【完整版】复旦大学先进照明科研成果发布会
摘要: 在10月18日复旦大学光源与照明工程系建系三十周年庆典即将来临之际,复旦大学先进照明科研成果的发布会于10月15日在复旦大学光学楼302教室召开……
最左边的是一号机型,它有一个加湿的功能。雾霾多发生在冬天,冬天使用暖气,空气湿度不是很高,自己在家里也会买一个独立的加湿器。这个有一个加湿器的功能,同时我们把它的集尘板去掉,尘埃也不会聚集在里面,尘埃带电后会通过静电吸附沉到地板或者其他表面上,这是一号机型。
二号机型考虑到很多家庭是空间比较有限的,我们可以做一个把它紧凑一点的,后面有一个简易可拆卸的板,维护起来很简单,清洗也比较容易,只要清洗一下可以反复使用。后面,维护是没有什么成本的。
现在正在开发的一个三号机型,就是我们要做到的是可以达到医疗级应用要求的产品,比如说我们放到医院的手术室里面,放到病房里面去,可以达到这个级别。不一定我们的机器放到病房里面去,但我们可以做到这个水平,还可以放到超净间里面去,三号机型可以做到。这边我们给的一个图片,图片比较直观,看到等离子的发生,右边是一个静止状态的,但是我们给它放电,没有处在工作状态;左边是一个旋转的状态,看到一个非常均匀的等离子的发生。我们看到这里面,发光是很强的,我是用单反相机设十秒曝光时间拍出来的,实际上没有这么强,曝光时间长了看起来比较强。
刚刚说的应用方面,还有一些比较基础的前沿技术研究。包括OLED电极处理以及界面的处理。OLED的结构就是一个三明治的结构,里面夹有很多层,每一层都有两个界面。现在OLED普通的,比较实用的,性能比较好一些的器件层数至少是七八层以上,多的十几层。里面有好多界面要处理,界面处理不好,就导致载流子输运的不通畅,要求加很高的电压,电压越高,我们的器件效率就越低,同时电压越高,我们的器件寿命就越短。所以我们目前首先从透明电极表面功函数提升开始做起,来调配电极与内层界面的匹配,匹配度越高,器件工作电压就越低,这是第一步工作,后面每一层界面,都需要做表面处理,使之重新互联,整个界面可以把一些无序的分子结构,编制在一个网上,分子和分子之间,电荷传输就变得非常通常,这是一层内部的。层与层之间的互联也可以增加电荷的传输,每一层没有互联的话,载流子的输运是通过的一种隧穿效应实现的,如果有一个化学键把界面两侧的分子连接起来,这个化学键就会成为载流子流动的桥梁,电流传输起来就通畅了,这是我们目前在做的部分工作。后面还会做的对界面的进一步功能化,赋予它更多的功能,保持原有的功能下,赋予更多的功能,赋予一些新的特性,进一步优化它整个器件的性能。
所以我们到最后,我们要达到的一个目标就是降低器件的驱动电压,来提高它的效率,同时我们的器件界面处理,使之结合牢靠,加上封装技术的改良,可以适当的延长器件寿命,这个工作偏基础方面的研究,所以我们的研发资金来源主要是在国家自然基金,成果主要是文章发表,申请一些专利,更多的是培养人才这方面,做一些工作。我们实验室的主要的两个研究的方向,为大家介绍这么多。
主持人:区老师的基础研究成果丰富,发表了很多高水平的文章,SCI一区的文章有1篇,二区的文章10多篇,往后做可以把成果产业化。
郭睿倩教授研究进展
张善端:郭睿倩教授要上课,不能参加今天的发布会,我把她做的量子点的研究进展介绍给大家。
量子点广泛地被称为下一代的发光材料。它的特点就是尺寸很小,在纳米级别;且发光颜色可调,当颗粒小的时候它发蓝光,颗粒大的时候发红光。这有一个非常大的好处,如果我把可见光波段每隔5到10纳米,做出一种量子点材料,把它们拼在一起的话,我可以获得任意的光谱,比如模拟太阳光谱,不同时间的天空光谱,从早晨到晚上都可以模拟出来。这实际上是一个非常好的发光材料。
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。
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