鈣鈦礦LED正在成為一種改變游戲規(guī)則的新興技術(shù)，與傳統(tǒng)LED相比，它具有鮮艷的色彩、更低的成本和更易于制造。但林雪平大學(xué)的研究人員認(rèn)為，這些下一代LED要占領(lǐng)市場，僅靠技術(shù)性能是不夠的，它們還必須價格合理且對環(huán)境可持續(xù)。

    成本、性能和環(huán)境影響是決定一項新型LED技術(shù)能否取得廣泛商業(yè)成功的三個關(guān)鍵因素。林雪平大學(xué)的研究人員在《自然可持續(xù)性》雜志上發(fā)表的一項研究中對此進(jìn)行了探討。

    “鈣鈦礦LED比傳統(tǒng)LED更便宜，也更容易制造，如果用于屏幕，它們還可以產(chǎn)生鮮艷而強(qiáng)烈的色彩。我認(rèn)為這是下一代LED技術(shù)，”林雪平大學(xué)光電子學(xué)教授 Feng Gao 說道。

    然而，用鈣鈦礦替代LED需要的不僅僅是技術(shù)改進(jìn)。為了了解這一轉(zhuǎn)變的更廣泛影響，Gao 的研究小組與 Olof Hjelm 教授和 John Laurence Esguerra 助理教授合作，他們是環(huán)境可持續(xù)性和新技術(shù)市場采用方面的專家。

    他們共同分析了 18 種不同的鈣鈦礦LED設(shè)計的成本和環(huán)境足跡，這是目前對這一主題的了解尚不完整的主題。他們的研究應(yīng)用了生命周期評估和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來評估該技術(shù)從生產(chǎn)到處置的可行性。

    此類分析需要明確的系統(tǒng)定義，即包含哪些內(nèi)容，而不是成本和環(huán)境影響。在此框架內(nèi)，研究從產(chǎn)品制造到不再使用所發(fā)生的情況。產(chǎn)品的生命周期，從搖籃到墳?zāi)梗�可分為五個不同的階段：原材料生產(chǎn)、制造、分銷、使用和退役。

    “如果考慮到回收利用，事情會變得更加復(fù)雜。但在這里，我們表明，最重要的是考慮有機(jī)溶劑的再利用以及原材料的生產(chǎn)方式，尤其是稀有材料，”O(jiān)lof Hjelm 說道。

    生命周期分析提供指導(dǎo)的一個例子是鈣鈦礦LED中發(fā)現(xiàn)的少量有毒鉛。目前，這是鈣鈦礦發(fā)揮功效所必需的。但 Olof Hjelm 認(rèn)為，只關(guān)注鉛是錯誤的。LED 中還有許多其他材料，例如金。

    “黃金生產(chǎn)過程毒性極大。會產(chǎn)生汞和氰化物等副產(chǎn)品。而且非常耗能，”他說。用銅、鋁或鎳代替金，同時保留LED最佳功能所需的少量鉛，可以實現(xiàn)最大的環(huán)境效益。

    研究人員得出結(jié)論，鈣鈦礦LED具有巨大的長期商業(yè)化潛力。由于成本更低、對環(huán)境的影響更小，它們甚至可能取代當(dāng)今的 LED。最大的問題是壽命。然而，鈣鈦礦LED的發(fā)展正在加速，其預(yù)期壽命也在增加。研究人員認(rèn)為，它需要達(dá)到約 10000 小時才能對環(huán)境產(chǎn)生積極影響，他們認(rèn)為這是可以實現(xiàn)的。今天，最好的鈣鈦礦LED可持續(xù)使用數(shù)百小時。

    林雪平大學(xué)物理、化學(xué)和生物系博士生張木一表示，迄今為止，大部分研究重點都放在提高LED的技術(shù)性能上，他相信這種情況將會改變。

    “我們希望我們開發(fā)的產(chǎn)品能夠在現(xiàn)實世界中使用。但作為研究人員，我們需要拓寬視野。如果一種產(chǎn)品技術(shù)性能高，但價格昂貴且不環(huán)保，那么它在市場上的競爭力可能不強(qiáng)。這種心態(tài)將越來越多地指導(dǎo)我們的研究。”