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发布日期:2020年10月21日
了解辐射固化技术

本报记者 张梅

10月17日,中国感光学会辐射固化专业委员会2020第二十一届辐射固化年会开幕,多名院士专家齐聚西安就辐射固化技术开展了深入交流和讨论。大会围绕“辐射引领 绿动未来”的主题,研讨了辐射固化产业的现状、问题和发展趋势,旨在推动辐射固化技术更广泛应用,为生态文明建设和突破“卡脖子”技术难题贡献力量。

那么,什么是辐射固化技术?它有哪些应用?我们一起了解。

辐射固化亦称UV/EB固化,是指以紫外光或电子束为能量源,辐照高分子或低聚物使其快速发生化学交联固化的技术,分别称为光固化和电子束固化。前者20世纪60年代发端于德国;后者发端于欧美20世纪50年代的高能电子束加工技术,并逐渐演化为适用于薄层有机材料的低能电子束固化技术。

辐射固化因其固化速度快、节能、环保、固化膜性能优异等综合优势而在诸多工业领域广泛应用,产品主要包括辐射固化涂料、油墨、胶粘剂、聚合物复合材料、高分子膜材等。随着我国生态文明建设的整体推进,对涂料挥发性提出越来越严格的要求,低挥发涂料成为涂料领域关注的热点,绿色环保的辐射固化技术迎来了发展的重大机遇。

作为一种应用技术,辐射固化技术从最早的木材涂装向不同行业渗透,主要包括光固化涂料、油墨、黏接剂等应用,涉及领域包括电子产品(如光固化PCB油墨、光刻胶等)、生物材料(如可见光固化牙科修复、骨科修复材料、手术无线缝合光固化黏接剂等)、交通运输(如光固化复合材料、汽车配件光固化材料等)、通信产品(如手机制造、涂装等光固化材料)、印刷技术(光固化印刷板材、光固化印刷油墨、光固化喷墨等)、高端制造(如光固化3D打印、高性能EB材料等)、国防军工(如EB航空复合材料、光固化军工产品快速修复)、建筑装饰(如光固化现场施工、光固化建材涂装、光固化墙纸)等。

这一技术在工业领域前景广阔,目前可以预期的应用包括:光固化3D打印用于工业科研模型、医学教具、人体器官组织支架、个性化义肢义齿、康复贴身器具等快速定制制作,这也是目前3D打印应用最为热门的方向;玻纤/碳纤(FRP)增强UV/EB固化材料快速制造装备,用于城市下水管道、住宅化粪罐、长距离排水管、输油管、大型储罐、救生船、无人船、隐身快艇潜航器、防弹车体、新能源轻型汽车车体、空降单兵防弹铠甲、防弹衣、飞机壳体、工程无人机、战斗无人机等制造与修复;UV地坪涂料与涂装,用于大型室内卖场、货仓、车库、机库等的快速涂装。尤其是对于时间要求比较紧的施工,如学校需要利用短暂的假期完成装修,医院需要利用夜间休诊完成手术室的装修等;汽车车体及零部件UV涂装与保护,这一应用将大大加快汽车制造业的速度,同时提高性能。

目前,辐射固化技术在我国正处于发展的迅速提升时期,各种新材料、新应用、新技术不断出现。会议上大家针对辐射固化的设备、原材料、固化机理、检测标准和装置以及各种新的应用领域展开了研讨,例如可见光引发的表面活性交联聚合及应用、光驱动染料在肿瘤诊疗方面、辐射固化技术在5G通信中的应用、LED光固化技术、卡脖子的“光刻胶”技术以及光固化3D打印等。

光刻技术是纳米尺寸下的照相和蚀刻结合的一种高效微纳精密加工技术,是决定集成电路集成度的最核心工艺,以芯片加工为例,几乎每个工艺的实施,都离不开光刻技术,占芯片制造成本的35%以上。光刻技术的发展推动了超大规模集成电路集成度的快速提高,决定了一个国家微电子行业的技术水平,也是平板显示、触摸屏、发光二极管等领域的核心技术。

集成电路是微电子产业链的核心,我国2018年集成电路进口额高达3120.58亿美元。光刻胶是光刻技术的核心关键原材料,其安全可控的供应关系到下游智能汽车、5G、人工智能和物联网等战略行业关键零部件,因此实现光刻胶的国产替代和自主可控需求强烈。

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