LED燈比普通燈泡節(jié)省高達(dá)80%的能源，壽命是節(jié)能燈的五倍左右。因此，它們越來越頻繁地被當(dāng)做光源來使用。然而，當(dāng)前的制造工藝要么太昂貴，要么會(huì)導(dǎo)致LED燈壽命減短。但是白光LED仍有改善空間，佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)(FAU)研究人員現(xiàn)已開發(fā)出一種新的、不尋常的制造方法：他們的LED燈大部分是由熒光蛋白制作而成。
LED燈是我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分，無論是在家里、路燈，還是交通信號燈和顯示屏。它們有很多優(yōu)點(diǎn)，如使用壽命長、 高效節(jié)能、 環(huán)保等。然而，制造白光LED是極其復(fù)雜的。
發(fā)現(xiàn)完美結(jié)合
目前的研究主要有兩種方式，未來都可以用來制造白光LED。但它們各有其不足之處。第一種方法，磷或稀土元素等無機(jī)材料的薄層被應(yīng)用于藍(lán)光LED。這種方法制造的LED燈使用壽命長，擁有最佳強(qiáng)度的發(fā)光。然而，由于使用了稀土元素且制造過程復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本極高，是不可持續(xù)的。另一種方法是使用有機(jī)發(fā)光二極管(LED)，讓幾種有機(jī)半導(dǎo)體層被夾在兩個(gè)電極之間。與無機(jī)材料相比，這種LED燈性能較低、壽命較短。因此，最佳的解決方案就是將這兩種方法結(jié)合起來，各取其長。
FAU研究人員現(xiàn)已成功發(fā)現(xiàn)這種結(jié)合--將嵌入橡膠類材料的熒光蛋白應(yīng)用于LED中。來自FAU先進(jìn)材料集群(EAM)的Rubén D. Costa博士和他的同事Uwe Sonnewald博士共同研究這項(xiàng)發(fā)明。
凝膠床上的蛋白質(zhì)
Rubén D. Costa博士解釋道，熒光蛋白結(jié)合所需要的元素。它們非常環(huán)保，且制造成本低。此外，蛋白質(zhì)允許顏色設(shè)置--彩色或白色--都很容易控制。然而，有一個(gè)障礙就是：蛋白質(zhì)只在含水緩沖溶液中才能保持穩(wěn)定，這就意味著使用標(biāo)準(zhǔn)的涂層工藝流程是不大可能的。研究人員強(qiáng)調(diào)，還必須確保蛋白質(zhì)在各種環(huán)境條件下穩(wěn)定工作，比如較高溫度或濕度條件下。
他們的解決方案是開發(fā)一種新的涂層技術(shù)。凝膠中內(nèi)嵌式的蛋白質(zhì)由濃縮水蛋白溶液和一種高分子化合物構(gòu)成。這種高分子結(jié)合水蛋白溶液，從而形成一種凝膠狀網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)確保保留必要的水分。然后，將這種凝膠置于真空中干燥，把它變成一種類似橡膠的材料，這樣即可適用于多層涂層的發(fā)光二極管并保護(hù)蛋白質(zhì)不受外部因素的影響。
Rubén D. Costa博士興奮地解釋道：“使用這種方法，我們可以采用一種既環(huán)保又廉價(jià)的制造工藝來做出持久、高效的白光LED。這是未來LED發(fā)展的一大創(chuàng)舉?！?/p>
出色的研究
FAU先進(jìn)材料集群大約有200名研究人員正在開發(fā)新材料。九大學(xué)科的研究人員正在研究90多個(gè)項(xiàng)目每個(gè)階段的過程鏈，從基本分子到成品材料。這九大學(xué)科包括應(yīng)用數(shù)學(xué)、化學(xué)和生物工程、化學(xué)、電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械工程、物理學(xué)和材料科學(xué)。
FAU于2010年建立EFI(Emerging Fields Initiative)，旨在于早期階段確定優(yōu)秀的跨學(xué)科研究項(xiàng)目，給他們提供非官僚主義的資金支持。經(jīng)過前兩輪的應(yīng)用之后，到目前為止共有18個(gè)EFI項(xiàng)目獲得共計(jì)1200萬歐元的資金資助。
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