Um novo material de proteção ultravioleta para condições extremas

A radiação ultravioleta (UV) pode quebrar a maioria das ligações químicas na matéria orgânica, e a exposição prolongada à luz ultravioleta pode causar danos significativos a humanos e objetos. Em resposta, materiais de proteção UV foram desenvolvidos para atender a vários requisitos comerciais, incluindo janelas de proteção UV, recipientes de alimentos, lentes de contato e máscaras.

Embora os materiais de proteção UV existentes sejam adequados para uso diário, sua eficácia diminui em ambientes de alta temperatura, alta pressão, corrosivos e radioativos. Os orgânicos falham em altas temperaturas, e os filmes ou revestimentos tendem a lascar sob condições adversas; o vidro é limitado por sua fragilidade mecânica inerente.

Em resposta, os pesquisadores estão ativamente envolvidos no desenvolvimento de materiais de proteção UV com altos pontos de fusão, resistência mecânica robusta, propriedades ópticas ideais e estabilidade física e química de longo prazo para suportar diversas condições extremas, incluindo aeroespacial, altas temperaturas e ambientes ácidos e alcalinos.

Para resolver esses problemas, uma equipe de pesquisa da Universidade de Sichuan desenvolveu um novo material de proteção UV: cerâmica transparente de ítria dopada com Ce. Cerâmicas transparentes são materiais policristalinos com transparência óptica que são formados por prensagem e sinterização.

Em contraste com materiais tradicionais de proteção UV, como resina e vidro, cerâmicas transparentes tipicamente exibem estabilidade química superior e propriedades termomecânicas aprimoradas, incluindo resistência a choque térmico, tenacidade, força e condutividade térmica. Eles submeteram dióxido de cério e matérias-primas de ítria a uma série de processos de preparação para obter cerâmica transparente de ítria dopada com Ce.

O dióxido de cério serve não apenas como um absorvedor de UV, mas também como um auxiliar de sinterização eficaz para cerâmicas transparentes de ítria. Devido à absorção na região visível do cério tetravalente, a borda de corte de UV da cerâmica de ítria mudou de 250 nm para 375 nm. Essa mudança concede capacidades de proteção UV para cerâmicas transparentes de ítria, resultando em 100% de proteção para UVC e UVB e aproximadamente 95% de proteção para UVA.

A equipe publicou seu trabalho em Revista de Cerâmica Avançada em 24 de julho de 2024.

Seus resultados indicam que cerâmicas transparentes de ítria dopadas com Ce exibem excelentes propriedades mecânicas e térmicas. Além disso, a qualidade óptica das cerâmicas transparentes de ítria dopadas com Ce permanece estável mesmo após exposição prolongada a ambientes agressivos, incluindo condições ácidas e alcalinas, radiação UV e altas temperaturas.

Comparadas a materiais tradicionais de proteção UV, como revestimentos, filmes, polímeros e vidro, essas cerâmicas transparentes de proteção UV oferecem estabilidade e longevidade superiores. Consequentemente, as cerâmicas transparentes de ítria dopadas com Ce são altamente competitivas como materiais de proteção UV, particularmente em condições extremas, como espaço, reatores de radiação e ambientes de alta temperatura.