鈣鈦礦LED 正在成為一種改變遊戲規則的新興技術，與傳統LED 相比，它具有鮮豔的色彩、更低的成本和更容易製造。但林雪平大學的研究人員認為，這些下一代LED 要佔領市場，僅靠技術性能是不夠的，它們還必須價格合理且對環境可持續。

林雪平大學物理、化學和生物系博士生張木一手持鈣鈦礦LED。圖片來源：Olov Planthaber

成本、效能和環境影響是決定一項新型LED 技術能否取得廣泛商業成功的三個關鍵因素。林雪平大學的研究人員在《自然永續性》雜誌上發表的一項研究中對此進行了探討。

「鈣鈦礦LED 比傳統LED 更便宜，也更容易製造，如果用於螢幕，它們還可以產生鮮豔而強烈的色彩。我認為這是下一代LED 技術，」林雪平大學光電子學教授Feng Gao 說。

然而，用鈣鈦礦取代LED 需要的不僅僅是技術改進。為了了解這項轉變的更廣泛影響，Gao 的研究小組與Olof Hjelm 教授和John Laurence Esguerra 助理教授合作，他們是環境永續性和新技術市場採用的專家。

林雪平大學光電子學教授高峰。圖片來源：Thor Balkhed

他們共同分析了18 種不同的鈣鈦礦LED 設計的成本和環境足跡，這是目前對此主題的了解尚不完整的主題。他們的研究應用了生命週期評估和技術經濟分析來評估該技術從生產到處置的可行性。

此類分析需要明確的系統定義，即包含哪些內容，而不是成本和環境影響。在此框架內，研究從產品製造到不再使用所發生的情況。產品的生命週期，從搖籃到墳墓，可分為五個不同的階段：原料生產、製造、分銷、使用和退役。

「如果考慮到回收利用，事情會變得更加複雜。但在這裡，我們表明，最重要的是考慮有機溶劑的再利用以及原材料的生產方式，尤其是稀有材料，」Olof Hjelm 說。

奧洛夫‧耶爾姆(Olof Hjelm)，林雪平大學管理與工程系教授。圖片來源：Thor Balkhed

生命週期分析提供指導的一個例子是鈣鈦礦LED 中發現的少量有毒鉛。目前，這是鈣鈦礦發揮功效所必需的。但Olof Hjelm 認為，只關注鉛是錯的。 LED 中還有許多其他材料，例如金。

「黃金生產過程毒性極大。會產生汞和氰化物等副產品。而且非常耗能，」他說。以銅、鋁或鎳代替金，同時保留LED 最佳功能所需的少量鉛，可達到最大的環境效益。

研究人員得出結論，鈣鈦礦LED 具有巨大的長期商業化潛力。由於成本更低、對環境的影響更小，它們甚至可能取代當今的LED。最大的問題是壽命。然而，鈣鈦礦LED 的發展正在加速，其預期壽命也增加。研究人員認為，它需要達到約10,000 小時才能對環境產生正面影響，他們認為這是可以實現的。今天，最好的鈣鈦礦LED 可持續使用數百小時。

林雪平大學物理、化學和生物系博士生張木一表示，迄今為止，大部分研究重點都放在提高LED 的技術性能上，他相信這種情況將會改變。

“我們希望我們開發的產品能夠在現實世界中使用。但作為研究人員，我們需要拓寬視野。如果一種產品技術性能高，但價格昂貴且不環保，那麼它在市場上的競爭力可能不強。這種心態將越來越多地指導我們的研究。”

編譯自/ ScitechDaily