是电路板防护领域最为经典的UV光固三防漆之一,但是在搭配UV光源的问题上,它的TDS却明显表现出对“
虽说在过去这二十多年里,欧洲人的环保理念着实给各路材料厂商和用户都制造了不少麻烦,但是不可否认,当今很多牛X的胶黏剂产品,恰恰是在那段时间被欧洲的高压环保政策“倒逼”出来的~
其中颇具代表性的,就是一款HumiSeal公司在2005年推出的UV光固三防漆——UV40。
在这款UV40出现之前的几十年间,厂商们如果想把三防漆的“粘度”做得很低,首先想到的就是多加溶剂。
但随着冷战的结束,闲下来的欧洲人就盯上了制造业的溶剂排放问题——他们先是在1999年颁布法令,规定成员国内的企业必须在2010之前实现“溶剂达峰”;之后又在2004年追加了一个补充条款,专门给车用油漆制定出了一套更为严苛的VOC排放标准!
两记环保重拳一砸下来,那些已经在生产车间用了几十年的溶剂型油漆立刻成了“不法产品”,于是各路车厂就得纷纷转向当时还不成气候的“无溶剂”方案。
就是在这个时间点上,材料巨头HumiSeal很适时地推出了那款在当时堪称“新概念”的三防漆产品——UV40。
这个UV40不仅做到了接近100%固含量,而且只要UV光照一下就能快速固化!更为关键的是它还通过了极其严苛的MIL-I-46058C美军标认证,可说是完整保留了传统“溶剂型”三防漆的可靠性!
即便到了“新能源”强势崛起的今天,如果拆开某些“网红”电动车,仍然能在车机的电路板上看到UV40的身影!
但让人始料未及的是,就是如此经典的UV40,如果我们仔细研究一下它的TDS,竟然能在其中发现一种隐藏在字里行间的“纠结”——
在给UV40搭配UV光固设备的问题上,显然HumiSeal最希望用户使用的是“微波无极UV灯”!甚至在TDS里都直接告诉用户UV40就是基于“微波无极UV灯”开发的!
但下一句他们却又转头提起了“电极汞灯”,只不过推荐语却是非常勉强的“用也可以用,千万要谨慎”……
其实有一说一,这两种UV灯的发光原理也没什么本质不同,它们的差别主要体现在一个灯管有电极,而另一个灯管没有电极而已。
而“微波无极UV灯”则基本上就是特指贺利氏公司(2012年收购的Fusion Lighting Inc)在上世纪八十年代成功商业化的UV光源技术,即便到了今天依然属于特定领域才会用到的标配品。关键还卖得很贵!
既然如此,UV40为什么不优先推荐便宜量又大的“电极汞灯”,反而执着地建议用户尽量使用“微波无极UV灯”呢?
其实从发光原理来讲,微波无极灯和电极汞灯二者同为“高压汞灯”——它们都是通过激发灯管内部的Hg蒸气来产生UV光。
这个技术的源头甚至可以追溯到几百年前的1676年。当时水银气压计刚发明出来,有一次法国天文学家让·皮卡德发现手里的气压计在受到震动后Hg柱上面的玻璃管竟然发出了微弱的亮光。
当时英国科学家汉弗莱·戴维用碳棒做电极DIY出了世界上第一盏“电极灯”,在通电之后电极之间会产生电弧,同时密封在灯泡里的Hg蒸汽也会发出耀眼的亮光,以及肉眼不可见的UV光。
不过那个时候人类还停留在用经典物理研究问题的阶段,所以一直也都没办法给这个现象一个合理的解释。直到20世纪初量子力学横空出世,人们这才凭借波尔原子模型搞清楚了气体发光的原理。
第一阶段是通电后零星的电子从负极发射出来,在电场的驱动下以极高的速度“撞”上灯管里的氩气原子,
这种撞击能将氩原子的核外电子直接“撞飞”变成脱离原子核的自由电子,因此这个过程就叫“碰撞电离”。
之后在电场的加速下,刚被“撞飞”的电子又会继续加速去撞击更多的氩原子……如此循环往复,灯管里的自由电子会在短时间内暴增!用专业术语来说这就叫“电子雪崩”。
电子雪崩一旦发生,灯管里的氩气也就撑不了多久了,很快它们都会被电离成自由电子和原子核,并且以极高的速度在灯管里横冲直撞地乱飞。
只不过Hg原子要比氩原子“结实”很多——区区自由电子的撞击根本就不足以将它的核外电子“撞飞”,顶多就是将它们“撞”到更高能级,然后让Hg原子变成“激发态”。
而这个“激发态”非常短暂,10-6 秒之后那些刚实现“阶层跃迁”的核外电子就又要“跌落”回低能级了。
就是在这个“跌落”过程中,之前吸收的能量会以光子的形式发射出去,从宏观角度来看,就是Hg蒸气开始发光了!
