LED技術(shù)進(jìn)展一日千里，不看就out了

　? ? ? ? 科技如一支魔筆，輕輕點(diǎn)染生活，未來(lái)隨之而變，世界因之多彩。經(jīng)過近年來(lái)產(chǎn)能過剩的陰霾后，隨著全球LED產(chǎn)業(yè)景氣漸趨復(fù)蘇，小間距LED顯示屏、LED照明等需求大幅成長(zhǎng)，LED業(yè)產(chǎn)能實(shí)力競(jìng)賽再起，技術(shù)創(chuàng)新腳步不停。
　　稀土金屬可用作LED發(fā)光材料
　　日本讀賣新聞(The Yomiuri Shimbun)報(bào)導(dǎo)，日本研究人員、立法者和商業(yè)界都希望可以利用日本海岸附近深海里的稀土金屬來(lái)制作LED產(chǎn)品，并應(yīng)用于2020年的日本奧運(yùn)和殘障奧運(yùn)上。
　　稀土金屬高度集中在日本小笠原群島最東邊的南鳥島(Minami Torishima) 的外海，外海深5000公尺的海床里的稀土預(yù)計(jì)足夠日本使用200年。
　　日本東京大學(xué)教授加藤泰浩(Yasuhiro Kato) 和其研究團(tuán)隊(duì)成功從南鳥島外海里的稀土金屬提取出釔(Yttrium) 和鈰(cerium)來(lái)用作LED發(fā)光材料。
　　幾位自由民主黨議員向政府提案，希望可以將這些LED應(yīng)用于日本奧運(yùn)，而政府也在考慮將該種LED商業(yè)化并用于奧運(yùn)場(chǎng)館以向外賓展現(xiàn)日本豐厚的海洋資源。
　　若能大規(guī)模提煉外海海底的稀土，除了能用于LED發(fā)光材料外，還能廣泛使用于電動(dòng)車、電池和風(fēng)能，然而現(xiàn)階段因?yàn)樯詈Ｗ鳂I(yè)不易，能提取的稀土金屬仍有限。
　　目前有一項(xiàng)技術(shù)是將壓縮空氣管放置海床上，并利用浮力原理抽出稀土金屬。一同投入這項(xiàng)技術(shù)的公司、機(jī)構(gòu)大約有30家，包含豐田汽車、三井造船和東京大學(xué)等。他組成一個(gè)聯(lián)盟，極力向日本政府申請(qǐng)計(jì)劃資金，以投入大量稀土金屬提煉技術(shù)的研究。
　　稀土金礦可用于航空和照明
　　近日，有報(bào)道稱美國(guó)科學(xué)家從煤炭中提取出接近純粹的稀土精礦，而這種稀土精礦可用于航空和照明，這種稀土精礦包含著有超過80%的稀土元素，具體的情況怎么樣呢？
　　美國(guó)肯塔基大學(xué)的科學(xué)家成功從煤炭中提取出接近純粹的稀土精礦，所采用的是具有環(huán)保意識(shí)和成本效益的方法。
　　首席研究員兼礦業(yè)工程教授Rick Honaker表示，該提取工藝成功采收出超過80%的給料中存在的稀土元素。從干燥的整塊來(lái)看，精礦包含超過80%的稀土元素，以及超過98%的稀土氧化物。此外，常用于國(guó)防、高新技術(shù)和可再生能源領(lǐng)域的釹和釔在整個(gè)精礦中占比超過45%。同時(shí)，通過這一新的采收工藝，有效將鈧與其他元素分離。該稀土元素常用于航空和照明領(lǐng)域，可以濃縮為單獨(dú)產(chǎn)品。
　　能發(fā)光的植物，或替代路燈和室內(nèi)照明
　　根據(jù)網(wǎng)易科技報(bào)道，未來(lái)的道路可能將由發(fā)光的樹木而不是路燈照亮，麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)創(chuàng)造出了具有生物發(fā)光能力的植物。研究人員將特殊的納米粒子注入到豆瓣菜的葉子中，結(jié)果讓這株植物在接下來(lái)的近4個(gè)小時(shí)里持續(xù)散發(fā)著微光。
　　為了創(chuàng)造出發(fā)光的植物，麻省理工學(xué)院的工程師們使用了一種名為熒光素酶的生物酶。熒光素酶能夠?qū)晒馑胤肿赢a(chǎn)生作用，導(dǎo)致其發(fā)光。另外一種名為輔酶A的分子會(huì)通過消除一種抑制熒光素酶活性的反應(yīng)副產(chǎn)物，給這一發(fā)光過程提供幫助。
　　麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)將這些化學(xué)成分裝載到不同的納米載體上。納米粒子幫助生物酶到達(dá)植物的正確位置，同時(shí)也會(huì)阻止生物酶形成一種對(duì)植物來(lái)說(shuō)有毒的濃聚物。最終豆瓣菜植物能夠像臺(tái)燈一樣發(fā)出了光亮。
　　研究人員認(rèn)為通過進(jìn)一步的調(diào)整，這項(xiàng)技術(shù)也能夠獲得足夠的亮度為工作場(chǎng)所甚至是一整條街道提供照明，同樣也能夠用于低強(qiáng)度的室內(nèi)照明。麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系教授Michael Strano稱：“我們希望能夠讓植物作為一種臺(tái)燈使用，而且這樣的臺(tái)燈不需要插電。燈光最終將源于植物本身產(chǎn)生的能量?！?br/> 　　他補(bǔ)充道：“我們的研究為新型路燈和室內(nèi)照明打開了新的大門，這種燈光完全來(lái)自于特殊處理的植物。熒光素酶構(gòu)成的氧化酶在許多生物發(fā)光植物體內(nèi)都存在?！蔽灮鹣x能夠通過一種化學(xué)反應(yīng)發(fā)出光亮，在這一過程中熒光素被熒光素酶轉(zhuǎn)變成氧化熒光素。這一反應(yīng)過程是非常高效的，這意味著幾乎所有參與反應(yīng)的能量都快速轉(zhuǎn)變成了光亮。
