前言今年LED行业最热门的词估算是UV紫外线杀菌了，前几天晶科电子陈海英博士做客《极智课堂》描写了紫外线消毒历史与机理研究，很多小伙伴发去信息说道UV紫外是很好，但它对多种材料有一定伤害，期望我们能谈一谈怎么应付“紫外线加快材料老化”这个课题，晶科电子陈博士率领研发产品小分队经过一系列研究及查询了多方面的资料，从材料的原理及水解机理等方面来介绍如何防治或减低紫外线对材料的水解问题。紫外线的背景科学知识谈及紫外，我们再行说道下紫外线的背景科学知识。紫外线（UV）相对于红外线，光子能量更高，高能量光子有可能对部分材料引发水解，产生物理或化学的变化，（这个就是物品长年放到太阳底下摊迅速就不会老化，分解成的道理）。其中波长为200至280nm的紫外线电磁辐射的子类UVC并不不存在于地面的阳光中，因为高于300nm的波长光会被大气中的臭氧层所吸取，所以仍然以来有关UV－C水解材料的公开发表研究数据很少。
随着UVC的杀菌消毒效果被普遍理解，更加多的产品不会设计用于UVC作为消毒方案，这时候就必须我们理解还包括高能紫外线UV－C光子在内的材料水解原理，并在做到产品材质设计时将紫外水解的影响考虑到在内以缩短产品的使用寿命。紫外线对三大类材料水解的原理1．金属金属的特征在于金属键通，金属键合由排成周期性晶格结构的密切冲刷的原子包含，所有原子分享一个离域电子“云”。由于金属具备高度可移动的电子，金属是电和冷的良导体，并且更容易阻碍电磁辐射，例如光和无线电波。
这说明了为什么金属不半透明而光线一定程度的光，这是因为可以利用自由电子吸取光子能量，而会经历能量光子或键离解，所以金属完全几乎不不受紫外线的影响。2．陶瓷陶瓷材料通过离子键通构成，周期性结构排序的晶格包括带上正电和带上负电的离子。大多数陶瓷是金属氧化物，少部分陶瓷是具备强劲共价键的氮化物，硼化物和碳化物。
与金属忽略，陶瓷离子具备紧密结合的电子，因此它们具备高键通强度，可以忍受极端温度，一般来说具备极高的化学惰性并且是较好的电绝缘体。这种低的键合强度和化学惰性使陶瓷几乎不不受紫外线照射的影响。3．石英材料中非晶态二氧化硅（SiO2）是一种展现出出有离子键合和共价键融合的材料，需要利用UVC，对紫外线行业来说十分最重要。石英中紫外线吸取的主要机理与其中的杂质和缺失有关。
杂质比如铁等金属，这些金属原子的电子可以被提高到更高的能级或从原子中释放出，因此可用作阻碍电磁辐射，构成所谓的“色心”，并随着时间的推移减少玻璃的紫外线透明度。石英中也不存在固有的原子缺失，例如并未键合的硅和氧原子，它们不会吸取一定的真空紫外线（VUV）和UV－C。4．聚合物聚合物包括多种材料，其特征在于宽分子链，分子链胶体和相互连接，它们本身展现出出有共价键，一般来说含碳成分。
共价键是两个或多个原子之间的电子分享，以符合构成原子填满其最外层电子轨道。与金属键比起，电子的共价分享是局部的（即，电子迁入仅限于最近的键合原子），因此聚合物完全总是电绝缘体和不当的热导体。与金属和离子键比起，有机成分之间的共价键也比较较强。
因此，大多数聚合物很更容易因曝露于UV－C而水解。高能光子具备充足的能量，可以将电子提高到更高的能级，从而停下来共价键，水解材料。
一般来说具备碳－碳双键的聚合物更容易受到紫外线水解而再次发生化学变化。综上所述，不受紫外线影响仅次于的是聚合物材料，下面我们来谈谈紫外线毁坏聚合物的展现出及机理。1．紫外线是如何毁坏聚合物材料的？在聚合物中最基本，最广泛的紫外线损伤机理称作吸收断链，即通过高能光子的必要起到将宽链断裂成较短的链，从而破坏分子的“骨架”。
这种水解完全不会造成聚合物强度、延展性的物理性质的劣化，以及诸如颜色的变化，质地外观的劣化。聚合物的水解还有可能将副产物如气体获释到周围环境中导致污染。2．紫外线毁坏聚合物的机制是什么？聚合物被紫外线毁坏的机制，还包括自由基水解和表面水氧水解。化学键脱落时构成的自由基，这些自由基将与附近的其他能用键再次发生反应，并造成聚合物分子脱落或水解。
