المستشفى / المدرسة / رعاية المسنين / مناسب لجميع أنواع السيارات! تفكيك حلول التنقية الضوئية الشاملة من قبل ليو هاو وليو ده تشيانغ من جامعة فودان
في 11 سبتمبر، نظّم سلسلة صالونات "نور فودان" بثًا مباشرًا عبر قناة مينغ كلاس وحساب فيديو لاو هونغ لمناقشة الإضاءة، حيث استضاف بشكل خاص اثنين من الخريجين الأساسيين اللذين شاركا في تطوير النتيجة الفائزة بجائزة التميز لعام 2026 في مجال الابتكار في الإضاءة، وهما «تطوير جهاز تعقيم الهواء بالتحفيز الضوئي»؛ وهما ليو هاو وليو ده تشيانغ، ليقدّما عرضًا شاملاً يغطي المبدأ العلمي وحتى التطبيق الصناعي.

الضيف ليو هاو هو خريج جامعة فودان، تخرّج عام 1998 من مرحلة البكالوريوس، وهو المؤسس والمدير العام لشركة سيتشوان أوشينغ للأدوات البصرية، وقد أمضى أكثر من عشرين عامًا في قطاع البصريات الدقيقة، متخصصًا في مجالات الإضاءة والبصريات التصويرية.
أما الضيف ليو ده تشيانغ فهو أيضًا خريج جامعة فودان، تخرّج عام 1991 من قسم الكيمياء، وله باع طويل في مجال المواد والكيمياء، ويشغل حاليًا منصب كبير المهندسين في شركة شنغهاي لانتاي هوانيو للتكنولوجيا.
من المادة إلى المنتج: خطوة أولى لإطلاق تقنية جديدة
المبدأ الأساسي وأربعة اختراقات رئيسية

- أولاً: استخدام خلط متعدد المعادن الثمينة لبناء واجهة تفاعل أكثر كفاءة، ما أدى إلى زيادة ملحوظة في عدد أيونات الأكسجين السالبة ومضاعفة ثابت معدل التحلل المستهدف.
- ثانيًا: اعتماد هيكل شبكي سداسي بفتحات مائلة بزاوية 45 درجة كوسيلة لحمل المادة، مع تكديس متعدد الطبقات، مما أدى إلى زيادة كبيرة في عدد مواقع التفاعل الأساسية ومساحة السطح النوعية لكل وحدة.
- ثالثًا: استخدام هيكل ألمنيوم شبكي سداسي مع نظام إشعاع فوق بنفسجي عالي الكثافة، ما ساهم في تحسين كبير في كفاءة فصل ونقل الحاملات المشحونة بالضوء، وبالتالي زيادة ملحوظة في مساحة الإشعاع الفعالة.
- رابعًا: تطوير تقنية حماية دقيقة للروابط الكيميائية على سطح الوسيط ذاتيًا، حيث تم تنفيذ أكثر من عشرة مراحل لتطبيق طبقة واقية مستقرة للغاية على الألمنيوم الشبكي، بما يحقق مستوى التصاق من الدرجة صفر، مع عمر تصميمي يتراوح بين 5 إلى 10 سنوات دون الحاجة إلى استبدال.

تصميم آمن: لا أوزون، ويمكن التعايش مع البشر

مقارنة مع المسارات التقنية التقليدية

اختبارات الجهات الخارجية وحالات التطبيق
قياس انبعاثات الأوزون:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، وبعد ساعتين، بلغت القياسات 0.002 ملليغرام/متر مكعب، وهو أقل بكثير من المعيار الوطني (0.1 ملليغرام/متر مكعب)؛
القضاء على المكورات العنقودية البيضاء:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على البكتيريا أكثر من 99% بعد ساعة واحدة؛
نسبة القضاء على الجراثيم الطبيعية:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على الجراثيم أكثر من 98% بعد ساعتين؛
نسبة القضاء على فيروس الإنفلونزا A H1N1:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على الفيروس أكثر من 99.9% بعد ساعتين؛
قياس تسرب الأشعة فوق البنفسجية:على بعد 30 سم من الجهاز، بلغت شدة الأشعة فوق البنفسجية أقل من 1 ميكرو واط/سم²، وهو أقل بكثير من المعيار الوطني الذي يحدد 5 ميكرو واط/سم²؛
اختبار مادة التحفيز الضوئي وفقًا لمعايير ROHS الأوروبية:جميع المؤشرات مطابقة للمعايير؛
اختبار كيس غاز بسعة 250 لترًا:في الفئة A/B للمواد المسرطنة عالية الخطورة، بلغت نسبة القضاء على المركبات المسرطنة أكثر من 99% بعد ساعتين، وفي الفئة الثانية بلغت نسبة القضاء على المركبات المسرطنة 96% بعد ساعتين.