　　照明的損耗占到了全世界能源消耗的20%左右，因此使用發(fā)光植物取代照明能夠明顯降低二氧化碳的排放。最初研究人員在進(jìn)行這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，只能夠讓植物發(fā)光大約45分鐘，現(xiàn)在已經(jīng)提升到了3.5小時(shí)。一株10厘米高的豆瓣菜幼苗產(chǎn)生的光亮目前只有正常閱讀所需亮度的千分之一，但是它仍然能夠照亮?xí)?yè)上的字。
　　麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，通過進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)物質(zhì)的濃度和釋放速度，能夠提高植物發(fā)出的光亮和持續(xù)時(shí)間。對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)希望研發(fā)一種方式將納米粒子印刷或者噴射到植物的葉子上，從而把樹木或者其它大型植物變成光源。
　　研究人員也證實(shí)，他們能夠通過添加攜帶了一種熒光素酶抑制劑的納米粒子之后，關(guān)掉植物的發(fā)光能力。這就使他們有可能最終創(chuàng)造出一種能夠?qū)﹃?yáng)光等環(huán)境條件作出反應(yīng)并關(guān)閉發(fā)光功能的植物。
　　海拉研發(fā)高清照明系統(tǒng)，助力自動(dòng)駕駛車載通信
　　據(jù)外媒報(bào)道，2017年5月，interACT項(xiàng)目啟動(dòng)，該國(guó)際新研發(fā)項(xiàng)目獲得了歐盟的資金支持。未來(lái)三年內(nèi)，海拉與其項(xiàng)目伙伴方將研究如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛車輛與行人、騎行者(cyclists)及其他駕駛員等非自動(dòng)駕駛道路使用者間的通信。
　　當(dāng)談及車輛與人類間通信時(shí)，照明發(fā)揮了重要的作用。海拉研發(fā)照明與創(chuàng)新部(Development Lighting & Innovation)副總裁Michael Kleinkes表示：“然而，如今車輛內(nèi)外部照明設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能替代目光接觸(eye contact)、手勢(shì)及語(yǔ)言。為此，公司想要研發(fā)一款新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上述功能。”
　　首先，研究人員要規(guī)定需要進(jìn)行通信的場(chǎng)景。然后，他們要研究實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)成果的最佳方案，不論是采用投影還是符號(hào)亦或是顏色。Kleinkes表示：“務(wù)必要使車載通信始終處于順暢運(yùn)作的狀態(tài)?！焙＠€將創(chuàng)建一款原型車，再將照明模塊嵌入到車輛內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)該目的，該項(xiàng)合作方將涉足并涵蓋整條增值鏈。
　　研發(fā)工作是海拉DNA(HELLA DNA)的重要組成部分，其關(guān)注點(diǎn)在于汽車行業(yè)核心市場(chǎng)趨勢(shì)所涉及的新技術(shù)，例如：自動(dòng)駕駛、互聯(lián)及數(shù)字化、能效與電氣化及工業(yè)化。公司正在研發(fā)高清照明系統(tǒng)方面，該系統(tǒng)的重要性正在逐步凸顯。未來(lái)，照明設(shè)備還將擁有其他附加功能。
　　大學(xué)生發(fā)明量子點(diǎn)光電材料
?　　根據(jù)南京日?qǐng)?bào)報(bào)道，新型的量子點(diǎn)顯示屏技術(shù)可以讓電子屏幕的色彩更自然、真實(shí)，但一直被國(guó)外公司壟斷。南京理工大學(xué)學(xué)生不久前發(fā)明了一種新型的光電材料，可以用在量子點(diǎn)顯示屏技術(shù)上，打破了國(guó)外公司壟斷。在上月揭曉的第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽上，該項(xiàng)目獲得了特等獎(jiǎng)。
　　目前顯示行業(yè)正處于向第三代高清柔性顯示的變革時(shí)期，新型顯示屏主要有OLED屏(有機(jī)顯示屏)和QLED屏(量子點(diǎn)顯示屏)兩種。然而，當(dāng)前的OLED屏和QLED屏基本被韓國(guó)的三星和LG公司壟斷，甚至連蘋果公司新發(fā)布的iPhone8系列以及iPhone X也要受制于三星對(duì)OLED屏的供貨。
　　較于OLED屏，QLED屏顯示效果更好，主要應(yīng)用在電腦、電視等大屏顯示上。QLED屏中的Q指的就是量子點(diǎn)(Quantum Dots)，是一些肉眼無(wú)法看到的、極其微小的納米顆粒，因其優(yōu)良的光電性能，可應(yīng)用于LED顯示屏作為發(fā)光層材料。
　　目前發(fā)展最成熟的量子點(diǎn)為鎘基量子點(diǎn)，但是由于鎘元素對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，已經(jīng)被歐盟禁用，此外還存在制備工藝復(fù)雜等問題。
