FR2978448A1 - Nouveaux materiaux luminescents - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un matériau composite constitué d'une matière polymérique dans laquelle sont réparties des particules fluorescentes de taille moyenne appartenant à la gamme allant de 2 nm à 2 micromètres caractérisé en ce que les particules fluorescentes ont au moins une de leurs bandes d'absorption qui appartiennent à la gamme allant de 320 à 480 nm, leur procédé de préparation et leur utilisation pour la fabrication de dispositifs d'éclairage basés sur l'utilisation de DELs UV ou bleues.

Description

La présente invention concerne le domaine technique des matériaux composites fluorescents. En particulier, l'invention concerne des matériaux composés d'une matrice de polymère dans laquelle sont réparties des particules fluorescentes, ainsi que leur procédé de préparation. Les matériaux selon l'invention sont particulièrement adaptés aux domaines de l'éclairage, de la visualisation et du photovoltaïque. De manière générale, les matériaux luminescents utilisés actuellement dans les domaines précités sont des poudres issues des voies classiques de céramisation (voie solide en particulier) dont les grains sont de taille supérieure à plusieurs microns et de distribution polydisperse, dont la cristallisation nécessite de hautes températures de traitement thermique et donc des dépenses énergétiques importantes. De plus, ces luminophores sont difficiles à mettre sous forme de revêtements, alors que ce type de mise en forme est le plus adapté aux domaines d'application visés. Afin d'élaborer des matériaux de taille et de morphologie contrôlées, et de mise en forme aisée, de nouveaux modes de synthèse en solution se sont donc développés. Ces modes de synthèses en solution présentent également l'avantage de minimiser les dépenses énergétiques associées à la cristallisation des composés (souvent favorable aux propriétés optiques). D'autre part, ces modes de synthèse en solution permettent d'accéder à un grand nombre de matrices complexes, dont les propriétés optiques peuvent facilement être adaptées à la source d'excitation impliquée dans l'application visée. Concernant plus particulièrement le domaine de l'éclairage, l'interdiction à court terme de l'utilisation du mercure dans les lampes a poussé les industriels à développer de nouveaux systèmes, associant soit des diodes électroluminescentes (DELs), soit des plasmas Ne-Xe comme sources d'excitation à des luminophores idoines. Par conséquent, de nouveaux luminophores, pouvant être excités par de telles sources ont été développés.

L'exemple le plus répandu est celui de la matrice Y3_xCexAl5Q12 (YAG :Ce), luminophore jaune associé aux DELs bleues dans les DELs blanches actuellement commercialisées. Linconvénient de ces systèmes est qu'ils ne parviennent pas encore à capitaliser à la fois un bon indice de rendu des couleurs (IRC), un flux lumineux important et un prix de revient par kilolumen faible. De plus, les systèmes actuels n'offrent pas des températures de couleur permettant une utilisation en éclairage public (actuellement 4000 K< T < 5000 K). Le document FR2933100 prévoit de réaliser un vernis comprenant des particules d'au moins un oxyde d'au moins une terre rare fluorescent, désagglomérées et stabilisées grâce à un agent tensio-actif, au moins un solvant organique hydrophobe, et au moins un polymère. La présence du tensio-actif et du solvant organique qui restent dans le vernis ont une influence sur le vieillissement des polymères et entraînent une extinction de la luminescence. Les particules fluorescentes utilisées qui sont des sesquioxydes de lanthanides ont leurs bandes d'absorption (domaine allant de 250 à 270 nm en général) situées dans le domaine ultra-violet et les vernis obtenus sont destinés au domaine du marquage. C'est également le cas du matériau décrit dans le document US 7,674,532 dans lequel les particules utilisées luminescent sous l'application d'une radiation ultraviolette dans la gamme allant de 200 à 300 nm. La demande de brevet US 2010/0176344 concerne des systèmes DELs incorporant des composites résine époxy-luminophores, ce qui est assez proche de ce que nous souhaitons faire. Cependant, il n'est pas précisé le mode de synthèse utilisé pour les luminophores, qui sont sans doute commerciaux et, eut égard à la taille des grains (d50_<5 pm), sont vraisemblablement issus d'une voie solide. Ils présentent donc les désavantages précités. Généralement, en cas de calcination sous air, plus la température de traitement est importante, plus il y a de Ce4+ (résultant de l'oxydation du Ce3+). Or, le Ce4+ est nuisible à la luminescence du composé car c'est un extincteur de luminescence. D'autres documents tels que les documents WO 2009/053391 et FR 2901561 décrivent des matériaux incorporant des particules phosphorescentes qui s'adressent donc à des domaines d'applications très particuliers, tels que la sécurité ou le marquage.

Certains documents décrivent des matériaux polymériques dans lesquels sont réparties des particules luminescentes, obtenus grâce à un procédé mettant en oeuvre un dispersant (EP 1141169) ou dans lequel un des monomères constitutifs du polymère contenant une fonction phosphonate ou acide phosphonique va aider à la dispersion (US 6,844,387). De tels composés organiques pourront altérer les propriétés optiques des matériaux en induisant des désexcitations non radiatives ou en diminuant le déclin de fluorescence des terres-rares. Ils pourront également, selon leur nature, permettre la création de radicaux capables d'initier des réactions de photo-oxydation supplémentaires (autres que celles de la matrice polymère principale), accélérant ainsi le vieillissement du matériau obtenu. Les documents US 2008/0203901 et US 2008/0121844, quant à eux, décrivent des matériaux incorporant à la fois des luminophores organiques et inorganiques. La présence de luminophores organiques peut avoir une influence sur les propriétés mécaniques et la longévité des matériaux obtenus, ce qui peut s'avérer rédhibitoire pour certaines applications. Dans ce contexte, la présente invention se propose de fournir de nouveaux matériaux qui ne présentent pas les inconvénients des techniques antérieures et qui soient adaptés notamment à la fabrication de lampes de géométrie plus ou moins complexe offrant de la lumière blanche ou de la lumière de couleur. L'invention concerne un matériau composite constitué, voire constitué exclusivement, d'une matière polymérique dans laquelle sont réparties des particules fluorescentes inorganiques comprenant au moins une terre rare choisie parmi Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, et Y, de diamètre équivalent moyen appartenant à la gamme allant de 2 nm à 2 micromètres caractérisé en ce que : - les particules fluorescentes ont au moins une de leurs bandes d'absorption qui appartient à la gamme allant de 320 à 480 nm, - le matériau est exempt de tensio-actif et de solvant ou diluant organique, - le matériau est exempt d'agent dispersant organique, le polymère ne contient pas de fonction phosphonate, ni de fonction acide phosphonique, - le matériau est exempt d'apatite.

De façon avantageuse, au sein du matériau selon l'invention, les particules fluorescentes sont réparties de manière homogène. Ceci peut être évalué par des techniques de microscopie électronique à balayage (MEB) et/ou à transmission (MET). L'homogénéité peut être évaluée par comptage des particules sur un cliché MEB ou MET d'une zone du matériau et vérification de la reproductibilité de la valeur obtenue sur plusieurs zones du matériau avec un domaine de tolérance. L'homogénéité des matériaux selon l'invention, en termes de dispersion des particules fluorescentes au sein de la matrice polymère est déterminée par la mesure de l'aire moyenne occupée par les particules en différentes zones du mélange. Grâce à la technique de microscopie électronique à transmission, des clichés sont enregistrés à même grossissement en au moins 8 zones différentes du matériau. Le comptage des particules s'effectue ensuite à partir de ces clichés grâce à un logiciel de traitement d'image de type Image J. Les paramètres de mesure sont différents selon la taille des particules incorporées. On différenciera ainsi 2 cas : cas 1 -particules de taille inférieure à 200 nm et cas 2- particules de taille comprise dans la gamme allant de 200 nm à 2pm Cas 1 : la surface de chaque zone analysée est d'environ 100 pm2 et les particules comptées sont celles dont la surface sur le cliché est inférieure à 0.5 pm2.

