納米級3D打印有助于揭示螢火蟲秘密以提高LED效率

2019-02-25 08:57:01來源：中國3D打印網關鍵詞：納米級3D打印 3D打印閱讀量：25791

導讀：夕法尼亞州立大學的科學家創造了一種新型的發光二極管(LED)燈泡，可以改變我們照亮家庭的方式。新型LED的設計可以在降低電費的同時提率。

　　【中國智能制造網技術前沿】賓夕法尼亞州立大學的科學家創造了一種新型的發光二極管(LED)燈泡，可以改變我們照亮家庭的方式。新型LED的設計模仿了螢火蟲在自然界中使用的結構，可以在降低電費的同時提率。

　　“LED燈泡在清潔能源中起著關鍵作用。”電氣工程教授Stuart(Shizhuo)Yin表示。 “目前整體商用LED效率僅為50%左右。其中一個主要問題是如何提高所謂的LED光提取效率。我們的研究重點是如何從LED中獲取光線。”螢火蟲和LED在釋放它們產生的光時面臨類似的問題，因為光可以向后反射并丟失。 LED的一種解決方案是用微觀投影對表面進行紋理化，稱為微結構，允許更多光線逃逸。雖然LED燈上的微結構是對稱的，但螢火蟲燈上的微結構卻不對稱。研究人員注意到螢火蟲燈籠上的微結構是不對稱的，兩側以不同的角度傾斜，呈現出不平衡的外觀。

　　“我注意到螢火蟲不僅在燈籠上有這些不對稱的微結構，而且還發現一種發光的蟑螂在其發光點上也有類似的結構，”陳長江說，電氣工程博士生和作者研究。 “這是我試圖深入研究使用不對稱結構的光提取效率的地方。”

　　利用不對稱金字塔創建微結構表面，該團隊發現它們可以將光提取效率提高到90%左右。科學家們認為，不對稱微觀結構可以通過兩種方式增加光提取。首先，不對稱金字塔的較大表面積允許光與表面的較大相互作用，從而捕獲較少的光。其次，金字塔上不同大小的斜坡增加了反射的隨機化效果，并且光有第二次逃逸的機會。

　　為了通過實驗證明這一點，研究人員使用納米級3D打印來創建對稱和不對稱表面并測量發出的光量。正如所料，不對稱表面允許釋放更多光。研究人員認為，有很大的空間可以進一步提高光提取效率，他們的方法可以很容易地應用于LED的商業制造。

　　研究人員已就此研究申請了。 “一旦我們獲得，我們正在考慮與該領域的制造商合作，將這項技術商業化，”Yin說。

　　(原標題：納米級3D打印有助于揭示螢火蟲秘密以提高LED效率)

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