紫外线离解的键也不易与氧气或水再次发生反应，一般来说在表面引发水解和水解的水解反应。这两种机制不会融合并协同作用，最后引发材料的化学和微观结构变化。3．聚合物不受紫外线水解的少见展现出：1．户外加装的PVC管的泛黄和“粉化”2．曝露在阳光下的广告牌和海报颜色的变黄3．曝露于阳光下的电线绝缘层的粉化和脆化4．皮肤晒伤也是聚合物水解的一种，皮肤由聚合物构成，尤其是胶原蛋白的蛋白质。
5．紫外线也不会引发DNA／RNA的长聚合物分子受损，这些紫外线引发的DNA／RNA受损是紫外线消毒的基础。（参看参考晶科电子公众号：紫外线消毒历史与消毒机理研究）如何防治或减低紫外线的水解？1．屏蔽和涂层屏蔽紫外线是很好的维护方法，比如用薄薄的铝箔或其他不浮紫外线的材料展开遮盖，如果不有可能展开非常简单的屏蔽，则可以自由选择用于吸取或光线紫外线的涂层，这种吸取或光线起到的添加剂广泛用于于涂料当中。比如一些包括金属颗粒的涂料是十分有效地的紫外线屏障，户外用于的高性能涂料一般来说包括聚偏二氟乙烯（PVDF），对保光性和保色性有很好的起到。
通过在聚合物表面上涂覆紫外线平稳涂层，可以很好的起着避免紫外线对材料的损毁起到。2．自由选择外用紫外线的聚合物材料某些特定的聚合物材料具备更加强劲的抵抗紫外线的功能。由于C＝C双键尤其更容易受到紫外线吸收的影响，那我们可以自由选择更加较少含量C＝C双键的聚合物材料，比如聚烯烃（聚乙烯）、含氟聚合物比如是聚四氟乙烯（PTFE），氟化乙烯－丙烯（FEP）和聚偏二氟乙烯（PVDF）都是很好的自由选择。这些所含碳氟键的聚合物享有出众的性能，例如高温稳定性，低介电强度和极高的化学惰性以及十分好的抗紫外线水解性。
因此，PTFE或FEP可以用作紫外灯或紫外设备中的电线绝缘。3．利用一些能吸收紫外线的添加剂第一种是无机化合物，它完全不不受紫外线照射的影响，通过在聚合物材料中加到无机填料来吸取紫外线光子，提升紫外线稳定性，从而增加对聚合物键的伤害。用作紫外线平稳的最少见的无机材料是炭黑和氧化物陶瓷，还包括氧化铝或二氧化钛，这种填料还具备耐磨性等优点，但缺点也是非常显著，就是他们不会转变聚合物的物理性质及其颜色，所以必须权衡地用于。
第二种是有机添加剂，还包括抗氧化剂，紫外线吸收剂，淬灭剂和自由基清除剂。这些紫外线添加剂的起到机理如下：a．紫外线吸收剂——这些分子吸取紫外线，将其转化成为热量或以更长的波长升空（荧光）来力学系统光子能量。b．自由基清除剂——这些分子将优先与由光化学或水解变化产生的自由基反应来减少自由基毁坏聚合物链的几率。
c．有机添加剂和无机添加剂——在构建某种程度的紫外线稳定性上有机添加剂必须的浓度比无机填料较低得多。实质上，这样的添加剂同时还有助高温加工性和抗氧化能力，因此无论预期的紫外线照射量如何，一般来说都会加到它们。但是，有的添加剂价格昂贵并且不会转变某些聚合物的性能和可加工性，也不存在污染环境的风险。综上所述，如何防治或减低紫外线对材料的水解？一是对产品有较好的设计，通过非常简单的屏蔽原理将脆弱和关键组件的紫外线曝露降到低于；二是自由选择较好的材料，最差是固有的抗紫外线材料或是加到适合的抗紫外线添加剂来减慢材料水解的速度。
晶科电子发售多款针对有所不同杀菌原理的紫外LED产品，UVA3535低光效系列；UVC系列产品使用国外专利芯片，融合晶科电子类似PCB技术，为客户获取多种有效地解决方案。明确产品参数信息请求联系晶科电子产品销售经理取得。本文参考资料：克里斯·洛克兹（ChrisRockett），LightSources，Inc．生产和应用于工程师。
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