Cas 2 : la surface de chaque zone analysée est d'environ 750 pmz et les particules comptées sont celles dont la surface sur le cliché est inférieure à 5 pm2. Dans les 2 types de cas, au moins 8 zones, par exemple 10, sont prises en compte pour le calcul de la surface moyenne occupée (qui correspondra à la moyenne arithmétique des surfaces totales mesurées des particules comptabilisées comme ci-avant expliqué pour chacun des clichés pris en compte) par les particules ainsi que le calcul de l'écart à la moyenne dans chaque cas. Le matériau sera considéré comme homogène quand l'écart à la moyenne sera inférieur à 10%, de préférence inférieur à 7%, de la moyenne de la surface occupée par les particules fluorescentes comptabilisées. En particulier, les particules fluorescentes sont des particules d'aluminates, de borates, de phosphates ou de titanates d'au moins une terre rare ou des particules de fluorure d'au moins une terre rare. Selon un mode de réalisation, au moins une bande d'absorption des particules fluorescentes inclut le domaine 320-480 nm des diodes UV ou bleues.

Selon un autre mode de réalisation pouvant être combiné aux précédents, le matériau composite se présente sous la forme d'un film libre souple et flexible. La flexibilité des revêtements libres a été évaluée à l'aide de tests de flexion 3 points réalisés par Analyse Mécanique Dynamique (appareil TA Instruments Q800), en appliquant une force croissante (vitesse de variation de 1 à 4 N/min). L'accessoire utilisé est la bride 3-point bend 50mm. Les dimensions des échantillons analysés sont les suivantes : largeur 1cm ± 0,05cm, longueur 6cm ± 0,1cm, et épaisseur comprise entre 0,01 et 5mm. On peut estimer que le film est flexible si, en appliquant une force jusqu'à 20 MPa au centre de l'échantillon et dans les conditions expérimentales précitées, le déplacement du mors appuyant sur le film est supérieur ou égal à 1cm, sans que le matériau ne se casse. Par conséquent, le caractère souple et flexible du film pourra également être caractérisé par sa capacité à être enroulé sur un cylindre d'un diamètre de 1 cm. De façon avantageuse, les particules fluorescentes présentes au sein du matériau sont monodisperses. Dans ce cas, le matériau sera obtenu à partir de particules fluorescentes de tailles homogènes, préalablement à leur incorporation dans la matrice. La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d'un tel matériau composite dans lequel les particules fluorescentes sont mélangées au polymère et le mélange obtenu est mis en forme.

Selon une première variante de mise en oeuvre, la mise en forme est réalisée à partir d'une solution, par exemple aqueuse ou alcoolique, contenant le polymère et les particules fluorescentes en suspension. Dans ce cas, la solution contenant le polymère et les particules fluorescentes en suspension sera, de préférence, homogène. Le ou les solvants utilisés seront choisis pour que les particules fluorescentes soient bien dispersées au sein du mélange. Une telle homogénéité pourra être obtenue par une agitation appropriée du mélange, avec un temps suffisant et un mode d'agitation suffisamment énergique. Une étape de sonication pourra être réalisée, afin de parfaire la dispersion des particules au sein du mélange. Le mélange des particules fluorescentes sous la forme d'une poudre ou d'une suspension avec un polymère sous forme liquide ou en solution est mis en forme, de préférence grâce à un banc d'enduction ou grâce à la technique de pulvérisation (en anglais « spray »), dépôt par trempage-retrait (en anglais « dip-coating ») ou dépôt à la tournette (en anglais « spin-coating »). Selon une deuxième variante de mise en oeuvre, un mélange des particules sous la forme d'une poudre avec un polymère sous la forme d'une poudre est mis en forme, de préférence grâce à la technique de thermoformage ou thermolaquage.

De façon préférée, dans le procédé selon l'invention, quelles que soient les étapes ultérieures choisies, les particules fluorescentes sont préparées par voie sol-gel, voie solvothermale, synthèse par combustion ou coprécipitation. De façon préférée, dans le procédé selon l'invention, quelle que soit la variante mise en oeuvre, les particules fluorescentes, avant leur incorporation dans le polymère, ont une taille moyenne en nombre de 2 nm à 2 micromètres, et préférentiellement de 5 à 500 nm, voire de 20 à 200 nm et/ou sont monodisperses. La spectroscopie par corrélation de photon (PCS), également appelée diffusion dynamique de la lumière (DLS) ou diffusion quasi-élastique de la lumière (QELS) pourra être utilisée pour obtenir la taille moyenne des particules fluorescentes en suspension colloïdale, notamment dans une solution aqueuse de pH contrôlé pour obtenir une dispersion optimale, contenant entre 0,1 et 50 g/L de particules. La taille moyenne des particules pourra être déterminée par la mesure de leur coefficient de diffusion. En outre, cette technique permet d'accéder à la distribution en taille et donc d'estimer le caractère plus ou moins monômodal des particules en suspension. La taille moyenne est une taille moyenne en nombre, sachant que la taille d'une particule fluorescente correspond au diamètre de la plus petite sphère pouvant contenir ladite particule fluorescente. Le caractère monomodal des particules fluorescentes peut être mis en évidence selon la norme ISO 13321. Dans le cadre de l'invention, les particules fluorescentes qui vont être intégrées à la matrice polymérique présentent, de préférence, un indice de polydispersité (PDI) mesuré selon cette norme inférieur à 0,08, et de préférence inférieur à 0,05. De plus, les particules fluorescentes utilisées présentent, avantageusement, une très bonne stabilité colloïdale, notamment en suspension dans une solution aqueuse de pH contrôlé pour obtenir une dispersion optimale, contenant entre 0,1 et 50 g/L de particules, caractérisée notamment par une valeur de potentiel zéta ~. Le potentiel zêta correspond au potentiel électrique mesuré au niveau du diamètre hydrodynamique de particules en suspension au sein d'un milieu liquide. Il permet de caractériser la charge électrique au voisinage de la surface de la particule, en fonction de son environnement. Il permet ainsi de rendre compte des interactions entre les particules et avec les espèces chargées présentes en solution. Par conséquent, sa mesure permet de prévoir le comportement des suspensions en termes de stabilité. Plus sa valeur est élevée et plus la suspension est stable. Ainsi, les particules fluorescentes en suspension utilisées dans l'invention seront caractérisées par une valeur absolue de potentiel Ç de préférence supérieure ou égale à 20 mV, ce qui caractérise une suspension stable et, préférentiellement, supérieure ou égale à 30 mV, ce qui caractérise une suspension très stable. Le potentiel zéta peut être déterminé avec un zétamètre.

A cet égard, il convient de noter que la synthèse de particules fluorescentes, par voie solide (mélange d'oxydes + traitement thermique à haute température (?1300°C)) ne conduit pas à des suspensions stables (sédimentation des particules lors des redispersions) et le potentiel zéta n'est pas mesurable, alors que des particules préparées par voie sol-gel ou par voie solvothermale notamment, de même composition, conduisent à des suspensions stables.