　　“我們的作品主要是針對(duì)鎘基量子點(diǎn)存在的問題所提出了一種新型量子點(diǎn)——全無(wú)機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)。這種量子點(diǎn)不僅制備工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化大批量生產(chǎn)，而且顯示效果更加出色。”量子點(diǎn)團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、南理工錢學(xué)森學(xué)院2014級(jí)材料化工類專業(yè)本科生陳嘉偉介紹說(shuō)。
　　量子點(diǎn)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)的量子點(diǎn)材料，由于其優(yōu)異的光電性能和高兼容性，有廣闊的應(yīng)用前景，不僅可以用于新型顯示領(lǐng)域，還可以用于特殊照明領(lǐng)域，如醫(yī)療照明、植物照明?！澳壳笆忻嫔弦壕э@示屏的色域僅為NTSC(美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))的70%，顏色會(huì)出現(xiàn)失真，而我們的顯示屏色域遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市場(chǎng)主流液晶顯示屏，顯示效果更出色?！标惣蝹フf(shuō)。
　　全球最大的顯示技術(shù)研發(fā)公司京東方、全球知名的企業(yè)TCL都對(duì)團(tuán)隊(duì)的作品給予高度評(píng)價(jià)，并表達(dá)了強(qiáng)烈的合作意向。
　　據(jù)介紹，自去年11月學(xué)院開始備戰(zhàn)“挑戰(zhàn)杯”，陳嘉偉和團(tuán)隊(duì)成員們攜手互助，攻堅(jiān)克難。為了趕進(jìn)度，團(tuán)隊(duì)成員曾在一天之內(nèi)完成幾萬(wàn)字的項(xiàng)目說(shuō)明書，他們還學(xué)會(huì)了組裝顯示屏的技能，但剛開始做出來(lái)的顯示屏顯示效果不好，無(wú)法滿足商業(yè)使用的要求，為此他們不斷地尋找解決方法，最終將顯示效果調(diào)到一個(gè)極佳的水平。
　　“高效半導(dǎo)體照明關(guān)鍵材料技術(shù)研發(fā)”重大項(xiàng)目獲得驗(yàn)收
　　半導(dǎo)體照明作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及綠色發(fā)展的重要途徑之一?！笆濉逼陂g，在863計(jì)劃新材料技術(shù)領(lǐng)域，支持了“高效半導(dǎo)體照明關(guān)鍵材料技術(shù)研發(fā)”重大項(xiàng)目。近日，863計(jì)劃新材料技術(shù)領(lǐng)域辦公室在北京組織專家對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收。
　　“高效半導(dǎo)體照明關(guān)鍵材料技術(shù)研發(fā)(一期)、(二期)”項(xiàng)目開展了Si和藍(lán)寶石襯底上高光效低成本的LED外延和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、芯片及封裝應(yīng)用技術(shù)等方面的研究，研制出高質(zhì)量SiC和GaN襯底、深紫外LED器件、高效白光OLED器件和燈具、高質(zhì)量GaN外延材料、高功率LED薄膜倒裝器件等成果，獲得了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)白光照明產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了高純金屬有機(jī)化合物(MO)源、熒光粉、硅膠等關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化，以及LED在植物生長(zhǎng)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　“十三五”期間，為加快推動(dòng)材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，科技部制定了《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，在新材料技術(shù)發(fā)展方面，重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略性電子材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料、新型功能與智能材料，滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。在戰(zhàn)略性電子材料發(fā)展方向中對(duì)第三代半導(dǎo)體材料與半導(dǎo)體照明技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)布局，重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容包括：大尺寸、高質(zhì)量第三代半導(dǎo)體襯底和薄膜材料外延生長(zhǎng)調(diào)控規(guī)律，高效全光譜光源核心材料、器件和燈具全技術(shù)鏈綠色制造技術(shù)，超越照明和可見光通訊關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成和應(yīng)用示范，高性能射頻器件、電力電子器件及其模塊設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)及應(yīng)用示范，核心裝備制造技術(shù)等。