隨著時代的創新、科技的發展以及人們生活水平的提高,雖然人們的生活越來越科技化,但卻導致了全球性的自然資源短缺,再加上電子垃圾對環境造成非常嚴重的污染,因此,在未來電子產品的研發和生產中應以環保、能耗低為重要條件。
全球自然資源極速短缺
根據權威機構統計數據顯示,截至2005年,我國以占世界9%的耕地、6%的水資源、4%的森林,1.8%的石油、0.7%的天然氣、不足9%的鐵礦石、不足5%的銅礦、和不足2%的鋁土礦,養活著占世界22%的人口;大多數礦產資源人均占有量不到世界平均水平的一半。
地球作為一個封閉系統,其再生能力完全依靠太陽能,因此其再生能力利用率按照1961年的標準,人類利用了地球再生能力的70%,80年代是100%,1999年的時候是120%。而一位英國學者指出,如果按照歐美人2010年的生活標準推算,人需則需要5個地球。
這也就是說,雖然歐美生活方式確實能夠給人類生活帶來更多的樂趣,但是這種生活方式是無法在全世界范圍內進行推廣的,尤其是中國、印度這樣的大國,自然資源的短缺是無法讓所有人擁有這樣的生活方式。
除了自然資源的短缺之外,更加嚇人的是電子垃圾對環境造成的極大污染,假若全球一年可產生電子垃圾4000萬噸,那么這些垃圾連起來可環繞半個地球。而工業垃圾再生的能源消耗卻是加工本身的5—10倍,這樣的能耗是目前地球生態圈無法承受的。
雖然說,回收利用能夠降低污染,但美國人卻并不懂得如何回收利用,卻把他們的問題輸送到中國、印度這樣的大國,使中國、印度成為“回收大國”,最后使回收的過程中造成更多的污染,最終毀掉了一個又一個城市。
因此,西方的生活模式必須改變,而這種模式改變了,將會產生全球范圍的變化。而這之中的改變方式就是真正的回收利用,更多的減少電子垃圾以及工業垃圾,將沒用的東西變為真正有用的材料,這樣不僅能夠為自然減少負擔,同時也能夠為全球帶來另一種新的生活方式。
量子點是最優秀的顯示科技
國際頂尖的納米材料學家、浙江大學化學系教授彭笑剛在接受記者訪問時指出,由于目前全人類都正在面臨著自然資源短缺的問題,無法避免的能源危機也在呼喚新材料的誕生。而真正具有科學意義的新材料需要滿足三個條件:在原子和分子水平上重構物質、實現全新的或者更好的性能、改變人類生活方式。量子點充分滿足這三個條件,同時更是人類有史以來發現的最優秀發光材料。
量子點是肉眼看不到的、極其微小的無機納米晶體。每當受到光或電的刺激,量子點便會發出有色光線,我們所看到的光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定,一般來說,通過改變量子點晶體的尺寸可以改變發光顏色。舉例來說,一般量子點顆粒越小,會吸收長波,顆粒越大,會吸收短波。比如2納米大小的量子點,可吸收長波的紅色,顯示出藍色。8納米大小的量子點,可吸收短波的藍色,呈現出紅色。
顯示產業的發展是由最原始的CTR過渡到LCD再到OLED,而運用量子點材料的電視是以藍色LED為背光源,將采用量子點的光學材料放入背光燈與LCD面板之間,從而可以通過擁有尖銳峰值的紅、綠、藍光獲得鮮艷的色彩。
量子點作為未來最理想的顯示科技,它有著很多方面的優勢,首先,量子點屬于無機材料,因此穩定性強、壽命強且不易老化。其次,量子點具有全色域顯示優勢和精準的色彩控制。傳統的LCD面板色域受到濾光板性能的限制,但量子點發出光譜極為狹窄,因此色域更高,能產生更豐富的色彩。此外,量子點具有低功耗的特點,因為量子點屏幕的每個像素也由獨立的LED光源驅動,因此功耗也更低。
QLED將成為顯示技術的NO.1
彭笑剛表示,量子點顯示技術主要分為光致發光與電致發光兩個階段,目前TCL、海信、韓國三星等企業已經實現了光致發光產品的落地。光致發光是目前的第一代量子點顯示,即光致發光量子點元件+LCD。用藍光的氮化鎵LED把電能轉換為藍色光,這是非常成熟的技術。在這個前面加一個量子點的膜,膜中有綠色的和紅色的量子點,出來就是白光背光源。但是量子點白光背光源和傳統的白光背光源不一樣,量子點背光源紅、綠、藍三個清晰分辨的峰,而不是普通LED背光源的連續的白光。因此,量子點背光源能夠把很多種顏色都表現出來并區分開來,因而產生立體感和智感,帶來更大的色域。
而第二代量子點顯示技術量子點LED(QLED)能夠直接用量子點的電致發光實現顯示,同時能夠使色純度達到非常高,光譜變得非常窄,可根據需要隨意調整顏色位置。除此之外,QLED是溶液加工工藝制成的,因此具有三大優勢,第一,產品線所需要的成本很低,第二能量消耗很低,OLED用的都是真空蒸鍍,量子點是溶液加工,能量消耗是五分之一到十分之一的水平,第三,原材料使用效率高,環境污染小。
不僅如此,未來的QLED顯示技術是通過打印的方式產生的,可像印報紙一樣制造顯示器,并且衣服、窗簾等介質都有可能成為電視,這是非常大的優勢,同時,成本、能耗、對環境的影響、廢料都會減少很多,因此減少了電子垃圾的產生,減少了環境污染。
據悉,在TCL等企業的努力下,量子點印刷顯示正在從“實驗室”走向落地應用。然而,作為國內唯一完成產業鏈垂直整合的企業,TCL已經在量子點材料合成、量子點印刷器件、印刷顯示工藝技術、G4.5印刷顯示平臺、G8.5印刷顯示平臺等五大部分得到優先布局和均衡發展,搶占印刷顯示領域的技術尖端。
目前市場上,TCL從2014年推出量子點電視以來,正式開始了量子點在國內的市場化試探。并今年推出了QUHD量子點電視,在音畫質等方面取得了重大突破,率先推動量子點民用化、商用化和市場化落地。根據國內權威的泰瑞特實驗室首次公開檢測結果顯示,QUHD電視核心指標遠超全行業,特別是色域覆蓋率是大數據庫中最高值、峰值亮度超越行業平均水平77.9%、色彩亮度超越行業平均水平26%。
彭笑剛強調,電致發光量子點技術將最快在五年之后對整個行業產生翻天覆地的變化。QLED將自發光,不需要背光源,并且實現柔性顯示、超薄造型,卻不存在其他顯示技術所出現的不穩定性、色域不足等方面的缺陷,是一個顛覆性的技術革新。
除此之外,彭笑剛特別指出,量子點的應用范疇遠超OLED。目前,量子點正在太陽能電池、生物-醫學標記、照明和顯示產業等領域開始應用探索,且前景廣闊。例如在生物醫療領域,可以利用量子點的不同顏色來同時檢測多種病菌或者農藥殘留;而量子點應用于照明產業,可以大幅提升發光效能。