La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un matériau selon l'invention pour réaliser un dispositif d'éclairage, notamment de type dispositif d'éclairage à base de DELs bleue ou DELs UV. La luminescence correspond à une émission de lumière consécutive à un apport en énergie. Cet apport en énergie fait passer des atomes ou molécules dans un état « excité » se situant à une énergie supérieure à celle qu'ils possèdent dans leur état normal dit « fondamental ». C'est lors du retour à leur état fondamental qu'ils peuvent émettre de la lumière. Lorsque l'émission de lumière fait suite à une absorption d'énergie, on parle de photoluminescence ; ce terme rassemble en fait deux phénomènes : la fluorescence et la phosphorescence. Ces deux phénomènes se distinguent notamment par leurs profils de déclin : la fluorescence présente généralement une durée de vie beaucoup plus courte que la phosphorescence (T-10-9 à 10-3 s contre i> 1 s) en raison d'un passage par un état intermédiaire induit par des niveaux électroniques de défauts ou d'impuretés se trouvant au voisinage de la bande de conduction du matériau (appelé aussi état « triplet » pour les composés organiques) dans le cas de la phosphorescence.. La fluorescence est donc à distinguer de la phosphorescence. Les bandes d'absorption déterminent les énergies auxquelles va absorber la matrice. Elles sont en lien direct avec le diagramme énergétique de lion de terre-rare au sein de la matrice inorganique puisqu'elles correspondent aux transitions du niveau fondamental vers les niveaux d'énergies supérieures. Ces bandes d'absorption ou d'excitation peuvent se trouver dans différents domaines de longueur d'onde suivant le couple ion de terre-rare/matrice hôte. Pour les composés impliqués dans le cadre de l'invention invention, au moins l'une des bandes d'absorption se situe dans le domaine 320-480 nm. Pour enregistrer un spectre d'excitation, on utilise une source d'excitation (laser à colorants, lampe Xe) afin de se placer à la longueur d'onde où le matériau présente l'émission maximale et on balaye, à l'aide d'un monochromateur, le domaine de longueurs d'onde qui nous intéresse.

Ainsi, lorsque l'on dit que les particules fluorescentes ont une de leurs bandes d'absorption qui appartient à la gamme allant de 320 à 480 nm, cela signifie qu'elles émettent de la lumière sous l'application d'une radiation de longueur d'onde appartenant à la gamme allant de 320 à 480 nm. Les bandes d'émission correspondent aux transitions énergétiques des niveaux excités vers le niveau fondamental, lui-même décomposé en sous niveaux sous l'effet du champ cristallin. Pour déterminer l'allure d'un spectre d'émission, on excite le matériau à une longueur d'onde précise (correspondant à l'une des bandes d'excitation) à l'aide d'une source (laser accordable à colorants, lampe Xe monochromatisée, ...) et l'on enregistre la réponse du matériau sur une gamme de longueurs d'onde donnée, grâce à un monochromateur. Selon un mode de réalisation particulier, dans le cadre de l'invention, les particules fluorescentes utilisées ont leurs bandes d'émission qui appartiennent à la gamme allant de 400 à 700 nm, de préférence à la gamme allant de 420 à 680 nm.

Le choix de l'association d'une matrice polymère avec des particules fluorescentes permet de diminuer la quantité de matière fluorescente, ce pour un rendu optique identique ou supérieur aux techniques antérieures. Ce choix est surtout guidé par les propriétés de mise en forme du matériau final. En effet le matériau polyfonctionnel élaboré, dans le cadre de l'invention, va cumuler les propriétés intéressantes de tous les matériaux mis en jeu. En particulier, les polymères impliqués présenteront l'avantage d'être facilement mis en forme pour réaliser des films épais, sans fissures, transparents ou translucides et flexibles. L'un des points clés déterminant le choix du polymère repose sur les propriétés optiques de ce dernier : en effet, il ne faut pas qu'il présente des bandes d'absorption dans le visible ou qu'il perturbe l'absorption du matériau luminophore dans la gamme 320-480 nm. Certains polymères pourront même être utilisés afin d'accroître les propriétés optiques par un jeu de transferts énergétiques du polymère vers le luminophore. La matrice polymère est également destinée à recevoir le luminophore et à permettre sa dispersion homogène afin d'éviter la présence d'agglomérats de luminophores, ce qui diminue le risque de désexcitation par concentration et amène à un rendu similaire à d'autres revêtements, pour des quantités de luminophores moindres, abaissant ainsi le coût du produit final, en particulier en comparaison avec les dépôts de poudres généralement utilisés dans les domaines de l'éclairage et de la visualisation. Enfin, l'utilisation d'un composite de mise en forme aisée permettra, grâce à ses propriétés de diffusion de la lumière de contourner d'autres désavantages inhérents à l'utilisation des DELs dans les systèmes d'éclairage et de visualisation, tels que l'unidirectionnalité de l'éclairage qui provoque un éblouissement et une extraction de lumière limitée. De plus, de façon avantageuse, les particules fluorescentes permettent à minima de ne pas influer sur le photo vieillissement du polymère voire de le ralentir. En effet, une limitation de la photodégradation des matrices polymères, par rapport à leur utilisation seules, a été constatée dans le cadre de l'invention. En effet, les particules fluorescentes employées dans les composites réalisés absorbent une grande partie du rayonnement ultraviolet qu'elles reçoivent afin de le transformer en rayonnement visible, beaucoup moins nocif pour le polymère. En particulier, il a été démontré que les particules de Ln1_XB03 :xRE3+ avec Ln= La, Gd, Y, Lu et RE=Tb, Ce ou Eu et 0<x<0,3 ont un effet avantageux sur le photo vieillissement. Elles agissent ainsi comme des filtres, ce qui permet de diminuer de façon plus ou moins drastique les cinétiques de photo vieillissement de ces polymères. Afin de quantifier ces cinétiques, les composites sont exposés à un vieillissement accéléré, soit sous une excitation à 365 nm (correspondant à des DELs UV) à 45°C, soit sous une excitation reproduisant la lumière du jour (1)300 nm) à 60°C. Les composites irradiés sont alors étudiés par spectroscopies infra- rouge et UV-visible. C'est le suivi de l'intensité des bandes d'absorbante correspondant aux produits de photo-oxydation qui permet de déterminer les cinétiques de vieillissement. En particulier, les matériaux selon l'invention peuvent avoir des durées de vie de 50 000 heures, qui correspondent aux durées de vie imposées aux dispositifs DELs, pour être commercialisés. Selon un mode de réalisation particulier pouvant être combiné aux précédents, les matériaux selon l'invention ne contiennent pas de diéthylène glycol. Selon un mode de réalisation particulier pouvant être combiné aux précédents, les matériaux selon l'invention ne contiennent pas de diéthylène glycol, ni de silice, ni de polyéthersiloxane. Ces composés peuvent, sous l'effet de l'irradiation, déclencher des mécanismes de photo-oxydation aboutissant à une dégradation accélérée du polymère. Au niveau des propriétés optiques, ils peuvent également conduire à des phénomènes de désexcitations non radiatives. Selon un autre mode de réalisation, les matériaux selon l'invention avec ou sans polyéthylène glycol peuvent contenir un agent réflecteur tel que de la silice ou de l'alumine.