في المجال الطبي، كان المنتج في البداية يستهدف فيروس كورونا خلال فترة الجائحة، وحقق نسبة قضاء تتجاوز 99.9%، ويجري حاليًا التعاون مع معهد صحة الجهاز التنفسي في غوانزو (بمشاركة الأكاديمي تشونغ نانشان)؛
في مجال تربية الحيوانات، يتعاون مع عدة شركات كبرى وشهيرة داخل البلاد؛
في مجال السيارات، دخلت أربع شركات سيارات رئيسية في البلاد مرحلة التجارب الأولية لتركيب الجهاز في السيارات.
أسئلة وأجوبة تفاعلية
س: ما هو المبدأ الأساسي لعمل جهاز تعقيم الهواء بالتحفيز الضوئي؟ وكيف يتعاون ضوء UVA بطول موجة 365 نانومتر مع مادة نانوية متعددة الأبعاد قائمة على التيتانيوم لتحقيق تعقيم وتنقية فعّالين؟
ليو ده تشيانغ: التحفيز الضوئي هو في الأساس مادة تحفيزية تشارك في التفاعل دون أن تستهلك نفسها، فهي تحوّل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، وتنتج جذور الهيدروكسيل. وهذه الجذور تتمتع بقدرة أكسدة قوية تعادل حرارة 2200 درجة مئوية، وبفضل هذه القدرة تقوم بأكسدة المركبات العضوية والبكتيريا والفيروسات، وتحويلها إلى مواد غير ضارة، وهي أقوى من الأوزون. كما أن مدة بقاء جذور الهيدروكسيل قصيرة جدًا، ولا تتطاير إلى الهواء، بل يجب أن تلامس السطح مباشرة لتفعيلها، ولذلك لا تشكل أي ضرر للإنسان، فهي تفاعل يعتمد على التلامس.
سؤال المضيف: هل صحيح أن المادة لا تُستهلك؟
ليو ده تشيانغ: المادة تبقى موجودة طالما توفرت ثلاثة شروط: أولاً، وجود الهواء، حيث يتحول الأكسجين والماء في الهواء إلى جذور الهيدروكسيل وأيونات الأكسجين السالبة؛ وثانيًا، توفير الطاقة، أي مصباح ضوء فوق بنفسجي بطول موجة 365 نانومتر. ثم سأل المضيف: إذا كانت 365 لها عمر افتراضي وقد تتدهور، فلماذا يُقال إنها «لا تستهلك موادًا»؟ فأجاب ليو هاو: صحيح أن 365 قد تتدهور، لكننا نستخدمها بقوة أقل لتمديد عمرها؛ فاللمبة مصنفة بعمر افتراضي يبلغ حوالي 30 ألف ساعة، وبقوة اسمية تبلغ 2 واط، لكننا نستخدمها بقوة 0.5 إلى 1 واط فقط، أي بتخفيض قوة الاستخدام إلى النصف تقريبًا، مما يقلل من الحرارة ويزيد من كفاءة الإضاءة والإشعاع.
س: مقارنةً بأجهزة تنقية الهواء التقليدية التي تعتمد على المرشحات، ما هي الفروق الجوهرية في صيانة المواد وتكاليف الاستخدام على المدى الطويل؟
ليو هاو: المنتجات التقليدية تتطلب استبدالًا دوريًا للفحم المنشط والمرشحات، لأنها سريعة التشبع، وعادةً ما يكون عمرها الافتراضي 6 أشهر أو سنة واحدة. وفي البيئات ذات تركيز عالٍ من الملوثات، غالبًا ما تصبح مشبعة خلال شهر أو شهرين، مما يستلزم استبدالها، وإلا ستتراجع قدرتها على إزالة الملوثات بشكل كبير، وقد تظهر روائح حامضة وتلوث ثانوي. أما مادة التحفيز الضوئي في هذا المنتج وحبيبات المصابيح فمصممتان لتدوم طويلاً، ولذلك لا يحتاج المستخدم إلى استبدال أي مواد استهلاكية أثناء الاستخدام.