因为Hg原子的核外电子多达88颗,如此之多的电子同时在各能级之间跃迁又跌落,也就同时辐射出了很多不同波长的光子。
原理就是如此简单。但是在一百多年前人类还造不出高透光的玻璃,UV光即使产生了也会被灯管都过滤掉。所以当时的人们也只能将“电极汞灯”当成路灯来用,眼睁睁看着大好的UV光被白白浪费!
直到1899年,德国贺利氏公司的Richard Küch博士通过氢氧吹管在2000°C下熔炼出无气泡的高纯度石英玻璃,一举将UV光的通过率提高到了99%!
几年后他又将这个技术用在了UV灯管的制造上,终于开发出了世界上第一台真正意义上的“UV灯”——Original Hanau Höhensonne!
一晃百多年过去了,以贺利氏为代表的一众设备厂商,已经将“UV电极汞灯”技术从早期治疗红斑踉疮的“太阳灯”,发展到了如今工业和制造业领域必备的生产力工具,可谓极大促进了人类社会的发展与进步!
不过就在德国的Küch博士埋头开发“UV电极汞灯”的那几年,在大洋彼岸的美国,还有一个人通过另一种更加“科幻”的方式也成功点亮了灯管里的气体!他就是今天人称“未来穿越者”的天降猛男——尼古拉·特斯拉!
而前文中备受HumiSeal UV40推崇的“微波无极UV灯”,也正是起源于当年他的一个颇为随意的“小发明”……
今天我们都已经知道了,当年的特斯拉为了推广他的交流电可谓是殚精竭虑!为此他不仅制造出了震惊世人的“特斯拉线圈”,还搞出了不少抓人眼球的“小发明”。
比如他在1891年的美国电气工程师学会上就展示了两根没有电极的灯管,当旁边“特斯拉线圈”的高频交流电一接通,这两根灯管竟然很神奇地自己亮了起来!
其实当时的特斯拉也只是想通过这个方式加深听众们对于交流电的印象,但是没想到无意中就开拓出了“无(电)极灯”这种全新的光源技术!
“特斯拉线圈”其实就是一个由电容和线圈组成的振荡电路,在通电之后次级线圈上能产生高电压和高频的空间电磁波。
特斯拉的这个“小发明”给了后来的科学家们很大启发。当他们着手开发“UV无极汞灯”时,就尝试着将普通的电磁波换成了超高频率的微波,果然成功令灯管里的自由电子“火力全开”地剧烈振动起来!
剧烈振荡的电子会“碰撞电离”灯管里的氩气原子,然后引发“电子雪崩”,最后激发Hg蒸汽放射出UV光和可见光……
可以说这个操作对于今天的我们来说已经是毫无门槛了。不管是谁,只要敢把灯泡放进厨房的微波炉叮一下,就都能模拟出来“UV无极灯”的视觉效果~(不建议尝试)
毕竟自特斯拉之后的大半个世纪里,人类的电子技术一直都算不上特别成熟。无论是成本、体积或是可靠性都不足以支撑“UV无极灯”的大规模量产。
而这次成功将这种技术第一个实现商业化的企业,又是贺利氏!(准确地说是其收购的Fusion Lighting,Inc)
由于这项发明开辟出了一个全新的光源品类,所以作为时代进步的脚印,那款贺利氏 Fusion Lighting的“微波无极UV灯”后来就被永久收藏进了美国国家历史博物馆!
虽说“微波无极灯”的身世看起来足够传奇,但从最终的目的来看,它用如此之高的成本搞出来的微波,不就是要激发Hg蒸气发出UV光吗?
那么到底是什么原因,能让经典的HumiSeal UV40钦点“微波无极UV灯”作为自己首推的光源设备呢?
诚挚感谢:Lynn女士、Sam先生、Kevin先生、Anna女士、缪影华先生、Tony先生、W女士、杨永贵先生、通信及材料应用专家 赵仁哲博士、中国赛宝实验室 张莹洁女士给予本文的专业意见
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