来自 科技 2020-02-14 15:15 的文章

疫情下的产业脉动:深紫外LED,一个可以预见的新兴产业

  新华网北京2月13日电(凌纪伟)疫情突如其来,一些平常不被关注的垂直品类迅速走红。口罩、护目镜、消毒水等与疫情防控相关的物资成为抢手货。经此一疫,全社会增进了健康意识,消毒清洁行业在保障人民生命健康中的地位无疑获得提升。其中,紫外线杀菌作为一种消毒防护手段,也因为疫情而悄悄加快成长步伐。

  防控疫情,紫外杀菌灯如何发挥作用,未来紫外杀菌技术朝着什么方向演进,紫外杀菌应用层面面临哪些困惑?针对这些问题,近日记者采访了多位专家和业内人士。

  战“疫”:紫外线能有效灭活冠状病毒

  紫外线消毒杀菌是古老而又行之有效的方法。太阳底下晒被子就是最原始的利用紫外线除螨、消毒杀菌。

  非典时期,中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的专家发现,使用强度大于90μW/cm2的紫外线照射冠状病毒30分钟,可以杀灭SARS病毒。《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中指出,新型冠状病毒对紫外线敏感。近期研究发现,新型冠状病毒与SARS冠状病毒存在相关性。因此理论上科学合理使用紫外线可有效灭活冠状病毒。

  半导体照明联合创新国家重点实验室主任、中国科学院半导体研究所研究员李晋闽介绍说,紫外线消毒杀菌的原理就是利用高能量的紫外光打断DNA双螺旋链,从而达到对细菌和病毒的灭活。

  据了解,相比化学杀菌消毒,紫外线的优势是杀菌效率高,灭活一般在几秒内完成,而且不产生其它化学污染物。正因为操作方便,可适用于所有空间,紫外杀菌灯在各大电商平台成为抢手货。在一线医疗卫生机构,它也是重要的杀菌消毒设备。

  以此次疫情较重的武汉为例,当地医疗机构对紫外灯具需求较大。为了驰援疫情防控,1月28日,昕诺飞(中国)向武汉火神山医院捐赠930套紫外消毒灯。1月31日,欧司朗中国向武汉市第一、第四、第五医院捐赠500多套紫外除菌灯具。这些专业的紫外除菌灯具,不仅能消除医院室内的病毒,还能在很大程度上减轻护士的日常消毒工作,让护士们留出更多时间照顾病人。

  昕诺飞(中国)向记者表示,不仅是在医院,紫外杀菌灯还可对微生物进行灭活。家庭可通过安装紫外线净水系统净化用水,配有紫外灯的空气净化器可对空气中漂浮的细菌进行无害化处理。

  深紫外LED,一个可以预见的新兴产业

  紫外线实现有效杀菌消毒需要满足一定要求。李晋闽说,要注意紫外线光源的波长、照射剂量和时间。即必须是波长280nm以下的UVC波段的深紫外光,对不同的细菌和病毒要满足一定的照射剂量和时间,否则不能灭活。

  据中国科学院半导体研究所研究员闫建昌介绍,根据波长划分,紫外波段可分UVA、UVB、UVC不同波段。“UVC是波长最短能量最高的一个波段,实际上对于杀菌消毒,真正最有效的就是UVC这个被称为深紫外的波段。”他说。

  目前,在民用和工业领域消毒杀菌应用的深紫外光源大多是汞灯。由于汞对人类社会和环境的重大影响,从今年开始,限定汞使用和排放的国际《水俣公约》正式生效,传统的汞灯将限制、禁止生产和使用,并逐步退出市场。开发出一种全新的环保、高效紫外光源,成为了摆在人们面前的一项重要挑战。而基于氮化镓宽禁带半导体材料的深紫外LED成为这一新应用的不二选择。这一全固态光源体积小、效率高、寿命长,仅仅是拇指盖大小的芯片模组,就可以发出比汞灯还要强的紫外光。

  李晋闽认为,采用深紫外LED替代传统汞灯,在消毒杀菌的应用类似于白光LED替代传统光源在照明领域的应用,将形成一个巨大的新兴产业。

  过去十多年里,我国半导体照明产业蓬勃发展,形成了如今超过8000亿元的巨大产业规模。深紫外LED如果实现对汞灯的替代,就意味着在未来十年,深紫外产业将会发展成为一个像LED照明一样的新的万亿产业。

  “通过这次疫情,人们对紫外深紫外LED会给予高度重视,特别是关注到人们的公共卫生安全,为紫外深紫外LED提供了一个很好的发展机遇。”李晋闽说。

  从目前的应用来看,深紫外LED在水净化、空气净化、生物探测等民用领域应用广泛。此外,紫外光源的应用还远不止杀菌消毒,在生化探测、杀菌医疗、聚合物固化及工业光催化等诸多新兴领域也有广阔前景。

  基于深紫外巨大的应用潜力,闫建昌深信,深紫外LED完全有可能发展成为一个不同于LED照明的新兴的万亿产业。他说,由于LED具有小巧便携、环保安全、易于设计等优点,深紫外LED应用范畴更容易被拓展到便携式消毒电子产品中,比如母婴消毒器、电梯扶手杀菌机、迷你洗衣机内置UV杀菌灯、扫地机器人等。

  深紫外LED技术创新仍在路上

  尽管前景一片光明,但不可否认,深紫外LED目前还处于发展初期,光功率、光效、寿命等都还不尽人意,UVC-LED这类产品还需进一步完善成熟。