Selon un autre mode de réalisation pouvant être combiné aux précédents, il est possible qu'en plus des particules fluorescentes, la matrice contienne également des particules phosphorescentes. Selon un autre mode de réalisation pouvant être combinées aux précédents, les matériaux selon l'invention ne contiennent pas d'agent luminescent comprenant une partie organique, et en particulier d'agent luminescent purement organique c'est-à-dire uniquement constitués d'atomes choisis parmi les atomes de carbone, hydrogène, phosphore, soufre, oxygène, azote, chlore, fluor, brome ou iode qui ne sont pas sans poser problèmes sur la dégradation des matériaux. Notamment, les matériaux selon l'invention ne contiennent pas de Fluoresceine, Eosine Y, de Rhodamine, telle la Rhodamine 123, Rhodamine 6G et Rhodamine B notamment, de Rose de Bengale, de Bleu Victoire (en anglais « Victoria Blue »), de coumarine, de phénoxazone, de stilbène, de terphényle, ni de quarterphényle. Par agent tensio-actif, on entend, les agents tensio-actifs ioniques et non ioniques qui servent notamment à stabiliser une suspension de particules. A titre d'exemple de tels agents classiquement utilisés, on peut citer notamment le polyoxyéthylène isoctyl phényl éther, le polyoxyéthylène nonyl phényl éther, le polyoxyéthylène isoctyl phényl éther, et le polyoxyéthylène nonyl phényl éther. Par agent dispersant, on entend tout composé qui pourrait aider à la dispersion des particules en suspension ou dans la matrice de polymère tels que ceux commercialisés sous les noms de Dolapix CE64, Dolapix A88, TEGO® Dispers 755W, Triton X-45 qui sont généralement des polymères présentant des fonctions acides carboxyliques, amino-alcools... Ces composés peuvent, sous l'effet de l'irradiation, créer des radicaux qui vont induire des réactions radicalaires aboutissant à une dégradation accélérée du polymère.

En particulier, les matériaux selon l'invention ne contiennent aucun agent dispersant utilisé dans le document US 2010/0176344. Dans le cadre de l'invention, les particules fluorescentes peuvent être des particules d'oxyde simple ou complexe d'au moins une terre rare, et en particulier des particules d'aluminates, de borates, de phosphates ou de titanates d'au moins une terre rare ou des particules de fluorure d'au moins une terre rare. Par « terre rare », on entend l'yttrium et l'ensemble des éléments appelés aussi lanthanides, c'est-à-dire les éléments de numéro atomique compris entre 57 et 71 inclus tels que Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, et Y. L'oxyde ou le fluorure peut être dopé avec un élément dopant qui est de préférence un lanthanide, mais différent de celui de l'oxyde ou du fluorure, à raison de 0,01 à 25% molaire, par exemple à raison de 0,1 à 10% molaire. Dans tous les cas, des particules fluorescentes cristallisées seront, de préférence, utilisées. A titre d'exemple d'aluminates absorbant dans la gamme de longueurs 25 d'onde souhaitée, on peut citer : - (YI_x_zLnx)3(All_yGay)5012:RE3z3+, avec Ln=Lu, La, Gd, Tb, RE=Nd, Pr, Tb ou Eu ; 0<x<0,3 ; 0<z<0,3 et 0<y<1, - (Yl-x-zLnz)3(Ai1-yGay)5012:Ce3x3+, avec Ln=Lu, La, Gd, Tb et 0<x<0,01 ou x>0,01 ; 0<z<0,0825, 0,0825<z<0,165 ou z>0,165 et 0<y<1, 30 - (Y1_x)3AI5O12 :Ce3x3+, avec 0<x<0,05 et x>0,05 - (YI_x_ZREz)3(All_yGay)5012 :Ce3x3+, avec RE=Eu ou Pr ; 0<x<0,01 ou x>0,01 0<z<0,05 ou z>0,05, et 0<y<1, - Bal.. MgAI10017 :Eux2+ avec 0<xs0,20. A titre d'exemple de titanates absorbant dans la gamme souhaitée, on peut citer : CaTii_X_y03 :xPr3+, yBi3+ avec 0<x<0,05 et 0<y<0,05. A titre d'exemple de phosphates absorbant dans la gamme souhaitée, on peut citer : Lni_xPO4 :x RE3+ - Ln1_x P5014 :xRE3+ avec Ln= La, Gd, Y, Lu et RE=Tb, Ce ou Eu et 0<x<0,3. A titre d'exemple de borates absorbant dans la gamme souhaitée, on peut citer : Lni_xB03 :xRE3+ - Ln3(1_x)B06 :xRE3+avec Ln= La, Gd, Y, Lu et RE=Tb, Ce ou Eu et 0<x<0,3.

A titre d'exemple de fluorures absorbant dans la gamme souhaitée, on peut citer : J3NaY1_x_yF4 : xYb3+,yEr3+avec 0<x<0,3 et 1<x/y<3. Les particules fluorescentes présentes au sein du matériau ont généralement un diamètre équivalent moyen de 2 nm à 2 micromètres, et de préférence un diamètre équivalent moyen inférieur à 1 micromètre. Une telle taille, par rapport à des tailles de particules plus grosses, permet notamment d'obtenir une meilleure homogénéité, au niveau de la dispersion dans le polymère. Avantageusement, les particules fluorescentes sont des nanoparticules qui ont un diamètre équivalent moyen de 5 à 500 nm, de préférence de 20 à 200 nm.

Au sein du matériau, le diamètre équivalent moyen des particules pourra être déterminé par microscopie électronique à transmission (MET) ou à balayage (MEB). Le diamètre équivalent d'une particule correspond au diamètre du plus petit cercle dans lequel s'insère la surface correspondant à une particule visible sur le cliché. Le diamètre équivalent moyen est la moyenne des mesures de diamètre équivalent réalisées sur au moins 20 particules, par exemple sur 50 particules. Les particules incorporées dans le polymère auront, donc, un diamètre équivalent moyen déterminé, de préférence, par microscopie électronique à transmission (MET) de 2 nm à 2 micromètres, notamment inférieure à 1 micromètre, et préférentiellement de 5 à 500 nm, voire de 20 à 200 nm. De façon avantageuse, les particules présentes au sein du matériau auront toutes sensiblement la même forme, c'est-à-dire qu'au moins 80 des particules auront la même forme. Les particules présentes au sein du matériau seront, de préférence, monodisperses. Ce caractère monodisperse peut être déterminé par le fait qu'après analyse des clichés MEB ou, de préférence MET, une distribution de diamètres équivalents très étroite autour du diamètre équivalent moyen soit constatée de sorte que, notamment, au moins 50%, de préférence au moins 80% des particules ont leur taille qui correspond au diamètre équivalent moyen ±x%, x étant défini selon la valeur dudit diamètre équivalent moyen. On différenciera ainsi 2 cas : cas 1 - particules de taille inférieure à 200 nm et cas 2- particules de taille appartenant à la gamme allant de 200 nm à 2pm Cas 1 : x=20, de préférence x=15 Cas 2 : x=10, de préférence x=5. Généralement, la concentration des particules fluorescentes au sein du polymère est de 1% à 500/0 en masse, de préférence de 5 à 20% en masse, 15 par rapport à la masse totale du matériau. Les particules fluorescentes utilisées dans le cadre de l'invention peuvent être préparées par voie sol-gel, voie solvothermale, synthèse par combustion ou co-précipitation notamment. Ces procédés de chimie douce sont faiblement consommateurs d'énergie. 20 Le procédé sol-gel est un processus de polymérisation analogue à la polymérisation organique : en partant de précurseurs moléculaires en solution, on aboutit à un réseau d'oxyde ou de fluorure via des réactions d'hydrolyse-condensations'}. Entre la solution et le solide final, on passe par des étapes intermédiaires constituées de colloïdes qui forment des sols puis 25 des gels après hydrolyse, d'où le nom de procédé « sol-gel ». Ces réactions s'effectuent en majorité à température modérée[2]. Dans le cas des luminophores utilisés dans le cadre de l'invention, les précurseurs sont des sels et des alcoxydes métalliques dissous dans l'alcool parent (isopropanol pour des isopropoxydes par exemple) anhydre sous flux de gaz neutre 30 (argon) afin de préserver le milieu réactionnel de l'humidité de l'air. On obtient un sol que est alors séché (par exemple à une température de l'ordre r 2978448 15 de 80°C) pour conduire au xérogel qui est finalement calciné à des températures, par exemple comprises entre 600 et 1100°C afin d'obtenir une phase bien cristallisée. Cette méthode a été utilisée avec succès pour élaborer des aluminates de type YAG, des borates, des titanates mais 5 également des fluorures[3-61. La voie solvothermale consiste à préparer une solution de précurseurs qui est ensuite portée à température modérée (T5300°C) après avoir été introduite dans un autoclave. Le système est donc sous pression, ce qui permet la cristallisation du composé directement dans l'autoclave. Outre la 10 température de synthèse modérée, cette voie de synthèse permet de contrôler la morphologie et la taille des particules de façon très aisée, en faisant varier les paramètres de synthèse tels que le solvant, la température, le pH de la solution ou l'ajout d'agent modificateur comme l'urée, EDTA, etc...La solution de précurseurs peut être réalisée à partir de sels métalliques sous la forme d'une co-précipitation ou peut être un sol tel que ceux dérivés de la méthode Pechini[7-9]. Cette méthode a été utilisée avec succès pour préparer des borates, des phosphates et des aluminates principalement. La co-précipitation est généralement appliquée pour obtenir des composés multi-éléments tels que les oxydes mixtes. Elle consiste à préparer une solution des différents précurseurs, qui sont généralement des nitrates puis à provoquer leur insolubilisation par l'ajout d'une base forte de type ammoniaque (ou dérivés) ou soude ou bien grâce à un composé de type urée, ce qui conduit à la formation d'hydroxydes ou de carbonates[l°' 11]. Le précipité peut également être formé en ajoutant goutte à goutte la solution de précurseur à la solution de précipitant : on parle alors de « reverse strike » précipitation. Cette précipitation inversée permet d'obtenir une plus grande homogénéité des cations impliqués dans la synthèse au sein de la matrice finale. Après l'étape de précipitation, le précipité est séparé du solvant par filtration ou par centrifugation. Il est ensuite lavé plusieurs fois à l'eau et à l'éthanol, séché puis décomposé thermiquement en oxydes. Ce procédé a été utilisé avec succès pour préparer borates['2 et phosphates.