سؤال المضيف: إذا تراكم الغبار على حبيبات المصابيح وعلى المادة النانوية الشبكية، فهل سيؤثر ذلك على قدرة التعقيم؟
ليو ده تشيانغ: المادة ذاتية التنظيف؛ فهي تحلل المركبات العضوية، ولذلك فإن الغبار الذي يلتصق بها يحتوي بالضرورة على مواد عضوية، وسيتم تحليله، ولذلك يبقى سطح المصابيح نظيفًا دائمًا. وقد أجرينا تجارب: في بيئة عادية مع تدفق هواء مستمر لمدة عام، ظل المرشح نظيفًا جدًا؛ وفي غرفة التدخين، لم يصفر الجزء المضاء بالمصابيح، بينما صفر الجزء غير المضاء بسبب دخان السجائر.
س: لقد حققت الكفاءة الكمية زيادة تزيد على 50%، كما أن الكفاءة التحفيزية الإجمالية تفوق نظيراتها في السوق بعشرة أضعاف؛ فكيف تم تحقيق هذه القفزات من خلال تركيبة المادة وتقنيات التصنيع؟
ليو ده تشيانغ: يكمن الأمر في جانبين رئيسيين. الأول: تصنيع المادة؛ فعادةً ما يكون عرض النطاق الإلكتروني لثاني أكسيد التيتانيوم النانوي 3.2 إلكترون فولت، وكثير من الإلكترونات تُهدر دون أن تنتقل، ولذلك قمنا ببناء بنية ثلاثية، بإضافة طبقة انتقالية من معادن ثمينة، مما أدى إلى خفض عرض النطاق الإلكتروني. والثاني: تقنية الطلاء؛ فعادةً ما يُلصق التحفيز الضوئي على السطح باستخدام مادة لاصقة، لكن هذه المادة تغطي سطح المادة النانوية وتقلل من مساحة التلامس مع الهواء والماء؛ أما تقنيتنا فتقوم على عدم استخدام أي مادة لاصقة، بل نربط المادة مباشرة بسطح المعدن، مما يرفع بشكل كبير من كفاءة استخدام المادة.
س: يغطي المنتج العديد من البيئات مثل المستشفيات، المدارس، دور رعاية المسنين، المكاتب، الفنادق، ومزارع تربية الحيوانات؛ فكيف تسير عملية الترويج في السوق؟ وما هي خطط توسيع نطاق المنتج والتطبيقات؟
ليو ده تشيانغ: بالنسبة لدور رعاية المسنين، فقد بدأ التوريد بشكل طبيعي إلى عدة دور في فوجيان وقوانغدونغ؛ أما في مجال المستشفيات، فيتعاون مع معهد صحة الجهاز التنفسي في غوانزو، وستُطرح النماذج الأولى قريبًا، وسيتم الترويج باسمه؛ وفي مجال المصانع، هناك عدة آلات كبيرة في ورش بمساحة تقل عن 1500 متر مربع في دنجوان، وقد بدأت بالعمل منذ شهرين أو ثلاثة؛ وفي مجال السيارات، دخلت أربع شركات سيارات رئيسية في البلاد مرحلة اختبار تركيب الجهاز في السيارات، فيما أكملت بعض الشركات المناقصات وتجري عمليات التحقق.
أما ليو هاو فأضاف: يركز المنتج على التصدير، وقد طلب بعض التجار في أمريكا الشمالية وأمازون تقديم عينات لمعالجة الروائح في أوعية فضلات القطط وتعطير الحيوانات؛ كما يتعاون مع عملاء كبار مثل تشانغ هونغ، ويمكن تقديم الجهاز كاملًا أو مكوناته مع حلول تقنية متكاملة. ومن المتوقع طرح جهاز تنقية الهواء المخصص للسيارات في أكتوبر، على شكل صندوق صغير يوضع داخل السيارة لمعالجة الفورمالدهيد والروائح الكريهة.
