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紫外光固化原理吸收與生成:光固化技術(shù)有什么用?如何快速將液體變成固態(tài)?5年2.45億,多賺4100萬(wàn)!聯(lián)盟兩大新星,帶隊闖進(jìn)分區決賽

瀏覽: 發(fā)布日期:2024-05-29

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       編輯/江畔雨落

       光固化,又稱(chēng)為光引發(fā)聚合固化或UV固化,是一種通過(guò)UV或可見(jiàn)光輻射引發(fā)的聚合反應,將涂料、油墨、膠粘劑等液體或半固態(tài)材料迅速固化成固態(tài)形式的過(guò)程。

       光固化利用光敏感的物質(zhì),如光引發(fā)劑或光敏聚合物,通過(guò)光能的作用觸發(fā)分子間的交聯(lián)和聚合反應,從而使材料在短時(shí)間內硬化成所需的形態(tài)。

       在光固化的過(guò)程中,UV或可見(jiàn)光能量被吸收,激發(fā)光引發(fā)劑或光敏聚合物,引發(fā)自由基或離子反應,促使涂層或材料中的分子發(fā)生交聯(lián)和聚合。

所以什么是光固化?這種反應對材料固化有什么作用呢?對于我們生活而言又什么脈沖閃光燈管幫助?

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       光固化技術(shù)的發(fā)展歷程

       光固化作為一種先進(jìn)的材料固化技術(shù),經(jīng)歷了多個(gè)階段的發(fā)展和演進(jìn),從最初的實(shí)驗探索到廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域。

       光固化的歷史可以追溯到20世紀中葉,早期研究主要集中在UV輻射對材料的影響和反應機制的探索,科學(xué)家們發(fā)現,一些材料在UV照射下會(huì )發(fā)生聚合反應,形成固態(tài)結構。這為后來(lái)光固化技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎。

       20世紀70年代末期到80年代初期,隨著(zhù)化學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,光固化技術(shù)開(kāi)始應用于涂料、油墨和膠粘劑等領(lǐng)域。

科學(xué)家們逐漸理解了光引發(fā)劑的作用機制,開(kāi)發(fā)出更穩定、高效的光引發(fā)劑,實(shí)現了材料的快速固化,此時(shí),UV和電脈沖閃光燈管子束光源被廣泛應用于光固化過(guò)程中。

       進(jìn)入20世紀90年代,光固化技術(shù)逐漸商業(yè)化,并在更多領(lǐng)域得到應用,在印刷、涂裝、光纖通信等工業(yè)中,光固化技術(shù)被廣泛采用,取代了傳統的熱固化和溶劑揮發(fā)固化方法,顯著(zhù)提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

       隨著(zhù)LED技術(shù)的發(fā)展,可見(jiàn)光固化逐漸成為一個(gè)重要的領(lǐng)域,使得光固化過(guò)程更加環(huán)保和節能。

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       進(jìn)入21世紀,光固化技術(shù)不斷創(chuàng )新發(fā)展,新型的光引發(fā)劑、光敏聚合物和光源不斷涌現,使光固化在更多領(lǐng)域得到應用。

在微電子制造、生物醫學(xué)、3D打印等高科技領(lǐng)域,光固化技術(shù)發(fā)揮著(zhù)重要作用,同時(shí),可持續發(fā)展和環(huán)保意識的增強,也推動(dòng)了綠色光固化材料的研發(fā)和應用脈沖閃光燈管。

       隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步,光固化技術(shù)有望在更多領(lǐng)域實(shí)現突破,高效的光源、精準的控制系統和創(chuàng )新的材料將進(jìn)一步推動(dòng)光固化技術(shù)的發(fā)展。

       在電子器件制造、新能源材料、醫療診斷等領(lǐng)域,光固化有望發(fā)揮更大的作用,同時(shí),對于綠色環(huán)保和能源節約的需求將推動(dòng)光固化技術(shù)朝著(zhù)更加可持續的方向發(fā)展。

       光固化技術(shù)經(jīng)歷了從實(shí)驗探索到商業(yè)化應用的發(fā)展歷程,不斷創(chuàng )新和應用拓展使其在多個(gè)領(lǐng)域取得了顯著(zhù)成就。

       隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展和環(huán)境需求的增強,光固化有望繼續發(fā)展壯大,為工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域提供更多的可能性。

       光固化技術(shù)的原理

光固化技術(shù)是一種基于光化學(xué)原理的材料固化方法,通過(guò)UV或可見(jiàn)光輻射引發(fā)材料中的聚合反應,將液體或半固態(tài)材料迅速固化脈沖閃光燈管成固態(tài)形態(tài),光固化技術(shù)的原理涉及光引發(fā)劑、光敏聚合物和光源等關(guān)鍵要素。

       光引發(fā)劑是光固化的關(guān)鍵元素之一,它是一種能夠吸收UV或可見(jiàn)光能量并轉化為化學(xué)能的化合物。

       光引發(fā)劑的分子結構能夠在光激發(fā)下產(chǎn)生自由基、離子或激發(fā)態(tài)分子,從而引發(fā)聚合反應,不同類(lèi)型的光引發(fā)劑適用于不同波長(cháng)的光源。

