Estudio y desarrollo de materiales fotoluminiscentes con pigmentos de alta emisión en soporte vítreo sinterizado
- Autores: Maria Jesus Perez Exposito
- Directores de la Tesis: José María Saiz Vega (dir. tes.), Fernando Moreno Gracia (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Miguel Álvarez Abenia (presid.), Begoña Ferrari Fernández (secret.), Francisco González Fernández (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UCrea
- Resumen
ESTUDIO Y DESARROLLO DE MATERIALES FOTOLUMINISCENTES CON PIGMENTOS DE ALTA EMISIÓN EN SOPORTE VÍTREO SINTERIZADO La luminiscencia persistente, es decir, la emisión de luz de materiales durante un periodo largo de tiempo tras el cese de la excitación, es algo que ha intrigado a los observadores durante cientos de años. Desde el descubrimiento, en 1995, por Matsuzawa et al. de los denominados fósforos de larga duración, basados en aluminatos de alcalinotérreos dopados con iones de tierras raras, se han incrementado los trabajos para la síntesis y caracterización de dichos compuestos. Estos fósforos presentan elevada emisión de luz y larga duración de la fosforescencia lo que ha supuesto una importante mejora respecto a los fósforos convencionales basados en sulfuros de cinc y cadmio. Esto ha supuesto un gran impacto en las aplicaciones tradicionales como la señalización de emergencia, en la que dichos productos fotoluminiscentes aparecen en numerosas normativas relativas a seguridad contra incendios.
Frecuentemente, para aplicaciones prácticas, los pigmentos fosforescentes se incorporan en medios translúcidos o transparentes como pinturas, polímeros, barnices, plásticos, esmaltes, etc. En este trabajo, usamos una mezcla de polvo de vidrio y pigmento que convenientemente humectado y conformado en piezas de distintas formas, queda listo para su posterior sinterización, proceso este que da lugar a una pieza de vidrio sinterizado ó mosaico vítreo, este será nuestro medio matriz en el que se encuentren embebidos los pigmentos con actividad fotoluminiscente. El hecho de que estos pigmentos estén embebidos en dicha matriz resistente cambia las propiedades macroscópicas de esas sustancias y permite obtener materiales con prestaciones mecánicas altas.
El objetivo fundamental de esta Tesis es el estudio de la emisión de luz por materiales vítreos sinterizados fabricados a partir de pigmentos fosforescentes de alta eficiencia para el posterior desarrollo de un producto vítreo fotoluminiscente destinado a competir con garantías en el sector de la señalización de seguridad con otros productos alternativos existentes en el mercado. El logro de este objetivo ha supuesto un conjunto diverso de objetivos parciales y tareas, entre las que cabe mencionar: el proceso de selección de los pigmentos fosforescentes en un mercado muy amplio; el estudio de las magnitudes ópticas (luminancia, tiempo de persistencia de la fosforescencia, etc.) necesarias para caracterizar el producto de acuerdo a las exigencias requeridas por la aplicación final (revestimiento de interiores y exteriores, señalización de salidas de emergencia, túneles, andenes, etc.); el conocimiento de la normativa existente en señalización fotoluminiscente; y, por último, el diseño, montaje y calibrado de dispositivos experimentales para la estimulación y detección de la emisión del mosaico. Todo esto sin olvidar que estamos hablando de un proceso industrial, por lo que ha sido necesario estudiar el efecto de las variables debidas al proceso de fabricación del producto. Entre ellas destacar: la concentración del pigmento, la granulometría de la pasta de vidrio, la temperatura de fabricación, etc. Éstas fundamentalmente, y otras pueden afectar a las propiedades luminiscentes del producto final.
Un aspecto interesante de este trabajo, desde el punto de vista académico, ha sido la realización de ensayos para entender las leyes de emisión de los pigmentos fosforescentes usados, ya que presentan curvas de emisión características que no responden a un decaimiento exponencial simple, sino que se aproximan bastante bien a una ley de potencias. Asimismo, se ha analizado el comportamiento del decaimiento de la emisión de luz de dichos pigmentos al variar ciertos parámetros como la exposición recibida por las muestras, la concentración de fósforo, etc. Dado que en el caso de pigmentos de alta eficiencia las características de la excitación cobran gran importancia, en este trabajo también se estudia el papel de las magnitudes que intervienen en el proceso de ¿carga¿ de los pigmentos, iluminación y tiempo de excitación, para un perfil espectral dado. Esto ayudará a entender los mecanismos de almacenamiento y transferencia de energía de los fósforos.