مزيد من النقاش
حول إزالة الروائح في دورات المياه، أوضح ليو هاو أن روائح الحمامات أقل بكثير من الروائح الشديدة، ويمكن حلها خلال دقائق قليلة من التشغيل؛ وإذا أخذنا في الاعتبار القوة والاستهلاك، يمكن خفض سرعة التشغيل، فطالما استمر التشغيل لفترات طويلة، فلن تبقى أي روائح في الحمام.
حول إمكانية وجود رائحة أوزون في الفضاء، وإمكانية إزالة المركبات العضوية المتطايرة، وفعالية إزالة روائح التدخين، أوضح ليو ده تشيانغ أن طول موجة 365 نانومتر لا يُنتج أوزونًا؛ أما المركبات العضوية المتطايرة فتُزال جميعها، وقد أثبتت التجارب أن جهاز بقوة 48 واط قادر على إزالة نحو 90% من الملوثات في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا خلال ساعة واحدة؛ وبالنسبة لروائح التدخين، فقد أثبتت الاختبارات أن نيكوتين يُزال بنسبة 99.999% خلال ساعة واحدة (وفقًا لبيانات الجهات الخارجية).
حول مساحة التعقيم ومواصفات الإشعاع، قال ليو ده تشيانغ إن مساحة التعقيم تعتمد أساسًا على القوة وكمية الهواء، وأن طول موجة 365 نانومتر لا يُصدر إشعاعًا فوق بنفسجي خارجيًا، وإن الإشعاع الصادر من كل وحدة سطح له قيم معيارية، ويمكن تصميم شدة الإشعاع وفقًا لاحتياجات كل بيئة.
سأل المضيف عن تأثير التعرض الطويل للأشعة على صحة الإنسان، فأوضح ليو هاو أن الجهاز يعتمد على نظام قفل الضوء، الذي يحجب الأشعة فوق البنفسجية تمامًا داخل الجهاز، ويُعالج الهواء الداخل قبل طرحه مرة أخرى، ولذلك تُسجل الجهات الخارجية صفرًا في قياسات الأشعة؛ وأضاف ليو ده تشيانغ أن الاستخدام المطول يُعد تفاعلًا أكسدة-اختزال، وأن أحد نواتج هذا التفاعل هو أيونات الأكسجين السالبة، مما يمنح المستخدم شعورًا بنقاء الهواء.
الخلاصة

الضيف ليو هاو هو خريج جامعة فودان، تخرّج عام 1998 من قسم البكالوريوس، وهو مؤسس ومدير عام شركة سيتشوان أوشين للأدوات البصرية، وقد أمضى أكثر من عشرين عامًا في صناعة البصريات الدقيقة، متخصصًا في مجالات الإضاءة والبصريات التصويرية.
أما الضيف ليو ده تشيانغ فهو أيضًا خريج جامعة فودان، تخرّج عام 1991 من قسم الكيمياء، وله باع طويل في مجال المواد والكيمياء، ويشغل حاليًا منصب كبير المهندسين في شركة شنغهاي لانتاي هوانيو للتكنولوجيا.
من المادة إلى المنتج: خطوة أولى لإطلاق تقنية جديدة
المبدأ الأساسي وأربعة اختراقات رئيسية

- أولاً: استخدام خلط متعدد المعادن الثمينة لبناء واجهة تفاعل أكثر كفاءة، مما يعزز بشكل كبير توليد أيونات الأكسجين السالبة ويرفع ثابت معدل التحلل المستهدف عدة أضعاف.
- ثانيًا: اعتماد هيكل شبكي سداسي بفتحات مائلة بزاوية 45 درجة كوسيلة لحمل المادة، مع تكديس متعدد الطبقات، مما يرفع نقاط التفاعل الأساسية ومساحة السطح النوعية للوحدة بشكل كبير.
