新聞中心訊 11月3日至7日🧑🏿🦳🥢，第17屆中國國際工業博覽會將在上海國家會展中心隆重舉辦。我校電光源研究所副所長👩🍳、光源與照明工程系副系主任張善端教授和他的團隊將參加此次博覽會，在高校展區展示他們的創新研究成果——智能自清洗雙固化塗裝系統。
光固化紫外LED光源
發揮舊優勢 實現新技術
什麽是智能自清洗雙固化塗裝系統🏌️♂️？它的優越性體現在哪裏？據張善端介紹👨🔧，其所在團隊發明的這套系統，在光固化裝置🧼📞、噴塗裝置和噴塗材料三個方面進行了創新。
固化，顧名思義，就是原本形態為液體的物質固體化的過程。在噴塗領域，所有的塗料在使用時都會有固化這一步驟💭，也就是人們生活中常說的“讓油漆風幹”👎🏿。只不過在工業領域🤽，一般都是采用一定的技術使塗料快速固化，而非自然“風幹”。如今，廣泛采用的固化技術是紫外固化✣，具體方法是在光敏塗料中加入光引發劑，這樣通過紫外光(UV)照射可以實現塗料組分的快速交聯固化。紫外光固化的優點是能耗低、環保（無揮發性有機物如甲醛）、反應速度快等等。
然而傳統的擔任照射工作的紫外燈，還是存在許多不足之處👨🏿🦳。首先🛀，傳統紫外燈為氣體放電光源，一般使用時間在1000-2000小時🧑🏽🔬，壽命較短；其次，輻射效率（紫外光功率與輸入電功率的比值）低，相對費電；再次，啟動後穩定時間長，既浪費能源，又耽誤時間💫；更為關鍵的是，傳統紫外燈在工作時燈管會發熱達到700 ℃的高溫👩❤️👨，此時如果燈管距離易燃的固化對象過近，或空氣中有易爆的氣體，就有引發火災或爆炸的安全風險🧑🎓。
紫外LED的誕生🚵♀️，正是對這些缺陷的彌補🐃，並帶來了新的優勢。它節約能耗🚴，降低了成本；具有超長壽命，方便維護；熱效應小🦹🏿🧖🏼♀️，安全性好；快速穩定，即開即用👸；設計靈活，可根據具體要求改變結構。在此基礎上，張善端團隊充分利用了他們之前在大功率紫外LED封裝技術上取得的先進成果，采用新的芯片封裝方法🧿🟥，使封裝功率密度達到了500 W/cm²🐣，為國際領先水平。張善端說道，在2014年😤，由於他們的紫外LED光功率密度還不夠高，部分UV塗料還無法徹底固化😪；然而在今年，所有問題都已解決，市面上的任何一種UV塗料，都可以在他們新的紫外LED光源的照射下實現快速固化💂🏽。可以說，張善端團隊的研究成果，對於紫外固化領域來說是一項革命性的進展，將推動光固化關聯產業的轉型升級。現如今，張善端團隊將他們處於世界領先地位的紫外光固化技術運用到了噴塗領域，將光固化系統結合到了噴塗系統中去，是實踐上的一大進步。
除了光固化裝置，張善端團隊項目系統中的噴塗裝置也是一大亮點🍰。目前高性能塗料所用噴槍大多從美國進口。這些進口噴槍存在一個很大的問題☔️，即原料的滲漏，這一方面會導致噴槍運動部件的堵塞失效；另一方面，噴槍每次使用後都會有原料殘余，需要定期維護清洗，使用起來比較麻煩。為了解決這些問題，張善端團隊在他們的塗裝系統中對噴槍進行了重新設計😕𓀙，采用高壓密封結構，程序控製開關⤵️，有效避免了原料滲漏導致的噴槍堵塞問題，而且能夠自清潔去除殘余原料，可大幅度減少維護🛎，使用方便👖。
