Evidence and modeling of mechanoluminescence in a transparent glass particulate composite

International audienceMechanoluminescence (ML) of a transparent alkali-phosphate glass composite with SrAl2O4:Eu, Dy particles is reported. Uniaxial compression experiments show the linear dependence of the mechanoluminescence intensity with the mechanical power. A theoretical model, based on the physics of delayed processes (in analogy of viscoelasticity), is proposed. This model accurately predicts the ML intensity changes induced by a complex mechanical loading and provides a convincing description of the mechanoluminescence response

Mécanoluminescence de composites particulaires à matrice vitreuse

Mechanoluminescence (ML) is the phenomenon of light emission generated by a mechanical loading. Mechanoluminescent materials were used to visualize the stress in glasses during mechanical loadings. A mechanoluminescent particulate glass composite was synthesized by incorporating SrAl2O4:Eu, Dy particles in a glass matrix for the first time. We performed a mechanical study on the composite to determine the origin and the mechanism of this phenomenon. We developed a theoretical model which accurately predicts the ML intensity changes induced by a complex mechanical loading. The crystal structure of the particles has a key role in the ML and we carried out a theoretical study of this structure to correlate the macroscopic observations made on the composite to the phenomena which occur at the atomic scale.La mécanoluminescence (ML) est un phénomène physique qui se traduit par l’émission de lumière suite à l’application d’une contrainte mécanique. Dans le cadre de ce travail de thèse, les matériaux mécanoluminescents vont être utilisés afin de visualiser les contraintes qui peuvent être générées dans un verre lors d’une sollicitation mécanique. Nous avons élaboré un composite constitué de particules mécanoluminescentes SrAl2O4:Eu, Dy incorporées dans une matrice vitreuse. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’origine et au mécanisme de ce phénomène en réalisant une étude mécanique sur le composite. Ces essais nous ont permis de développer un modèle empirique qui relie la contrainte à l’intensité émise. La structure cristalline des particules jouant un rôle clef dans la ML, nous avons également mené une étude théorique de cette structure, ce qui nous a permis de corréler les observations macroscopiques faites sur le composite aux phénomènes ayant lieu à une échelle atomique

Sujet de thèse en cours : Mécanoluminescence de composites particulaires à matrice vitreuse [Soutenance 06.12.2016]

supervisor Tanguy Rouxel (department of mechanics and glass)sous la direction de Tanguy Rouxel dans le département de Mécanique et Verre

Mechanoluminescence of particulate glass composites

La mécanoluminescence (ML) est un phénomène physique qui se traduit par l’émission de lumière suite à l’application d’une contrainte mécanique. Dans le cadre de ce travail de thèse, les matériaux mécanoluminescents vont être utilisés afin de visualiser les contraintes qui peuvent être générées dans un verre lors d’une sollicitation mécanique. Nous avons élaboré un composite constitué de particules mécanoluminescentes SrAl2O4:Eu, Dy incorporées dans une matrice vitreuse. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’origine et au mécanisme de ce phénomène en réalisant une étude mécanique sur le composite. Ces essais nous ont permis de développer un modèle empirique qui relie la contrainte à l’intensité émise. La structure cristalline des particules jouant un rôle clef dans la ML, nous avons également mené une étude théorique de cette structure, ce qui nous a permis de corréler les observations macroscopiques faites sur le composite aux phénomènes ayant lieu à une échelle atomique.Mechanoluminescence (ML) is the phenomenon of light emission generated by a mechanical loading. Mechanoluminescent materials were used to visualize the stress in glasses during mechanical loadings. A mechanoluminescent particulate glass composite was synthesized by incorporating SrAl2O4:Eu, Dy particles in a glass matrix for the first time. We performed a mechanical study on the composite to determine the origin and the mechanism of this phenomenon. We developed a theoretical model which accurately predicts the ML intensity changes induced by a complex mechanical loading. The crystal structure of the particles has a key role in the ML and we carried out a theoretical study of this structure to correlate the macroscopic observations made on the composite to the phenomena which occur at the atomic scale

Mechanoluminescence in a novel transparent glass particulate composite

International audienceMechanoluminescence of a transparent glass-matrix particulate composite with SrAl2O4:Eu,Dy particleswas obsreved in compression, torsion and hydrostatic loading. Experiments show the linear dependence ofthe mechanoluminescence intensity with the mechanical power. A rheological model is proposed, based onthe physics of delayed processes (in analogy to viscoelasticity), and on the electron trapping and de-trappingprocess

Evidence and modeling of mechanoluminescence in a novel transparent glass particulate composite

International audienc

Mechanoluminescence in a transparent glass composite

National audienc

Mechanics and physics of a glass/particles photonic sponge

International audienceA glass containing mechanoluminescent crystalline particles behaves as a photonic sponge: that is to say it fills up with trapped electrons when exposed to UV light, and it emits light when submitted to a mechanical loading, similar to a sponge soaked with water that is wringed under mechanical action! A major finding of the present study is that the elasto-mechanoluminescence effect showing up on unloading is governed by the deviatoric part of the applied stress (no effect under hydrostatic pressure). Furthermore, the structural source for this phenomenon was elucidated by a detailed density functional theory analysis of the e(-) energetics at the possible oxygen vacancy sites within the crystalline phase. Both the e(-) trapping and detrapping processes under load could be explained. An analogy with hydraulic circuits and the rheology of viscoelastic media was successfully introduced to pave the way to a constitutive law for the mechano-optical coupling phenomenon

Synthesis routes for enhanced piezoelectric properties in spark plasma sintered Ta-doped KNN ceramics

International audienc

Evidence and modeling of mechanoluminescence in a novel transparent glass particulate composite

International audienc