- ثالثًا: استخدام هيكل سداسي شبكي من الألومنيوم بالتزامن مع نظام إشعاع فوق بنفسجي عالي الكثافة، مما يعزز فصل ونقل الشحنات المولدة بالضوء بكفاءة أعلى ويزيد مساحة الإشعاع الفعالة بشكل ملحوظ.
- رابعًا: تطوير تقنية حماية دقيقة للسطح الخارجي للمادة باستخدام روابط كيميائية؛ إذ تم تنفيذ أكثر من عشرة مراحل لتطبيق طبقة واقية مستقرة بشكل دائم على الهيكل السداسي الألومنيوم، بحيث تحقق الالتصاق بدرجة صفر وتمتد فترة التشغيل المصممة إلى 5–10 سنوات دون الحاجة إلى استبدال.

تصميم آمن: لا أوزون، ويمكن التعايش بين الإنسان والآلة

مقارنة مع الطرق التقنية التقليدية

اختبارات الجهات الخارجية وحالات التطبيق
قياس انبعاثات الأوزون:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، وبعد ساعتين، بلغت القياسات 0.002 ملغم/م³، وهو أقل بكثير من المعيار الوطني (0.1 ملغم/م³)؛
القضاء على بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على البكتيريا أكثر من 99% بعد ساعة واحدة؛
نسبة القضاء على البكتيريا الطبيعية:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على البكتيريا أكثر من 98% بعد ساعتين؛
نسبة القضاء على فيروس الإنفلونزا A H1N1:في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا، بلغت نسبة القضاء على الفيروس أكثر من 99.9% بعد ساعتين؛
قياس تسرب الأشعة فوق البنفسجية:على بعد 30 سم من الجهاز، بلغت شدة الأشعة فوق البنفسجية أقل من 1 ميكرو وات/سم²، وهو أقل بكثير من المعيار الوطني الذي يطلب أقل من 5 ميكرو وات/سم²؛
اختبار مواد المحفز الضوئي وفقًا لمعايير ROHS الأوروبية:جميع المؤشرات مطابقة للمعايير؛
اختبار كيس الغاز بسعة 250 لترًا:في الفئة A/B للمواد المسرطنة عالية الخطورة، بلغت نسبة القضاء على المركبات المسرطنة بعد ساعتين أكثر من 99%، وفي الفئة الثانية بلغت النسبة 96%.
في المجال الطبي، كان المنتج في البداية موجهًا لمواجهة فيروس كورونا خلال فترة الجائحة، وحقق نسبة قضاء تتجاوز 99.9%، ويجري حاليًا التعاون مع معهد صحة الجهاز التنفسي في غوانزو (بمشاركة الأكاديمي تشونغ نانشان)؛
في مجال تربية الحيوانات، يتعاون مع عدة شركات كبرى وشهيرة داخل البلاد؛
في مجال السيارات، دخلت أربع شركات سيارات رئيسية في البلاد مرحلة التجارب الأولية لتركيب الجهاز في السيارات.
أسئلة وأجوبة تفاعلية
س: ما هو المبدأ الأساسي لعمل جهاز تعقيم الهواء بالمحفز الضوئي؟ وكيف يتعاون ضوء UVA بطول موجة 365 نانومتر مع مواد التيتانيوم النانوية المتعددة لتحقيق تعقيم وتنقية فعّالين؟
سؤال المضيف: هل صحيح أن المادة لا تُستهلك؟س: مقارنةً بأجهزة تنقية الهواء التقليدية التي تعتمد على المرشحات، ما هي الفروق الجوهرية في صيانة المواد وتكاليف الاستخدام على المدى الطويل؟
سؤال المضيف: إذا تراكم الغبار على المصابيح وعلى المواد النانوية السداسية من التيتانيوم، فهل سيؤثر ذلك على قدرة التعقيم؟س: كيف تم تحقيق زيادة تزيد عن 50% في الكفاءة الكمية وتحسين الكفاءة الكيميائية الكلية بمقدار عشرة أضعاف مقارنةً بالمنتجات الموجودة في السوق؟
