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美日合作研发便携式高强度紫外线设备 可消灭车上的新冠病毒

来源:网络 时间:2020-06-29 编辑:佚名
美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State)、明尼苏达大学双城分校(the University of Minnesota)和两家日本大学的研究人员表示,一种个人手持式设备可以通过发射高强度紫外线,消灭新型冠状病毒,达到消毒的目的。

  美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State)、明尼苏达大学双城分校(the University of Minnesota)和两家日本大学的研究人员表示,一种个人手持式设备可以通过发射高强度紫外线,消灭新型冠状病毒,达到消毒的目的。  

  (图片来源:宾夕法尼亚州立大学)

  一般而言,有两种常用的消毒和消灭细菌与病毒的方法:利用化学药品或者照射紫外线。紫外线的辐射范围为200至300纳米,可以摧毁病毒,让病毒无法繁殖和感染他人。在目前COVID-19疫情期间,就需要广泛采用此种高效的紫外线法,不过需要紫外线辐射源能够发射出高强度的紫外线光才能达到目的。虽然目前也确实存在能够发射高强度紫外线光的设备,但是紫外线辐射光源通常是昂贵的含汞气体放电灯,功率要求高、寿命相对较短,而且体积庞大。

  对此,解决方案就是研发高性能紫外线发光二极管(UV LED),此种二极管需要更加便于携带、持久耐用、节能并环保。但是,由于电极材料也必须对紫外线光透明,所以,对此种LED灯施加电流让其发出紫外线光会很复杂。

  宾夕法尼亚州立大学材料科学、物理系兼化学系副教授Roman Engel-Herbert表示:“必须确保有足够量的紫外线来杀死所有病毒。这意味着需要一个高性能LED灯,发射出高强度的紫外线,不过,目前使用的透明电极材料限制了此种LED灯的研发。”

  不过,找到能够让显示屏、智能手机和LED照明在可见光光谱范围内工作的透明电极材料尚且是一个长期未解决的问题,对于在紫外线光谱范围内工作而言,挑战就更大了。

  宾夕法尼亚州立大学材料科学和工程系博士研究生Joseph Roth表示:“目前,没有找到良好的解决方案实现对紫外线透明的电极。现在用于可见光应用的材料会吸收紫外线,因此,就对紫外线透明的导电材料而言,根本就没有好的材料选择。”

  找到具备正确成分的新材料是提高UV LED性能的关键。宾夕法尼亚州立大学的研究小组与明尼苏达大学材料理论家合作,很早就认识到该问题的解决方法可能就是最近新发现的透明导体。当理论预测发现了这种材料是铌酸锶材料,研究人员就与日本合作伙伴联系,获得了铌酸锶薄膜,并立即测试了其作为UV透明导体的性能。虽然此类薄膜符合理论预测,但研究人员需要利用一种沉积法,以可扩展的方式将此类薄膜集成至LED灯。

  Roth表示:“我们立即尝试采用工业中广泛采用的一种标准薄膜生长技术——溅射法,来培育此种薄膜,最终成功了。” 这是技术成熟的关键一步,能够让此种新材料以低成本、高质量地方式集成至UV LED中。

  Roth解释表示:“尽管我们研发UV透明导体的最初动机是为水消毒找到一种经济的解决方案,我们现在意识到,这一突破性发现可能会让分布在建筑物暖通空调气溶胶中的COVID-19病毒失活。”其他能够应用此种病毒消毒设备的场所包括剧场、运动场和公共交通工具如公交车、地铁、飞机等人口密集的场所。

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