La synthèse par combustion utilise généralement des nitrates, précurseurs relativement répandus et bon marché. Elle est basée sur une réaction d'oxydo-réduction entre ces nitrates et un carburant organique tels que l'urée, la glycine, ou un carbohydrazide. Cette réaction exothermique, très vigoureuse, entraîne une importante germination qui consomme la plus grande partie des réactifs et conduit alors à des poudres ultrafines[13]. C'est pourquoi elle est souvent utilisée pour élaborer des nanoparticules, notamment dans le cadre de l'élaboration de matériaux luminescents[14]. La taille de ces particules dépend de la température de la flamme qui engendre la réaction et du rapport nitrate/carburant organique. Les aluminates impliqués dans cette invention ont pu être synthétisés par cette voie de synthèse[15]. Les méthodes de synthèse privilégiées seront les voies sol-gel et solvothermale car ce sont celles qui offrent le plus de possibilités pour faire évoluer les caractéristiques morphologiques et structurales des luminophores impliqués dans cette invention. Le polymère est, de préférence, choisi pour ne pas avoir d'interaction avec les particules fluorescentes. II est également avantageux que le polymère utilisé ne présente pas de vieillissement trop rapide à la lumière ou un très faible vieillissement dans le domaine d'absorption des particules fluorescentes. Ce domaine d'absorption correspond à la gamme de longueur d'ondes 320-480nm, et inclut en particulier le domaine 460-480 nm des diodes bleues. A titre d'exemple de polymère pouvant être mis en oeuvre, on peut citer les polymères Styréniques, Vinyliques, Acryliques, Acrylonitrile méthylméthacrylates, Cellulosiques, Fluorés, les Copolymères éthylène- acétate de vinyle, les Copolymères éthylène-alcool vinyliques, les Méthylméthacrylate butadiène styrène, les Méthylcelluloses, les Polyamides, les Polyamide-imides, les Polyesters notamment les Polyesters saturés et insaturés, les Polycarbonates, Polyoléfines, Polyesters carbonate, Polyéthercétones, Polynaphtalates d'éthylène, Polyéthersulfones, Polycétones, Polyacétals, Polyvinylpyrrolidones, Polyéthers aromatiques, Époxydes, Aminoplastes, Phénoplastes, Polyuréthanes et Polyvinylacétate. A titre d'exemple plus spécifique, on peut citer le polyéthylène (PE), le copolymère éthylène-vinyl acétate (EVA), le copolymère chlorure de vinyl - vinyl acétate, le polypropylène (PP), les polymère à base de vinyle tels que le poly(cholrure de vinyle) (PVC), poly(vinyl butyral) (PVB), poly(vinyl alcool) (PVA), poly(cholrure de vinylidene) (PVdC), poly(vinyl acétate) (PVAc), poly(vinyl formai) (PVF) ; les polymère à base de polystyrène tels que le polystyrène (PS), styrene-acrylonitrile copolymères (AS), acrylonitrilebutadiene-styrene copolymères (ABS) ; les polymères à base d'acrylique tels que le poly(méthyl méthacrylate) (PMMA), MMA-styrène copolymère ; les polycarbonate (PC) ; les celluloses tels que l'éthyl cellulose (EC), cellulose acétate (CA), propyl cellulose (CP), cellulose acétate butyrate (CAB), cellulose nitrate (CM) ; les polymères fluorés tels que le polychlorofluoroéthylène (PCTFE), polytetrafluoroéthylène (PTFE), Tetrafluoroéthylène, hexafluoroéthylène copolymères (FEP), poly(vinylidène fluorure) (PVdF) ; les polymère à base d'uréthane (PU) ; les nylons tels que les nylons de type 6, type 66, type 610 et type 11], les polyesters (alkyl), le polyéthylène terephthalate (PET), polybutylène térephthalate (PBT), polycyclohexane térephthalate (PCT),les résines phénoliques de type novolac, les résines thermodurcissables du type reso, les résines de type urée, mélamine, époxy et analogues, et les résines naturelles du type gomme, Shellac ou copal notamment. Les polymères peuvent être préparés selon les techniques connues de polymérisation ou sont directement disponibles dans le commerce. Pour la formation du matériau selon l'invention, le polymère va être mélangé aux particules fluorescentes, de manière à obtenir un mélange homogène. Les polymères peuvent, avant l'incorporation des particules fluorescentes, être mis en oeuvre sous n'importe quelle forme, notamment sous la forme de poudres ou sous forme liquide du fait de la nature même du polymère ou après sa fusion, ou une fois celui-ci solubilisé dans un solvant adapté. Le choix du couple particules fluorescentes /polymère est déterminé par plusieurs paramètres : l'état dans lequel se trouve les particules fluorescentes (poudre ou suspension), le type de mise en forme à réaliser et le domaine d'application visé. Les modes de réalisation privilégiés sont les suivants - Utilisation de particules fluorescentes sous la forme d'une poudre ou d'une suspension, dans un solvant organique, ou en solution aqueuse ou alcoolique avec un polymère sous forme liquide ou en solution dans un solvant approprié choisi en fonction du polymère, par exemple mis en forme par banc d'enduction ou grâce à la technique de pulvérisation (en anglais « spray »), dépôt par trempage-retrait (en anglais « dip-coating ») ou dépôt à la tournette (en anglais « spin-coating »), - Utilisation de particules sous la forme d'une poudre avec un polymère sous la forme d'une poudre, par exemple mis en forme grâce à la technique de thermoformage ou thermolaquage. En particulier, la technique de thermoformage permet de réaliser des matériaux composites selon l'invention, sous la forme d'objets massiques rendus fluorescents dans leur masse, ce qui s'avère très intéressant pour le secteur du design notamment. Dans tous les cas, l'étape déterminante est celle de mélange du polymère avec les particules, en particulier quand le luminophore est utilisé sous forme de poudres. Le mélange obtenu doit être intime et homogène à l'oeil et c'est ce mélange homogène (mis en évidence par MET) qui est utilisé pour la réalisation du matériau et des films, notamment. L'homogénéité du matériau, par exemple sous la forme d'un film peut se constater à l'aide d'une source UV ou visible (lampe Hg, DEL UV ou bleue par exemple) car les luminophores employés possèdent au moins l'une de leurs bandes d'excitation dans ces domaines de longueurs d'onde. La luminescence observée est alors homogène sur tout le film sans ajout de liant ou de dispersant organique (l'intensité lumineuse enregistrée est constante sur toute la surface du film composite). Le même critère d'homogénéité que dans le cas du matériau tel que précédemment détaillé pourra être utilisé.

