eles planejam adaptar a composição do vidro para que ele possa ser formado em objetos semelhantes a folhas, fibra óptica e esferas esféricas em microescala e, em seguida, explorar como elas podem ser usadas em componentes e dispositivos. Eles também visam explorar outras características comumente atribuídas à vitrocerâmica – como estabilidade térmica, química e mecânica – para obter novas funções dos materiais vítreos. + Explorar mais

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