Ny anvendelse til en gammel problemfremstillingsvirksomhed

(Phys.org) —En 'problemfremviser' fra en svunden glasproduktionsmetode kunne finde en ny anvendelse som en optisk diffuser i medicinske laserbehandlinger, kommunikationssystemer og husholdningsbelysning.

En form for krystal, der længe blev betragtet som en uønsket og uelsket 'sten' i glasfremstilling, kunne finde praktisk anvendelse som en billig og effektiv optisk diffuser, som bruges til at sprede og blødgøre lys til en række industrielle og husholdningsapplikationer.

Devitrite er en form for krystal, der produceres, når kommercielt soda-kalk-silicaglas varmebehandles i længere perioder. Da det forringer glassets ydeevne ved at gøre det uigennemsigtigt, det blev betragtet som en 'ballademager' i begyndelsen af ​​det 20. århundrede glasfremstilling og, engang identificeret, dets funktionelle egenskaber blev aldrig undersøgt. Forbedringer i kommerciel glasfremstilling har gjort det muligt at fjerne det fra slutproduktet helt.

Imidlertid, forskere fra University of Cambridge har opdaget, at langt fra at være egnet til skraldespanden, devitrite besidder faktisk mange nyttige egenskaber, som kunne gøre den velegnet til en række praktiske anvendelser.

Skrivning i journalen ACS Nano , forskerne fandt ud af, at de meget optiske egenskaber, der hjælper med at gøre devitrit uønsket i kommercielt glas, kan gøre det ekstremt nyttigt som en billig og effektiv optisk diffuser.

Devitrit dyrket i glas består af nålelignende krystaller, formet til fanlignende former. De små mellemrum mellem nålene svarer til bølgelængden for synligt lys, så når lys passerer gennem devitritten, det spreder lyset i vidvinkler på op til 120 grader.

Optiske diffusorer er typisk enten masseproduceret af sandblæsning af glas, hvilket resulterer i billige enheder, der spreder lys på en relativt ensartet måde, eller dyrere konstruerede holografiske diffusorer, som kan styre formen af ​​lysstrålen.

De devitrit-baserede diffusorer udviklet af forskere fra Institut for Ingeniørvidenskab og Institut for Materialevidenskab og Metallurgi spreder lys bredere end de sandblæste enheder, samtidig give en vis kontrol over bjælkens form, til lavere omkostninger end de konstruerede holografiske enheder.

Devitrit kan produceres i stor skala, simpelthen ved at behandle almindeligt vinduesglas med varme. Devitritkrystallerne vokser ind i selve glasset, gør diffusorerne robuste og modstandsdygtige over for skader. Ud over, glassets høje smeltepunkt betyder, at diffusorerne kan modstå temperaturer over 500 ° C.

Disse diffusorer kan bruges i en række praktiske anvendelser, fra medicinske laserbehandlinger, til optisk billeddannelse, eller endda til daglig brug i hjemmet. For eksempel, vedtagelsen af ​​højeffektiv LED-belysning er blevet bremset noget af det hårde lys, som LED'er producerer. En reproducerbar, lavpris diffusor på en almindelig LED-pære ville hjælpe med at løse dette problem, resulterer i blødere, varmere lys.

"Årevis, egenskaberne af dette materiale blev ikke undersøgt, fordi det blev betragtet som bare en problematisk maker i glasfremstillingsprocessen, som skulle elimineres, "siger dr. Kevin Knowles fra Institut for Materialevidenskab og Metallurgi, der udviklede diffusorerne med Dr Haider Butt, nu ved University of Birmingham. "Men ved at se nærmere på det, vi fandt ud af, at det kunne få et nyt liv med virkelige praktiske anvendelser. "

Opfinderne udvikler i øjeblikket teknologien til kommerciel brug ved hjælp af Cambridge Enterprise, universitetets kommercialiseringsarm.