Une fois le mélange particules fluorescentes /polymère obtenu, la technique de mise en forme utilisée est sélectionnée pour conduire à l'élaboration du matériau fluorescent selon la forme souhaitée. Le matériau selon l'invention peut se trouver sous la forme d'un objet massique ou d'un film. Il peut s'agir d'un film libre revêtant un caractère souple et flexible ou encore d'un film solidarisé à une surface sous la forme d'un revêtement (dépôt sur un substrat ou une grande surface). La nature du polymère sélectionnée sera adaptée par l'homme du métier. En particulier, pour la réalisation de film libre ou de revêtement, un polymère filmogène sera, de préférence, utilisé. Dans le cadre de l'invention, il est également possible d'obtenir des films souples flexibles qui peuvent être transparents ou translucides. Le caractère souple et flexible du film obtenu vient en particulier du choix du polymère utilisé, du procédé de fabrication mis en oeuvre et de la formulation matrice/particules/solvant mise en forme qui présente, de façon avantageuse, une grande homogénéité. En particulier, les polymères utilisés dans ce cas sont ceux qui sont solubles dans un solvant qui satisfait à la réglementation imposée par REACH, de préférence l'eau ou un alcool, par exemple PVP, PVA, PEO... . Ils sont d'abord dissous dans ce solvant de façon à former une solution de polymère puis les particules fluorescentes sont ajoutées dans cette solution, avec un taux de charge compris préférentiellement entre 5 et 20% massique.

Grâce au procédé mis en oeuvre utilisant un mélange particules fluorescentes /polymère, il est possible de réaliser des matériaux et notamment des revêtements de grande homogénéité, d'épaisseur et de forme contrôlables, sur des supports à géométries complexes et de grandes dimensions. En particulier, il est possible de faire une mise en forme directe sur une diode qui n'a alors plus besoin de protection supplémentaire, puisque le revêtement composite sert aussi d'enveloppe au dispositif. Un des avantages offert par l'invention est la possibilité de pouvoir fabriquer des dispositifs d'éclairage de géométrie complexe. Grâce à la grande modularité offerte par les techniques de mise en forme du revêtement, il est possible de s'affranchir, totalement ou en partie, de la directionnalité de l'émission de la source d'excitation. Un des avantages des matériaux selon l'invention et de leur procédé de fabrication selon l'invention est la grande diversité de couples polymère/particules fluorescentes, qui permet d'avoir accès à une gamme de couleurs d'émission de lumière très large, adaptables à plusieurs sources d'excitation et à des substrats de natures diverses. L'ensemble de ces critères permet de balayer un grand nombre de domaines d'applications possibles. Les exemples ci-après en référence aux Figures annexées permettent d'illustrer l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif. La Figure 1 est un cliché MET d'un matériau PVP/YGG:Tb tel qu'obtenu à l'exemple 1.

La Figure 2 présente des clichés de MET d'une poudre YGG :Tb et d'une suspension PVP/YGG :Tb, utilisées à l'exemple 1. La Figure 3 présente les spectres d'émission enregistrés à température ambiante sous excitation UV pour la poudre seule, la PVP seule et le film composite.

La Figure 4 est un cliché MET d'un matériau PVP/YAG:Tb (taux de charge de 10% massique) avec une poudre de YAG:Tb préparée par voie sol-gel, conformément à l'exemple 2. La Figure 5 présente deux clichés MET d'un matériau PVP/YAG:Tb (taux de charge de 25% massique) avec une poudre de YAG:Tb préparée 20 par voie sol-gel, conformément à l'exemple 2. La Figure 6 présente le tracé des cinétiques de photooxydation à À > 300 nm d'un film PVP et du matériau de l'exemple 4 à 985 cm-'. La Figure 7 présente le spectre d'émission à température ambiante et photographie d'un film BAM :Eu/PVP (33% massique) tel qu'obtenu à 25 l'exemple 5. La Figure 8 présente la distribution de taille en nombre des particules de YAG :Ce dans le mélange PVA/YAG :Ce tel qu'obtenu à l'exemple 7. La Figure 9 présente la distribution de potentiel zêta des particules de YAG :Ce dans le mélange PVA/YAG :Ce tel qu'obtenu à l'exemple 7.

La Figure 10 présente des clichés MET du matériau PVA-YAG :Ce (synthétisé par voie solvothermale) contenant 30% en masse de particules tel qu'obtenu à l'exemple 7. Exemple 1 : Y2.4Ga5O12 :Tb0.6 (YGG :Tb) synthétisé par voie sol-gel + 5 Polyvinylpyrrolidone (PVP) ; taux de charge : 33% en masse. La PVP est dissoute dans l'isopropanol, de façon à obtenir une solution visqueuse de concentration massique d'environ 80 g/L. La poudre est ensuite intimement mêlée à la solution alcoolique de PVP grâce aux forces de frottement. Le mélange laiteux obtenu est alors déposé directement grâce à 10 un banc d'enduction, de façon à former un film flexible translucide d'épaisseur 25pm. Il est également dilué par 3 avec de l'isopropanol puis déposé par pulvérisation à la fois sur substrat verre mais également sur feuille Téflonée qui permet après séchage du solvant une récupération aisée du film de façon à avoir un film flexible. 15 La bonne dispersion et la conservation de la morphologie de la poudre au sein de la matrice polymère est vérifiée par microscopie électronique à transmission (voir Figure 1 et Figure 2) tandis que l'homogénéité du film peut directement être évaluée par son observation sous la lumière du jour ou lampe UV ( xc = 254 nm) montrant, respectivement, une totale 20 transparence et une couleur verte homogène. Les propriétés structurales et morphologiques de ces films ont également été étudiées par diffraction des rayons X (DRX), spectroscopies infra-rouge, Raman et UV-visible ainsi que par microscopie électronique à balayage (MEB) et microscopie à force atomique (AFM). Chacune de ces 25 techniques a permis de mettre en évidence l'incorporation de la matrice cristallisée dans le polymère, sans altération des propriétés des 2 composés. Enfin, les propriétés optiques des films composites ont été étudiées : spectres d'émission et d'excitation ainsi que les durées de vie de fluorescence de l'ion Tb3+ ont été enregistrés. A titre d'exemple, la Figure 3 représente 30 un spectre d'émission enregistré sous excitation UV pour la poudre seule, la PVP seule et le film composite conforme à l'invention. On remarque que l'incorporation du luminophore dans la matrice composite n'a pas entraîné de modification de la distribution spectrale liée à l'ion Tb3+ Exemple 2 : Y2,4A15O12 :Tb0,6 (YAG :Tb) synthétisé par voie sol-gel + Polyvinylpyrrolidone (PVP) ; taux de charge : entre 5 et 25% en masse.

