疫情突如其來，一些平常不被關(guān)注的垂直品類迅速走紅?？谡帧⒆o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，全社會增進了健康意識，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手段，也因為疫情而悄悄加快成長步伐。
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，紫外殺菌應(yīng)用層面面臨哪些困惑？針對這些問題，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。
非典時期，中國疾病預(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，從而達到對細菌和病毒的滅活。
據(jù)了解，相比化學殺菌消毒，紫外線的優(yōu)勢是殺菌效率高，滅活一般在幾秒內(nèi)完成，而且不產(chǎn)生其它化學污染物。正因為操作方便，可適用于所有空間，紫外殺菌燈在各大電商平臺成為搶手貨。在一線醫(yī)療衛(wèi)生機構(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?shù)蒯t(yī)療機構(gòu)對紫外燈具需求較大。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士的日常消毒工作，讓護士們留出更多時間照顧病人。
不僅是在醫(yī)院，紫外殺菌燈還可對微生物進行滅活。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空氣中漂浮的細菌進行無害化處理。
深紫外LED，一個可以預(yù)見的新興產(chǎn)業(yè)
紫外線實現(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、照射劑量和時間。即必須是波長280nm以下的UVC波段的深紫外光，對不同的細菌和病毒要滿足一定的照射劑量和時間，否則不能滅活。
據(jù)中國科學院半導體研究所研究員閆建昌介紹，根據(jù)波長劃分，紫外波段可分UVA、UVB、UVC不同波段?！癠VC是波長最短能量最高的一個波段，實際上對于殺菌消毒，真正最有效的就是UVC這個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。由于汞對人類社會和環(huán)境的重大影響，從今年開始，限定汞使用和排放的國際《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。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重要挑戰(zhàn)。而基于氮化鎵寬禁帶半導體材料的深紫外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，僅僅是拇指蓋大小的芯片模組，就可以發(fā)出比汞燈還要強的紫外光。
專家們認為，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，將形成一個巨大的新興產(chǎn)業(yè)。
過去十多年里，我國半導體照明產(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如果實現(xiàn)對汞燈的替代，就意味著在未來十年，深紫外產(chǎn)業(yè)將會發(fā)展成為一個像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、生物探測等民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。此外，紫外光源的應(yīng)用還遠不止殺菌消毒，在生化探測、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)計等優(yōu)點，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、迷你洗衣機內(nèi)置UV殺菌燈、掃地機器人等。
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，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)品還需進一步完善成熟。
閆建昌認為，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?！皣鴥?nèi)現(xiàn)有的用于藍光LED外延的1700臺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)的突破和進步是市場發(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)化與核心器件國產(chǎn)化。
隨著技術(shù)進步、學科交叉、應(yīng)用融合，不斷催生新的應(yīng)用領(lǐng)域，標準也需要不斷完善?！艾F(xiàn)有的紫外標準都是基于傳統(tǒng)汞燈的，目前紫外LED光源迫切需要從測試到應(yīng)用的一系列標準?！遍Z建昌說。
在深紫外殺菌消毒方面，標準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。
記者從國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解到，為填補標準化空白領(lǐng)域，聯(lián)盟標準化委員會發(fā)揮團體標準快速響應(yīng)市場需求的優(yōu)勢，開展了對計量、標準、檢測等方面的調(diào)研，積極布局標準化體系，編寫了《紫外LED標準化體系報告》，啟動了《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)報告》，未來將逐步構(gòu)建匹配UVC LED規(guī)模市場的新的標準化體系。
新冠肺炎疫情普及了大眾對于紫外殺菌消毒的認知，無疑會促進紫外LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前行業(yè)人士對此深信不疑，認為行業(yè)面臨快速發(fā)展的機遇。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結(jié)協(xié)作，才能把這塊“蛋糕”做大。
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