疫情突如其來，一些平常不被關(guān)注的垂直品類迅速走紅。口罩、護(hù)目鏡、消毒水等與疫情防控相關(guān)的物資成為搶手貨。經(jīng)此一疫，全社會(huì)增進(jìn)了健康意識(shí)，消毒清潔行業(yè)在保障人民生命健康中的地位無疑獲得提升。其中，紫外線殺菌作為一種消毒防護(hù)手段，也因?yàn)橐咔槎那募涌斐砷L(zhǎng)步伐。
防控疫情，紫外殺菌燈如何發(fā)揮作用，未來紫外殺菌技術(shù)朝著什么方向演進(jìn)，紫外殺菌應(yīng)用層面面臨哪些困惑？針對(duì)這些問題，近日記者采訪了多位專家和業(yè)內(nèi)人士。
戰(zhàn)“疫”：紫外線能有效滅活冠狀病毒
紫外線消毒殺菌是古老而又行之有效的方法。太陽底下曬被子就是最原始的利用紫外線除螨、消毒殺菌。
非典時(shí)期，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所的專家發(fā)現(xiàn)，使用強(qiáng)度大于90μW／cm2的紫外線照射冠狀病毒30分鐘，可以殺滅SARS病毒?！缎滦凸跔畈《靖腥镜姆窝自\療方案（試行第五版）》中指出，新型冠狀病毒對(duì)紫外線敏感。近期研究發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒存在相關(guān)性。因此理論上科學(xué)合理使用紫外線可有效滅活冠狀病毒。
紫外線消毒殺菌的原理就是利用高能量的紫外光打斷DNA雙螺旋鏈，從而達(dá)到對(duì)細(xì)菌和病毒的滅活。
據(jù)了解，相比化學(xué)殺菌消毒，紫外線的優(yōu)勢(shì)是殺菌效率高，滅活一般在幾秒內(nèi)完成，而且不產(chǎn)生其它化學(xué)污染物。正因?yàn)椴僮鞣奖?，可適用于所有空間，紫外殺菌燈在各大電商平臺(tái)成為搶手貨。在一線醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，它也是重要的殺菌消毒設(shè)備。
以此次疫情較重的武漢為例，當(dāng)?shù)蒯t(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)紫外燈具需求較大。為了馳援疫情防控，這些專業(yè)的紫外除菌燈具，不僅能消除醫(yī)院室內(nèi)的病毒，還能在很大程度上減輕護(hù)士的日常消毒工作，讓護(hù)士們留出更多時(shí)間照顧病人。
不僅是在醫(yī)院，紫外殺菌燈還可對(duì)微生物進(jìn)行滅活。家庭可通過安裝紫外線凈水系統(tǒng)凈化用水，配有紫外燈的空氣凈化器可對(duì)空氣中漂浮的細(xì)菌進(jìn)行無害化處理。
深紫外LED，一個(gè)可以預(yù)見的新興產(chǎn)業(yè)
紫外線實(shí)現(xiàn)有效殺菌消毒需要滿足一定要求。但要注意紫外線光源的波長(zhǎng)、照射劑量和時(shí)間。即必須是波長(zhǎng)280nm以下的UVC波段的深紫外光，對(duì)不同的細(xì)菌和病毒要滿足一定的照射劑量和時(shí)間，否則不能滅活。
據(jù)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員閆建昌介紹，根據(jù)波長(zhǎng)劃分，紫外波段可分UVA、UVB、UVC不同波段?！癠VC是波長(zhǎng)最短能量最高的一個(gè)波段，實(shí)際上對(duì)于殺菌消毒，真正最有效的就是UVC這個(gè)被稱為深紫外的波段?！?/span>
目前，在民用和工業(yè)領(lǐng)域消毒殺菌應(yīng)用的深紫外光源大多是汞燈。由于汞對(duì)人類社會(huì)和環(huán)境的重大影響，從今年開始，限定汞使用和排放的國(guó)際《水俁公約》正式生效，傳統(tǒng)的汞燈將限制、禁止生產(chǎn)和使用，并逐步退出市場(chǎng)。開發(fā)出一種全新的環(huán)保、高效紫外光源，成為了擺在人們面前的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。而基于氮化鎵寬禁帶半導(dǎo)體材料的深紫外LED成為這一新應(yīng)用的不二選擇。這一全固態(tài)光源體積小、效率高、壽命長(zhǎng)，僅僅是拇指蓋大小的芯片模組，就可以發(fā)出比汞燈還要強(qiáng)的紫外光。
專家們認(rèn)為，采用深紫外LED替代傳統(tǒng)汞燈，在消毒殺菌的應(yīng)用類似于白光LED替代傳統(tǒng)光源在照明領(lǐng)域的應(yīng)用，將形成一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)。
過去十多年里，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，形成了如今超過8000億元的巨大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。深紫外LED如果實(shí)現(xiàn)對(duì)汞燈的替代，就意味著在未來十年，深紫外產(chǎn)業(yè)將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)像LED照明一樣的新的萬億產(chǎn)業(yè)。
