它目前一些问题是效率比较高的材料用镉,镉是有毒的金属。我们郭教授的工作就是合成无毒的量子点材料,就是氧化锌量子点。右边这张图,是用量子点做成的LED的结构,包括薄膜式的,可以用蓝光激发量子点得到各种各样的光谱。中间的图是合成量子点的设备,用微波加热,然后做化学合成。左下方的这张图,是量子点的一个结构,它中间有一个核,外面是壳层,这可以改变,发出不同颜色的光。左上角是我们郭教授做的几种量子点材料,在紫外光的照射下,发射出七彩光。他们发了很多好文章。这个研究进展比较快,后续会把它做成一种模拟太阳光谱的光源。
张善端副教授的成果
张善端:接下来由我来介绍一下大功率紫外LED光固化态系统,我们韩秋漪博士会给大家做一个演示。这个成果解决了什么问题呢?我们解决了大功率LED的散热问题,获得了极强的紫外光,可用于5秒以内快速固化油漆。
光固化需要很强的紫外光,灯的功率成千上万瓦。如果使用传统的气体放电光源,辐射效率低,灯的温度高达几百度,在易燃易爆的气氛下可能引起安全问题。紫外LED是冷光源,没有易燃问题,但在功率密度很高的情况下,怎么解决散热问题,难度很大。我们使用了很好的导热绝缘材料氮化铝,采用铜板和氮化铝板的结构,解决了大功率带来的传热瓶颈。紫外LED的输入功率密度可达每平方厘米200瓦以上。形象地说,在我们指甲盖大的面积上,封装了功率200瓦的LED芯片。
紫外光固化可用于液晶玻璃板的粘接,彩色印刷油墨的快干,家具油漆和地坪涂料的快速固化。以后在挥发性有机化合物(VOC)的浓度控制方面,国家会做很严格的限制,现有油性的油墨、油漆和涂料就不好用了。紫外光固化由于使用水性材料,没有VOC问题,会越来越重要,因为可以大幅度降低室内空气的污染。
目前我们申报了两项发明专利,更深入的研究和优化也在进行。已经研发出成系列的紫外LED光固化系统样机,功率密度高达每平方厘米200瓦以上,系统总功率从几百瓦到20千瓦都可以做到。成果正在产业化,合作企业今年1-8月份产值已有6000多万元。我们的成果参加了今年的工博会。
这里面有几张图,有功率比较小的系统,是便捷式的,象我们现场的2台便携式样机,一个波长是365纳米,一个波长是385纳米的。这张图片就是功率非常大的系统,有14千瓦,在高速印刷设备上使用。
我们的合作企业还研发出一种新型的油漆,可以涂在纸张上面,光固化后的胶层硬度大、韧性好,还防潮、防霉。这种胶层的特性我们待会儿可以演示一下,可以拿硬币在上面刮,是没有刮痕的。胶层处理得更好一些,硬度达到莫氏6级以上,硬币划上去后留下的痕迹是铁原子,用橡皮擦一擦就干净了,胶层没有任何损伤。紫外光固化还可以用在光纤外包层的固化上,原来的气体放电灯需要12千瓦的电,现在只需要800瓦就够了,节能90%以上。
我们韩博士给大家演示一下。她准备在一块环保的木板,秸秆板上涂上坚固的胶层,做好后胶层可以用硬币刮。秸秆板是把稻秆或麦秆打碎,跟胶搅拌后热压制成的。这种板的表面很差,跟木板的平整表面没法比。一般的油漆有13道工序,5道工序打底,5道工序上底漆,3道工序上面漆,复杂、耗时、不环保。利用我们的合作伙伴研发出的新型油漆,用两道工序就可以了,先上一道光固化底漆,再上一道光固化面漆,就可以达到非常好的效果,把一块烂木板变成了好木板,这就是油漆与大功率LED光固化系统相配合的结果。
在秸秆处理方面,我们已经申报了专利,有技术储备,以后会有比较大的推进。目标就是要把秸秆变成秸秆木材,充分利用资源,保护环境,帮助解决全国的秸秆焚烧问题。