Controle de coordenadas de cor em vidros luminescentes RGB impressos por tecnologia Drop-on-Demand : materiais ativos para termometria óptica imprimível

Abstract

A impressão de materiais funcionais vem ganhando relevância como processo para o desenvolvimento de aplicações inovadoras na ciência e engenharia de materiais. Processos tipo Inkjet Drop-on-Demand, em que a tinta é substituída por fluido funcional imprimível na forma de gotas, tornou-se uma das técnicas mais promissoras, pela versatilidade e diversidade de tipos de materiais que podem ser utilizados. Esta tese propõe a criação de um material funcional imprimível baseado na utilização de materiais vítreos pulverizados e como prova de conceito (PoC) utilizou-se vidros luminescentes com vistas à impressão de dispositivos fotônicos. Os resultados das caracterizações por DTA, DRX, MEV, AFM, IV e espectroscopia de luminescência mostraram a preservação das propriedades estruturais e de luminescência do material vítreo fotônico após todo o processo de desenvolvimento do material impresso. Considerando o aumento recente de pesquisas em termometria óptica, tomou-se como PoC para aplicações do material proposto na tese, o processo de termometria utilizando variação de coordenadas cromáticas em função da temperatura, por síntese aditiva da luminescência de vidros duplamente dopados com lantanídeos. Este processo foi desenvolvido pioneiramente no grupo Landfoton há 25 anos, pretendendo-se aqui aliar a vantagem da impressão com vistas a mapeamento térmico. Foi utilizada a variação de intensidade relativa das linhas espectrais de emissão ⁵D₀ → ⁷F₂ do Eu³⁺ , ⁵D₄ → ⁷F₅ do Tb³⁺, e ¹D₂→³F₄ do Tm³⁺, como dopantes em matriz vítrea H₃BO₃ – K₂CO₃ – Li₂CO₃ – MgF₂ – AlF₃. Foram realizados estudos iniciais para o desenvolvimento de um termômetro óptico imprimível para mapeamento térmico de superfícies, baseado na razão das intensidades de luminescência das transições ⁵D₄→⁷F₅ (Tb³⁺) / ¹D₂→³F₄ (Tm³⁺), caracterizado na faixa de temperatura entre 30 °C e 100 °C, podendo chegar até a temperatura de transição vítrea do material (423 °C). A emissão ⁵D₀ → ⁷F₂ do (Eu³⁺) apresentou-se invariante em função da temperatura. Com o uso do software SpectraLux 3.0, foi possível a caracterização do material para uso em termometria visual.