從目前的應(yīng)用來看，深紫外LED在水凈化、空氣凈化、生物探測(cè)等民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。此外，紫外光源的應(yīng)用還遠(yuǎn)不止殺菌消毒，在生化探測(cè)、殺菌醫(yī)療、聚合物固化及工業(yè)光催化等諸多新興領(lǐng)域也有廣闊前景。
基于深紫外巨大的應(yīng)用潛力，閆建昌深信，深紫外LED完全有可能發(fā)展成為一個(gè)不同于LED照明的新興的萬億產(chǎn)業(yè)。由于LED具有小巧便攜、環(huán)保安全、易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，深紫外LED應(yīng)用范疇更容易被拓展到便攜式消毒電子產(chǎn)品中，比如母嬰消毒器、電梯扶手殺菌機(jī)、迷你洗衣機(jī)內(nèi)置UV殺菌燈、掃地機(jī)器人等。
深紫外LED技術(shù)創(chuàng)新仍在路上
盡管前景一片光明，但不可否認(rèn)，深紫外LED目前還處于發(fā)展初期，光功率、光效、壽命等都還不盡人意，UVC-LED這類產(chǎn)品還需進(jìn)一步完善成熟。
閆建昌認(rèn)為，深紫外LED產(chǎn)業(yè)的首要技術(shù)瓶頸在于外延，亟需深紫外專用的MOCVD設(shè)備的支撐?！皣?guó)內(nèi)現(xiàn)有的用于藍(lán)光LED外延的1700臺(tái)MOCVD設(shè)備并不適于深紫外LED?！彼f，深紫外LED在技術(shù)層面仍面臨從核心材料到器件工藝的許多挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的突破和進(jìn)步是市場(chǎng)發(fā)展的根基。
雖然深紫外LED產(chǎn)業(yè)化面臨種種挑戰(zhàn)，但技術(shù)一直在向前進(jìn)步。
去年5月，全球首條年產(chǎn)3000萬顆大功率紫外LED芯片量產(chǎn)生產(chǎn)線便在中科潞安正式投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的LED芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)化與核心器件國(guó)產(chǎn)化。
隨著技術(shù)進(jìn)步、學(xué)科交叉、應(yīng)用融合，不斷催生新的應(yīng)用領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)也需要不斷完善?！艾F(xiàn)有的紫外標(biāo)準(zhǔn)都是基于傳統(tǒng)汞燈的，目前紫外LED光源迫切需要從測(cè)試到應(yīng)用的一系列標(biāo)準(zhǔn)?！遍Z建昌說。
在深紫外殺菌消毒方面，標(biāo)準(zhǔn)化的確面臨著一系列挑戰(zhàn)。比如，紫外汞燈殺菌主要在253.7nm，而UVC LED波長(zhǎng)主要分布在260 - 280nm，這為后續(xù)應(yīng)用的解決方案帶來一系列差異。
記者從國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解到，為填補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)化空白領(lǐng)域，聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)揮團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的優(yōu)勢(shì)，開展了對(duì)計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)等方面的調(diào)研，積極布局標(biāo)準(zhǔn)化體系，編寫了《紫外LED標(biāo)準(zhǔn)化體系報(bào)告》，啟動(dòng)了《紫外LED技術(shù)與應(yīng)用術(shù)語和定義》《紫外LED殺菌消毒技術(shù)報(bào)告》，未來將逐步構(gòu)建匹配UVC LED規(guī)模市場(chǎng)的新的標(biāo)準(zhǔn)化體系。
新冠肺炎疫情普及了大眾對(duì)于紫外殺菌消毒的認(rèn)知，無疑會(huì)促進(jìn)紫外LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前行業(yè)人士對(duì)此深信不疑，認(rèn)為行業(yè)面臨快速發(fā)展的機(jī)遇。未來，深紫外LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，需要上下游各方的團(tuán)結(jié)協(xié)作，才能把這塊“蛋糕”做大。
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