带您了解辐射固化技术

辐射固化技术在5G通信中的应用、光固化牙科修复……听到辐射固化，很多人可能感到陌生或者是第一次听到这样的表述。辐射固化是啥？它与我们的生活又有哪些关联？记者采访了中国感光学会辐射固化专业委员会的相关专家，听他们说说有关辐射固化的相关知识。

什么是辐射固化

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。前者作为工业技术发端于二十世纪六十年代德国，后者发端于欧美上世纪五十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、聚合物复合材料、高分子膜材等应用领域。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，低挥发涂料成为了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。

这些都应用了辐射固化技术

作为一种应用技术，辐射固化技术从最早的木材涂装，一路向不同行业渗透，应用主要包括光固化涂料、油墨、粘接剂等，应用领域涉及电子产品（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粘接剂等）、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）、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。

未来这些领域都将用到辐射固化技术

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、防弹车体、新能源轻型汽车车体等。

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等。

UV/EB固化电池材料，包括UV/EB固化锂离子电池的电解质层、阳极层、阴极层、粘接密封胶等，大幅加快锂离子电池生产过程，也提高电池性能的一致性，是未来锂离子电池的发展方向，也是未来金属锂电池发展方向。

UV固化印刷电子产品，包括柔性透明导电膜、OLED显示屏（含其中电子传输层、空穴传输层、发光层制作）、密封阻隔胶、柔性电容触摸屏等。印刷电子已成为目前最热门的研究之一，而光固化技术的应用又是其重点研究的方向。UV/EB固化技术与材料用于光伏电池背板密封、表面低折射涂层、导电膜等制作。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。

UV/EB固化风力发电机叶片制造，包括叶片增强胶衣涂层、纤维增强叶片壳体等。UV固化农林水土保持应用，包括种子的UV固化水凝胶配养、沙漠治理等。这一应用如果能推广，将大大提升光固化材料的产量。

EB固化室内外装修保护用各种预制建材，包括高性能墙纸、立面墙板、外饰墙板、板条等。不仅可以提高材料性能，还能减少污染，提高人们健康水平。EB交联强化工程防水卷材制造等。该技术的成功应用将大幅提升材料的防水性能剂材料使用寿命，综合成本也比较低。EB固化印铁、彩钢涂装，替代当前严重污染低效的溶剂涂装工艺。这一应用目前在我国已经展开，主要驱动力来源于对环境污染的控制，相信不久的将来国内会有多条生产线上线。

辐射固化技术与“卡脖子”问题

辐射固化技术在我国目前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，专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。

光刻技术是制造集成电路的关键技术，是通过紫外光、准分子激光、电子束等广义光源和与其敏感的光刻胶之间的相互作用在基板上形成微纳结构图形的技术。光刻技术的核心在于光刻机、光刻工艺和光刻胶三个方面。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。在我国，集成电路是超过7万亿规模的微电子产业链的核心，我国2018年进口额高达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的供应安全，因此实现光刻胶的国产替代和自主可控需求强烈。

针对这个问题，中国感光学会辐射固化专业委员会在感光学会的统一组织下，撰写的《如何突破光刻技术》入选了中国科协2020十大工程技术难题，在如何突破光刻技术难题中提到，光刻技术的国产化必须是包括光刻设备、光刻胶和所使用全部原料的国产化，否则仍不能摆脱受制于人、“卡脖子”的尴尬现状。在光刻机方面，应扩大低端光刻机的市场，优化性能，同时尽快推出国产193纳米浸入式光刻机，实现中端光刻机的国产化；在极紫外（EUV）光刻方面，需要进一步开展相关基础研究。同时，应开展所有种类光刻胶的完全国产化研究。突破光刻技术不仅可以提高我国相关产业链在世界上的竞争力，更是从国家安全角度具有十分重大的战略意义。

前不久，中国感光学会辐射固化专业委员会召开第二十一届中国辐射固化年会，中国科学院院士杨万泰作了《关于可见光引发的表面活性交联聚合及应用》的报告，中国科学院院士彭孝军介绍了光驱动染料在肿瘤诊疗方面的应用，辐射固化协会杨建文教授介绍了中国辐射固化技术在5G通信中的应用。

本报记者王嘉

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