       光敏聚合物是可以在光引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應的材,光敏聚合物分子中含有反應活性的基團,例如雙鍵或自由基,這些基團在光引發(fā)劑的激發(fā)下能夠發(fā)生聚合反應,使分子間形成交聯(lián)結構或聚合體。

光源是提供UV或可見(jiàn)光輻射能量的裝置,用于激發(fā)光引發(fā)劑,UV光源通常采用汞燈或氘燈,而可見(jiàn)光光源則可以是LED等,光源的波長(cháng)要與光引發(fā)劑脈沖閃光燈管的吸收波長(cháng)相匹配,以確保光能被有效地轉化為化學(xué)能。

       光引發(fā)劑在光源的照射下被激發(fā),從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。這個(gè)激發(fā)態(tài)的能量會(huì )轉移到光敏聚合物分子上,光敏聚合物分子中的反應活性基團在光引發(fā)劑的作用下被激發(fā),變得高度反應活性。

       反應活性基團通過(guò)聚合反應,即雙鍵之間的加成或自由基引發(fā)的鏈聚合反應,將分子連接在一起,這會(huì )使液體或半固態(tài)材料迅速轉化為固態(tài)。

       聚合過(guò)程中生成的聚合物鏈與相鄰的聚合物鏈相互交聯(lián),形成強度和硬度較高的材料結構,這種交聯(lián)結構決定了光固化材料的機械性能和耐用性。

光固化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其速度快、無(wú)溶劑、低能耗等特點(diǎn),使其在涂料、印刷、電子制造、醫療等領(lǐng)域得到廣泛應用,同時(shí),光固化還能夠實(shí)現高精度脈沖閃光燈管和定制化制造,適用于一些需要精確控制的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。

       光固化技術(shù)的應用

       光固化技術(shù)作為一種高效、環(huán)保、快速的固化方法,已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

       在印刷和涂裝領(lǐng)域,光固化技術(shù)被用于制造高質(zhì)量的印刷品和涂料表面,紫外線(xiàn)固化油墨可以在瞬間固化,實(shí)現高速印刷,同時(shí)具有優(yōu)異的附著(zhù)力和耐磨性。

       涂料和涂層也可以通過(guò)光固化迅速干燥,減少生產(chǎn)時(shí)間,提高效率,并且避免了揮發(fā)性有機化合物的排放。

       在電子制造領(lǐng)域,光固化技術(shù)被應用于制造電路板、液晶顯示器等器件,通過(guò)光固化,可以精確地制造微小結構,實(shí)現高分辨率和高精度。光固化膠粘劑還用于固定電子元件,確保其穩定性和耐久性。

光固化技術(shù)在醫療設備制造、生物芯片制備等領(lǐng)域具有脈沖閃光燈管重要應用,通過(guò)光固化,可以制造微小的生物芯片和生物傳感器,用于病原體檢測、蛋白質(zhì)分析等,光固化還用于制造醫用器械、牙科填料等,提高產(chǎn)品的生物相容性和機械性能。

       光固化技術(shù)在3D打印和快速成型領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用,通過(guò)光敏材料的逐層固化,可以快速制造復雜的三維結構,實(shí)現快速原型制作、定制化生產(chǎn)等,這種方法在航空航天、汽車(chē)制造等領(lǐng)域得到了廣泛應用。

       光固化技術(shù)在光纖制造中用于固化光導纖維的涂層和維護光纖的連接,通過(guò)精確控制光固化過(guò)程,可以確保光纖的質(zhì)量和性能,提高光信號的傳輸效率。

       光固化技術(shù)也在裝飾和藝術(shù)領(lǐng)域得到應用,在珠寶、工藝品等制作中,可以利用光固化技術(shù)制造出精美的細節和圖案。

在包裝和標簽制造領(lǐng)域脈沖閃光燈管,光固化技術(shù)可以實(shí)現快速的印刷和涂層固化,使產(chǎn)品表面更加耐用、耐磨,并且具有高光澤度。

       光固化技術(shù)可以用于制備納米材料,如納米顆粒、納米結構的聚合物等,用于電子、光學(xué)、能源等領(lǐng)域的應用。

       光固化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著(zhù)重要作用,帶來(lái)了生產(chǎn)效率的提升、材料性能的改善以及制造工藝的創(chuàng )新,隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展,光固化技術(shù)的應用領(lǐng)域將會(huì )不斷擴展,為各行各業(yè)帶來(lái)更多的機會(huì )和挑戰。

       光固化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

       光固化技術(shù)作為一種先進(jìn)的材料固化方法,具有許多獨特的優(yōu)點(diǎn),使其在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

       光固化技術(shù)可以在瞬間內完成材料的固化過(guò)程,光引發(fā)劑的激發(fā)和聚合反應的發(fā)生幾乎是同時(shí)的,因此固化速度極快,適用于高效生產(chǎn)流程。