الأول: تصنيع المادة؛ فعادةً ما يكون عرض النطاق الإلكتروني لثاني أكسيد التيتانيوم النانوي 3.2 إلكترون فولت، وكثير من الإلكترونات تُهدر دون أن تنتقل، ولذلك قمنا ببناء بنية ثلاثية، بإضافة طبقة انتقالية من المعادن الثمينة، مما يخفض عرض النطاق الإلكتروني. والثاني: تقنية الطلاء؛ فعادةً ما يُلصق المحفز الضوئي بالمادة باستخدام مادة لاصقة، لكن هذه المادة تغطي سطح المادة النانوية وتقلل مساحة التلامس مع الهواء والماء؛ أما تقنيتنا فتقوم على عدم استخدام أي مادة لاصقة، بل نربط المادة مباشرةً بسطح المعدن، مما يرفع بشكل كبير كفاءة استخدام المادة.س: يغطي المنتج العديد من التطبيقات مثل المستشفيات، المدارس، دور المسنين، المكاتب، الفنادق، مزارع تربية الحيوانات، فما هو وضع الترويج في السوق حاليًا؟ وما هي خطط توسيع المنتج والتطبيقات؟
مزيد من النقاش
حول إزالة الروائح في الحمامات، أوضح ليو هاو أن رائحة الحمام أقل بكثير من الروائح الشديدة، ويمكن القضاء عليها خلال دقائق قليلة من التشغيل؛ وإذا أخذنا في الاعتبار القوة والاستهلاك، يمكن إبطاء سرعة التشغيل، فطالما استمر التشغيل لفترات طويلة، فلن تبقى رائحة في الحمام.
حول إمكانية وجود رائحة أوزون في الفضاء، وإمكانية إزالة المركبات العضوية المتطايرة، وفعالية إزالة روائح السجائر، أوضح ليو ده تشيانغ أن طول الموجة 365 نانومتر لا ينتج أوزونًا؛ أما المركبات العضوية المتطايرة فتُزال جميعها، وقد أثبتت التجارب أن جهاز بقدرة 48 وات قادر على إزالة نحو 90% من الملوثات في حجرة بحجم 30 مترًا مكعبًا خلال ساعة واحدة؛ وفيما يتعلق برائحة السجائر، فقد أثبتت الاختبارات أن نيكوتين السجائر يُزال بنسبة 99.999% خلال ساعة واحدة (وفقًا لبيانات اختبارات الجهات الخارجية).
حول مساحة التعقيم ومواصفات الإشعاع، قال ليو ده تشيانغ إن مساحة التعقيم تعتمد أساسًا على القوة وكمية الهواء، وأن طول الموجة 365 نانومتر لا يصدر إشعاعًا فوق بنفسجيًا خارج الجهاز، وإن الإشعاع الصادر من السطح يخضع لمعايير محددة، ويمكن تصميم شدة الإشعاع وفقًا لاحتياجات كل بيئة.
سأل المضيف عن تأثير التعرض الطويل للأشعة فوق البنفسجية على صحة الإنسان، فأوضح ليو هاو أن الجهاز يعتمد على نظام قفل الضوء، الذي يحجب الأشعة فوق البنفسجية تمامًا داخل الجهاز، ويُعالج الهواء الداخل ثم يُخرج، مما يجعل قياسات الجهات الخارجية تشير إلى صفر إشعاع؛ وأضاف ليو ده تشيانغ أن الاستخدام المطول يُحدث تفاعلًا أكسدة-اختزال، وينتج عنه أيونات الأكسجين السالبة، مما يمنح الشعور بهواء منعش.
الخلاصة
تشاينا لايت
الموقع الرسمي لجمعية صناعة الإضاءة الصينية ومنصة إعلامية شاملة لصناعة الإضاءة. لا نكتفي بتقديم معلومات موثوقة وفي الوقت المناسب عن الإضاءة، بل نسعى أيضاً إلى أن نكون شريكاً في نمو الشركات. ومن ترويج العلامات التجارية وتوسيع قنوات التوزيع إلى الاستشارات وتدريب المواهب والمشاركة في إعداد المعايير، نقدم خدمات مهنية متكاملة لمساعدة الشركات على تحسين الجودة والكفاءة وتعزيز التنمية عالية الجودة لصناعة الإضاءة معاً.
جهات اتصال التعاون
仇纯 (السيدة): 158 6155 3579
顾君 (السيد): 137 7157 5253