Le même type de protocole a été suivi pour l'incorporation de la poudre dans la solution alcoolique de PVP. Des films d'épaisseurs comprises entre 15 et 20 pm ont été réalisés à l'aide du banc d'enduction. Le même type de caractérisation que celles mentionnées pour l'exemple 1 ont été mises en oeuvre. A titre d'exemple, un cliché MET du matériau obtenu avec un massique de poudre de YAG :Tb de 10 % est représenté en Figure 4. La Figure 5 présente deux clichés MET dans le cas d'un % massique de 25% qui mettent en évidence la répartition homogène des particules dans le polymère. Exemple 3 : Y2.4A15O12 :Tbo.6 (YAG :Tb) synthétisé par voie 15 solvothermale + Polyvinylpyrrolidone (PVP) ; taux de charge : 10% massique. Le même type de protocole a été suivi pour l'incorporation de la poudre dans la solution alcoolique de PVP. Des films d'épaisseurs comprises entre 15 et 20 pm ont été réalisés à l'aide du banc d'enduction. Le même type de 20 caractérisation que celles mentionnées pour l'exemple 1 ont été mises en oeuvre. Exemple 4 : Y0.95BO3:Eu0.5 (YBO3:Eu3+) synthétisé par voie hydrothermale + Polyvinylpyrrolidone (PVP) ; taux de charge : 15% massique. 25 Une solution alcoolique de PVP a été préparée. Parallèlement, une quantité connue de borate a été mise en suspension dans de l'isopropanol puis les solutions ont été mélangées grâce à des forces mécaniques de frottement. Le même type de caractérisation que celles mentionnées pour l'exemple 1 ont été mises en oeuvre. L'homogénéité du film peut directement 30 être évaluée par son observation sous la lumière du jour ou lampe UV (Àexc = 254 nm) montrant, respectivement, une totale transparence et une couleur rouge homogène.

Afin d'évaluer l'influence des nanoparticules YBO3:Eu3+ sur la photooxydation du polymère, la variation d'absorption d'une bande de vibration IR en fonction du temps d'irradiation a été tracé. La cinétique de photooxydation est tracée pour la bande d'absorption à 985cm-1 correspondant aux produits d'oxydation de la PVP et est présentée Figure 6, en comparaison avec un film PVP. Exemple 5 : Bao.9MgAl10O17:Eu0.12+ synthétisé par combustion + Polyvinylpyrrolidone (PVP) ; taux de charge : 33% massique. Une solution alcoolique de PVP à 80 g/L a été préparée. La poudre de BAM a ensuite été incorporée à la PVP grâce à des forces mécaniques de frottement. Le mélange laiteux obtenu a été déposé à la fois par enduction et par pulvérisation. Les films obtenus ont été caractérisés par DRX, IR, UV-visible et photoluminescence. A titre d'exemple, un spectre d'émission, analogue à celui observé pour la poudre seule, ainsi qu'une photographie du composite sont présentés en Figure 7. Exemple 6: Lao,85PO4:Tb0115 synthétisé par voie hydrothermale + Polyvinylalcohol (PVA) ;.taux de charge :10% massique environ. Une solution aqueuse de PVA à 50 g/L a été préparée. En parallèle, une suspension de LaPO4:Tb a été obtenue directement après synthèse en autoclave (30 g/L environ). Elle a été placée en pH acide de façon à ce qu'elle soit stable puis elle a été soniquée afin d'avoir des particules désagrégées. Les deux solutions ont été mélangées de façon mécanique (10 mL de PVA + 2 mL de phosphates) et la solution ainsi obtenue a été déposée par banc d'enduction. Le composite a été caractérisé par DRX, IR, UV-visible et photoluminescence. Etude du photovieillissement : Les composites réalisés aux exemples 1, 2, 3 et 5 ont été exposés à un vieillissement accéléré en enceinte sous une longueur d'onde 1>300 nm à 60°C. En parallèle, des films de PVP seule de même épaisseur ont été soumis aux mêmes conditions. L'évolution de leurs spectres IR, UV-visible et Raman a permis de suivre leur photo-oxydation. Les premiers résultats montrent que la présence du luminophore entraîne des cinétiques de photovieillissement différentes de celle de la PVP seule, la 2978.448 24 nature de ces cinétiques dépendant du luminophore : certains ont peu d'effet sur l'apparition des produits de photo-oxydation, d'autres présentent un effet filtre. Exemple 7: Y2.97Al5O12 :Ce0,03 (YAG :Ce) synthétisé par voie 5 solvothermale (synthèse reportée dans [7]) + Polyvinylalcohol (PVA) ; taux de charge : 15 et 30% massique. Le même type de protocole que celui utilisé pour l'exemple 6 a été suivi pour l'incorporation de la poudre dans la solution aqueuse de PVA. Des films d'épaisseurs comprises entre 15 et 20 pm ont été réalisés à l'aide du banc 10 d'enduction. La taille moyenne et le potentiel zêta des particules YAG :Ce3+ obtenues par cette synthèse solvothermale sous la forme d'une poudre étuvée à 80°C, puis dispersée à 0.5 g/L, dans l'eau ajustée à pH 4 par ajout de quelques gouttes d'acide chlorhydrique concentré ont été déterminés (voir Figures 8 15 et 9). Taille moyenne = 30 nm, PDI (indice de polydispersité)= 0,216 Potentiel zêta _ +32mV. La Figure 10 présente des clichés MET du matériau obtenu et mettant en évidence sa grande homogénéité. 20 [1]M. Henry, J. P. Jolivet, J. Livage, in Ultrastructure Processing of Advanced Mater/ais, (Eds: D. R. Uhlmann, D. R. Ulrich), John Wiley & Sons, New York 1992, 23. [2]J. Livage, M. Henry, C. Sanchez, Prog. Solid State Chem. 1988, 18, 259. [3]A. Potdevin, G. Chadeyron, D. Boyer, R. Mahiou, J. Non-Cryst. Solids 25 2006, 352, 2510 [4]S. Lepoutre, D. Boyer, A. Potdevin, M. Dubois, V. Briois, R. Mahiou, J. Solid State Chem. 2007, 180, 3049 [5]D. Boyer, G. Bertrand-Chadeyron, R. Mahiou, A. Brioude, J. Mugnier, Opt. Mater. 2003, 24, 35. 30 [6]E. Pinel, P. Boutinaud, G. Bertrand, C. Caperaa, J. Cellier, R. Mahiou, J. Alloys Compd. 2004, 374, 202. [7]M. Nyman, L. E. Shea-Rohwer, J. E. Martin, P. Provencio, Chem. Mater. 2009, 21, 1536. [8]H. Yang, L. Yuan, G. Zhu, A. Yu, H. Xu, Mater. Lett. 2009, 63, 2271 [9]R. Kasuya, T. Isobe, H. Kuma, J. Alloys Compd. 2006, 408, 820. [10]L. Pan, X. Qin, D. Li, J. Zhang, J. Rare Earth 2008, 26, 674. [11]Y. Zhou, ]. Lin, M. Yu, S. Wang, H. Zhang, Mater. Lett. 2002, 56, 628. [12]S. Lemanceau, G. Bertrand-Chadeyron, R. Mahiou, M. EI-Ghozzi, J. C. Cousseins, P. Confiant, R. N. Vannier, J. Solid State Chem. 1999, 148, 229. [13]A. S. Mukasyan, P. Epstein, P. Dinka, Proceedings of the Combustion Institute 2007, 31, 1789. [14]5. Ramanathan, M. B. Kakade, S. K. Roy, K. K. Kutty, Ceram. Int. 2003, 29, 477. [15]N. Pradal, A. Potdevin, G. Chadeyron, R. Mahiou, Mater. Res. Bull. 2011, 46, 563.15

