新型纳米材料将取代汞,制造紫外线灯?

发布时间: 2019-07-08    浏览(481)

由挪威科技大学电子系统部门教授Helge Weman和Bjørn-Ove Fimland领导的纳米研究小组成功地用发射紫外线的纳米材料制造发光二极管或LED,这是第一次有人在石墨烯表面制造出紫外线,已经证明这是可能的,这真的令人兴奋。研究人员创造了一种新的电子元件,它有潜力成为一种商业产品。它是无毒的,而且可能比现在的荧光灯更便宜、更稳定、更耐用。如果成功地使二极管更高效、更便宜,很容易想象这种设备将在人们的家中变得司空见惯,这将大大增加市场潜力。


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危险但很有用


虽然保护我们免受过多的太阳紫外线辐射很重要,但紫外线也有非常有用的特性。这特别适用于波长在100-280纳米之间的紫外光,称为UVC光,它对杀灭细菌和病毒的能力特别有用。幸运的是,来自太阳的危险紫外线被臭氧层和氧气困住,无法到达地球。但是制造UVC光是有可能的,它可以用来清洁表面和医院设备,或者净化水和空气。现在的问题是很多紫外线灯都含有汞,联合国2017年生效的《水俣公约》(Minamata Convention)规定了逐步淘汰汞开采、减少汞使用的措施。该公约是以日本一个渔村命名的,上世纪50年代,该渔村居民因工厂排放的汞而中毒。


基于石墨烯


一层石墨烯被放置在玻璃上,形成了研究人员的新二极管衬底,该二极管可以产生紫外线。石墨烯是一种由单层碳原子组成的超强超薄晶体材料,研究人员已经成功地在石墨烯晶格上生长出氮化镓铝纳米线。这一过程是在高温真空室中进行,其中铝和镓原子直接沉积或生长在石墨烯衬底上,具有高精度和氮气等离子体的存在。这个过程被称为分子束外延(MBE),在日本进行,NTNU的研究团队与东京上智大学的Katsumi Kishino教授合作。


有光


生长完样品后,它被运送到NTNU纳米实验室,在那里,研究人员在石墨烯和纳米线上与金和镍进行金属接触,当能量通过石墨烯和纳米线传输时,它们会发出紫外线。石墨烯对所有波长的光都是透明的,纳米线发出的光穿透石墨烯和玻璃,这是令人兴奋能够结合纳米材料和创造功能。


数百万美元的市场


一项分析计算出,从现在到2023年,UVC产品市场将增加60亿挪威克朗,约合7亿美元。对这类产品日益增长的需求,以及汞的逐步淘汰,预计将使市场每年增长近40%。同时获得博士学位,在NTNU的研究中,Høiaas正在CrayoNano工业平台上使用相同的技术,该公司是NTNU纳米研究小组的副产品。


更便宜更省电


UVC发光二极管已经可以取代荧光灯,但克雷奥纳诺的目标是创造出更节能、更便宜的二极管。据该公司称,目前UV led价格昂贵的一个原因是其基材是由昂贵的氮化铝制成,石墨烯制造成本更低,对LED二极管的材料要求更低。


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