張善端團隊與其合作夥伴也在塗料方面實現了創新。人們已知的常用於大型基礎設施建設的“萬能”塗料——聚脲彈性體（SPUA）技術，是一種雙組份噴塗材料👩🏽🎨，它雖然具有防腐🤸🏻♀️、防水、耐磨等優良特性😭♘，但其施工時操作復雜💸，整個固化過程不好掌控🤽♀️，因此需要非常專業的噴塗設備和專門的工程師來操作，耗費人力物力較多🧝🏽♀️。邁芯光電和張善端團隊對噴塗原材料進行了調整👱🏻♂️，引入了光固化組分，實現了對粘度及固化的可控製性，降低了施工的難度🏋🏿♂️。這種雙固化聚脲噴塗技術不僅簡單高效😦🩸，還十分環保——100%固含量、無有機物揮發、無毒無味，配合智能自清洗雙固化塗裝系統🏃➡️，能夠精確配比實現聚脲塗層噴塗。所得塗層能夠長期耐飽和鹽水侵蝕🍻、耐20%硫酸浸泡🌍、耐20%燒堿浸泡、耐紫外老化，可長期耐120 ℃高溫，可應用於集裝箱塗裝、船舶防腐、金屬材料及矽酸鹽系列防腐防水、工業耐磨防滑地坪、機械表面耐磨防腐等眾多領域。
該項目充分發揮了恒行2平台與邁芯光電在紫外LED光固化領域的技術優勢，將光固化與自固化技術相結合並應用於噴塗設備中，為木器🐍、印刷、光纖、集裝箱、船舶📸、電氣設備和各種金屬設備的加工製造行業帶來新型的低能耗、高效率生產方式，不僅產品本身具有巨大的經濟效益前景🉑，而且積極響應了國家對於“節能減排、低碳發展”的號召📗🫳🏽。
張善端對該系統的大規模生產前景持樂觀的態度，他提到了該系統在集裝箱製造上的應用👩🏿🎨。我國作為全球最大的集裝箱製造國🥘，集裝箱年產量超過1.75億TEU（標準箱），占世界總量的96%🙁🔱，而傳統的集裝箱加工采用溶劑型熱固化工藝，存在能耗大、占地廣🪩、耗時長🕙、危害環境等問題🎆。張善端團隊發明的新型塗裝系統則可以有效解決這些問題，該塗裝系統采用大功率紫外LED光固化系統，對能源的消耗小🦓。同時，該系統噴塗裝置和光固化裝置的具體樣式可以根據待加工集裝箱的實際大小來設計🪈，實現三維移動🧐，對集裝箱內外表面進行自動噴塗並快速固化，由此極大地節省空間🧘🏽♂️🙍🏼♀️、時間和人力。此外🥿，經過張善端團隊創新的噴塗原料註重環保🚄，不會對環境造成危害🚍。
雙固化塗裝系統的噴槍正在噴塗木板📇、鋼板和瓷磚
噴塗固化完畢的木板
噴塗固化完畢的鋼板
三人行，必有我師焉
張善端教授和他的同事，我校電光源研究所助理研究員韓秋漪博士，以及他們的合作夥伴上海邁芯光電科技有限公司總經理荊忠已經不是第一次參加工博會了🙎🏻♂️。在去年的第16屆工博會上，他們的展品“十千瓦級大功率紫外LED光固化系統”獲得了當屆工博會高校展區優秀展品獎特等獎☕️，這一系統目前已申請5項發明專利。而他們今年的展品“智能自清洗雙固化塗裝系統”，正是對大功率紫外LED光固化系統在噴塗領域的創新應用。
張善端↪️、韓秋漪與荊忠分別來自學術界和工業界，他們都致力於將學術成果同實際應用結合起來🚴🏻♀️，利用理論知識創造出經濟效益👨🏽🏫，解決相關行業的共性技術難題。
張善端說：“我和韓秋漪在學術研究方面比較有優勢➖🧑🏼🌾，而荊忠作為實幹家在實際應用方面見解獨到🙅🏿。我們三人幾乎每周都會見面進行一次思維的‘碰撞’🫃🏻，交流最新的見聞和想法，相互啟發，看看有什麽理論技術是可以實現產業化的。”據悉💀，團隊已經共同申報了十余項發明專利，這個產學研組合將在創新之路上不斷探索前進。