與傳統脈沖閃光燈管的熱固化方法相比,光固化不需要高溫和長(cháng)時(shí)間的加熱,因此能夠節省能源和減少溫室氣體的排放,此外,光固化過(guò)程不產(chǎn)生揮發(fā)性有機化合物,對環(huán)境污染更為友好。

       光固化技術(shù)不需要使用溶劑來(lái)稀釋材料,因此避免了溶劑揮發(fā)和處理所帶來(lái)的問(wèn)題,這有助于減少有害物質(zhì)的排放,提高工作場(chǎng)所的安全性。

       光固化過(guò)程可以通過(guò)調整光源強度、光引發(fā)劑和光敏聚合物的配比,實(shí)現對固化速度和材料性能的精確控制,這使得光固化技術(shù)適用于需要高度定制化和精密加工的領(lǐng)域。

       光固化技術(shù)可以應用于多種類(lèi)型的材料,包括涂料、油墨、膠粘劑、聚合物等,不同的光引發(fā)劑和光敏聚合物可以根據需要選擇,使其具有廣泛的適用性。

光固化設備相對緊湊,占用空間小,適用于各種脈沖閃光燈管規模的生產(chǎn)線(xiàn),這有助于實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的小型化和集成化,提高生產(chǎn)效率。

       光固化過(guò)程完成后,固化材料可以直接使用,無(wú)需進(jìn)行額外的后處理步驟,這有助于減少生產(chǎn)流程的復雜性和時(shí)間成本。

       由于光固化過(guò)程速度快、無(wú)需額外的加熱和冷卻步驟,以及無(wú)需溶劑稀釋?zhuān)夤袒夹g(shù)可以降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。

       光固化技術(shù)以其高速固化、環(huán)保低能耗、精確控制等優(yōu)點(diǎn),成為現代工業(yè)生產(chǎn)的重要工具,在涂料、印刷、電子制造、醫療、快速成型等領(lǐng)域,光固化技術(shù)的應用將繼續擴展,為各個(gè)行業(yè)帶來(lái)更多創(chuàng )新和發(fā)展機會(huì )。

       光固化技術(shù)的未來(lái)展望

       光固化技術(shù)作為一種高效、環(huán)保的材料固化方法,在不斷的創(chuàng )新和發(fā)展中,將在未來(lái)繼續發(fā)揮重要作用。

未來(lái)光固化技術(shù)將不斷脈沖閃光燈管探索和開(kāi)發(fā)新型的光引發(fā)劑、光敏聚合物和材料體系,以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域對材料性能的需求,綠色環(huán)保、高性能、多功能性等將成為新材料開(kāi)發(fā)的重要方向。

       隨著(zhù)微電子技術(shù)和微納米制造的發(fā)展,光固化技術(shù)將更多地關(guān)注高分辨率和精確控制,在半導體制造、生物芯片等領(lǐng)域,實(shí)現更小尺寸、更高精度的制造將是重要的目標。

       未來(lái)光固化技術(shù)有望在不同領(lǐng)域實(shí)現多功能性應用,例如,制造具有光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等多種性能的材料和器件,用于實(shí)現更復雜的功能和應用。

       光固化技術(shù)將與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結合,實(shí)現智能化制造,通過(guò)實(shí)時(shí)監測和調控光固化過(guò)程,實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

光固化技術(shù)在3D打印和快速成型領(lǐng)域的應用將持續擴脈沖閃光燈管展,未來(lái)將開(kāi)發(fā)更多適用于不同材料和復雜結構的光固化3D打印技術(shù),推動(dòng)個(gè)性化制造和定制化生產(chǎn)的發(fā)展。

       光固化技術(shù)將進(jìn)一步融合材料科學(xué)、化學(xué)、物理、工程等多個(gè)領(lǐng)域的知識,跨學(xué)科的合作將促進(jìn)光固化技術(shù)的創(chuàng )新,開(kāi)拓新的應用領(lǐng)域。

       隨著(zhù)環(huán)保和可持續發(fā)展意識的增強,光固化技術(shù)將不斷尋求更環(huán)保、更節能的解決方案,綠色光引發(fā)劑、可降解材料等將得到更廣泛的研究和應用。

       光固化技術(shù)的發(fā)展需要國際合作,共同制定標準和規范,促進(jìn)技術(shù)的推廣和應用,國際合作將推動(dòng)光固化技術(shù)在全球范圍內的發(fā)展和應用。

光固化技術(shù)在未來(lái)將持續創(chuàng )新和發(fā)展,成為各個(gè)領(lǐng)域材料加工和制造的重要手段,隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和應用領(lǐng)域的不斷擴展,光固化技術(shù)有望為產(chǎn)脈沖閃光燈管業(yè)升級和創(chuàng )新提供更多的機會(huì ),推動(dòng)各行各業(yè)邁向更加智能、環(huán)保和可持續的未來(lái)。

       參考文獻:

       光固化復合樹(shù)脂在前牙美學(xué)修復中的應用,王寧,2023-07-10

       查爾酮封端光固化水性聚氨酯的制備與性能,齊曉慧,2023-06-10