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1 - Matériau composite constitué d'une matière polymérique dans laquelle sont réparties des particules fluorescentes inorganiques à base d'au moins une terre rare choisie parmi Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, et Y, de diamètre équivalent moyen appartenant à la gamme allant de 2 nm à 2 micromètres caractérisé en ce que : - les particules fluorescentes ont au moins une de leurs bandes d'absorption qui appartiennent à la gamme allant de 320 à 480 nm, - le matériau est exempt de tensio-actif et de solvant ou diluant organique, - le matériau est exempt d'agent dispersant organique, le polymère ne contient pas de fonction phosphonate, ni de fonction acide phosphonique, le matériau est exempt d'apatite.
2. 2 - Matériau composite selon la revendication 1 caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont réparties de manière homogène dans la matière polymérique.
3. 3 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il ne comprend pas d'agent luminescent purement 20 organique.
4. 4 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont des particules d'aluminates, de borates, de phosphates ou de titanates d'au moins une terre rare ou des particules de fluorure d'au moins une terre rare. 25
5. 5 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une des bandes d'absorption des particules fluorescentes inclut le domaine 320-480 nm des diodes UV et bleues.
6. 6 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un film libre souple et 30 flexible.
7. 7 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont monodisperses, c'est àdire qu'elles présentent une distribution de diamètres équivalents très étroite autour du diamètre équivalent moyen, de sorte qu'au moins 50%, de préférence au moins 80% des particules ont leur taille qui correspond au diamètre équivalent moyen ± 20% pour les diamètres équivalents moyens compris entre 2 et 200 nm, ± 10% pour les diamètres équivalents moyens appartenant à la gamme allant de 200 nm à 2 dam.
8. 8 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière polymère est choisie parmi les polymères Styréniques, Vinyliques, Acryliques, Acrylonitrile méthylméthacrylates, Cellulosiques, Fluorés, les Copolymères éthylène-acétate de vinyle, les Copolymères éthylène-alcool vinyliques, les Méthylméthacrylate butadiène styrène, les Méthylcelluloses, les Polyamides, les Polyamide-imides, les Polyesters notamment les Polyesters saturés et insaturés, les Polycarbonates, Polyoléfines, Polyesters carbonate, Polyéthercétones, Polynaphtalates d'éthylène, Polyéthersulfones, Polycétones, Polyacétals, Polyvinylpyrrolidones, Polyéthers aromatiques, Époxydes, Aminoplastes, Phénoplastes, Polyuréthanes et Polyvinylacétate. A titre d'exemple plus spécifique, on peut citer le polyéthylène (PE), le copolymère éthylène-vinyl acétate (EVA), le copolymère chlorure de vinyl -vinyl acétate, le polypropylène (PP), les polymère à base de vinyle tels que le poly(cholrure de vinyle) (PVC), poly(vinyl butyral) (PVB), poly(vinyl alcool) (PVA), poly(cholrure de vinylidene) (PVdC), poly(vinyl acétate) (PVAc), poly(vinyl formai) (PVF) ; les polymère à base de polystyrène tels que le polystyrène (PS), styrene-acrylonitrile copolymères (AS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymères (ABS) ; les polymères à base d'acrylique tels que le poly(méthyl méthacrylate) (PMMA), MMA-styrène copolymère ; les polycarbonate (PC) ; les celluloses tels que l'éthyl cellulose (EC), cellulose acétate (CA), propyl cellulose (CP), cellulose acétate butyrate (CAB), cellulose nitrate (CM) ; les polymère fluorés tels que le polychlorofluoroéthylène (PCTFE), polytetrafluoroéthylène (PTFE), Tetrafluoroéthylène, hexafluoroéthylène copolymères (FEP), poly(vinylidène fluorure) (PVdF) ; les polymère à base d'uréthane (PU) ; les nylons tels que les nylons de type 6, type 66, type 610et type 11], les polyesters (alkyl), le polyéthylène terephthalate (PET), polybutylène térephthalate (PBT), polycyclohexane térephthalate (PCT),les résines phénoliques de type novolac, les résines thermodurcissables du type reso, les résines de type urée, mélamine, époxy et analogues, et les résines naturelles.
9. 9 - Matériau composite selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont des particules : - d'aluminates choisis parmi : - (Yl_x_zLnx)3(All_yGay)5O12 :RE3z3+, avec Ln=Lu, La, Gd, Tb, RE=Nd, Pr, Tb ou 10 Eu ; 0<x<0,3 ; 0<z<0,3 et 0<y<i, - (Y1_x_zLnz)3(All_yGay)5O12:Ce3x3+, avec Ln=Lu, La, Gd, Tb et 0<x<0,01 ou x>0,01 ; 0<z<0,0825, 0,0825<z<0,165 ou z>0,165 et 0<y<1, - (Y1_x)3AI5O12 :Ce3x3+, avec 0<x<0,05 et x>0,05 - (Y1_x_zREz)3(All_yGay)5O12 :Ce3x3+, avec RE=Eu ou Pr ; 0<x<0,01 ou x>0,01 ; 15 0<z<0,05 ou z>0,05, et 0<y<1, - Bai-xMgAl10O17 :Eux2+ avec 0<x0,20, ou - de titanates CaTil_x_yO3 :xPr3+, yBi3+ avec 0<x<0,05 et 0<y<0,05, ou - de phosphates choisis parmi Ln1_xPO4 :x RE3+ ou Ln1_x P5O14 :xRE3+ avec Ln= La, Gd, Y, Lu et RE=Tb, Ce ou Eu et 0<x<0,3, ou 20 - de borates choisis parmi Ln1_xBO3 :xRE3+ ou Ln3(1_x)BO6 :xRE3+avec Ln= La, Gd, Y, Lu et RE=Tb, Ce ou Eu et 0<x<0,3, ou - de fluorures absorbant dans la gamme souhaitée, on peut citer : j3NaY1_x_ yF4 : xYb3+,yEr3+avec 0<x<0,3 et 1<x/y<3. - Procédé de préparation d'un matériau composite selon l'une des 25 revendications précédentes caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont mélangées au polymère et le mélange est mis en forme. 11 - Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que la mise en forme est réalisée à partir d'une solution aqueuse ou alcoolique contenant le polymère et les particules fluorescentes en suspension. 30 12 - Procédé selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce qu'un mélange des particules fluorescentes sous la forme d'une poudre ou d'une suspension avec un polymère sous forme liquide ou en solution est mis enforme, de préférence grâce à la techniques par banc d'enduction, pulvérisation (en anglais « spray »), dépôt par trempage (en anglais « dipcoating ») ou dépôt à la tournette (en anglais « spin-coating »). 13 - Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'un mélange des particules sous la forme d'une poudre avec un polymère sous la forme d'une poudre est mis en forme, de préférence grâce à la technique par thermoformage ou thermolaquage. 14 - Procédé selon l'une des revendications 10 à 13 caractérisé en ce que les particules fluorescentes sont préparées par voie sol-gel, voie solvothermale, synthèse par combustion ou co-précipitation, les voies sol-gel et solvothermale étant préférée. - Procédé selon l'une des revendications 10 à 14 caractérisé en ce que les particules fluorescentes, avant leur incorporation dans le polymère, ont une taille moyenne en nombre de 2 nm à 2 micromètres, et 15 préférentiellement de 5 à 500 nm, voire de 20 à 200 nm. 16 - Procédé selon l'une des revendications 10 à 15 caractérisé en ce que les particules fluorescentes, avant leur incorporation dans le polymère, présente un potentiel zêta supérieur ou égal à 20 mV, et préférentiellement, supérieur ou égal à 30 mV. 17 - Utilisation d'un matériau selon l'une des revendications 1 à 9 pour réaliser un dispositif d'éclairage, notamment de type dispositif d'éclairage à base de DELs bleue ou UV.