Больницы / Школы / Дома престарелых / Автомобильное применение — универсальная совместимость! Лянь Хао и Лю Дэцян из Фуданьского университета разобрали комплексное решение по очистке воздуха с помощью светового излучения.

11 сентября в рамках серии семинаров «Сияние Фудана» на платформе Ming Classroom и в видеоканале «Лао Хун о свете» состоялся прямой эфир, на котором были приглашены два ключевых выпускника‑разработчика — Лю Хао и Лю Дэцян — авторы удостоенного в 2026 году премии «Разумное развитие освещения» за выдающееся достижение «Разработка фотокаталитического устройства для очистки воздуха». Они представили полный обзор проекта — от принципов работы до его внедрения в промышленность.

Гость мероприятия — Лю Хао — выпускник Фуданьского университета, окончивший бакалавриат в 1998 году; основатель и генеральный директор компании Sichuan Ousheng Optical Instruments Co., Ltd. Он более 20 лет активно работает в сфере прецизионной оптики, специализируясь на осветительных и изображающих оптических системах.

Ещё один гость — Лю Дэцян — также выпускник Фуданьского университета, получивший степень бакалавра по химии в 1991 году. Он долгое время занимается материалами и химией и в настоящее время является главным инженером компании Shanghai Lantai Huanyu Technology Co., Ltd.

Семинар вёл секретарь Ассоциации выпускников Фуданьского университета по направлению «Освещение», главный редактор медиаплатформы China Zhi Guang — Хун Бин. Трансляция проходила одновременно на канале Ming Classroom «Сияние Фудана» и в видеоканале «Лао Хун о свете».

От материала к продукту: «бросить камень, чтобы вызвать ответную реакцию»

В начале своего выступления Лю Хао рассказал об истории создания проекта. Идея возникла на основе ключевого материала, разработанного Лю Дэцянем. Причина самостоятельного производства продукта заключалась в том, что на рынке пока отсутствуют зрелые применения этого материала; если продвигать только сам материал, доверие потребителей будет трудно завоевать. Поэтому было решено начать с создания прототипа и демонстрации возможностей, чтобы стимулировать отрасль к использованию этой технологии и позволить большему числу пользователей оценить преимущества нового материала. Затем он пригласил партнёра из команды — руководителя Гун — подробно рассказать о технической стороне вопроса.

Основные принципы и четыре ключевых прорыва

Руководитель Гун начал с объяснения фундаментальных принципов работы фотокаталитического устройства для очистки воздуха. Технология основана на воздействии ультрафиолетового излучения длиной волны 365 нм (UVA) на многокомпонентный наноматериал на основе титана. После поглощения световой энергии материал инициирует образование высокоактивных пар электрон‑дырка: дырки окисляют органические соединения, реагируют с водой с образованием гидроксильных радикалов, а с кислородом в воздухе — супероксидных радикалов. Эти радикалы способны непосредственно разрушать молекулярную структуру формальдегида, бензола и других ЛОС, полностью окисляя их до безвредных углекислого газа и воды; в отношении бактерий и вирусов они необратимо разрушают белковую оболочку и генетический материал, обеспечивая эффективную инактивацию.

Гун особо подчеркнул, что гидроксильные радикалы обладают чрезвычайно высоким окислительным потенциалом — лишь немногим уступают фтору и значительно превосходят широко используемый озон; они неизбирательно воздействуют на различные органические вещества, полностью минерализуют их и обладают широким спектром разложения. В отличие от традиционных активированных углей или HEPA‑фильтров, которые работают за счёт физической адсорбции и быстро переполняются, фотокаталитические материалы сами по себе не участвуют в химических реакциях, не испаряются и не расходуются.

Говоря о технических прорывах, Гун выделил четыре ключевых аспекта:

• во‑первых, применение совместной легирования несколькими благородными металлами позволило создать более эффективную реакционную поверхность, существенно повысив концентрацию отрицательных ионов и увеличив коэффициент скорости распада целевых загрязнений в несколько раз;
• во‑вторых, использование шестигранных ячеистых фильтров с наклонными отверстиями под углом 45°, уложенных в несколько слоёв, значительно увеличило количество каталитических центров и удельную площадь поверхности;
• в‑третьих, сочетание шестигранных алюминиевых ячеек с высокоплотной ультрафиолетовой матрицей позволило существенно повысить эффективность разделения и транспортировки фотогенерируемых носителей заряда, значительно расширив зону эффективного облучения;
• в‑четвёртых, разработка собственной технологии микрозащиты поверхностных химических связей — благодаря более чем десяти технологическим операциям покрытие надёжно наносится на алюминиевые ячеистые основания, достигая уровня 0 по стандарту адгезии и обеспечивая срок службы от 5 до 10 лет без необходимости замены.

Кроме того, Гун представил разработанную командой технологию двухфазного синтеза на границе раздела: благодаря формированию гетерогенной структуры и расширению диапазона спектральной чувствительности удалось подавить рекомбинацию носителей заряда, существенно повысив квантовую эффективность и обеспечив общую производительность, превосходящую показатели ведущих фотокаталитических материалов на рынке. Разработка покрытия заняла два года, прежде чем удалось добиться стабильного сцепления каталитического материала с алюминиевой ячеистой основой — выбор в пользу алюминия обусловлен его высокой удельной площадью поверхности, низким сопротивлением воздушному потоку и устойчивостью к ударным нагрузкам; прочность адгезии успешно прошла комплексные проверки, проведённые компаниями Midea и рядом автопроизводителей.

Безопасная конструкция: отсутствие озона, совместимость с человеком

Отвечая на распространённый в отрасли вопрос о возможности образования озона, Гун пояснил, что излучение длиной волны 365 нм относится к длинноволновому ультрафиолету, обладает крайне низкой энергией и не способно взаимодействовать с кислородом в воздухе, поэтому теоретически не может привести к образованию озона; результаты сторонних тестов также показали уровень выбросов озона, значительно ниже государственного стандарта. В то же время традиционные УФ‑лампы с длиной волны 254 нм, если не экранировать волну 185 нм, почти со 100% вероятностью выделяют озон. Поскольку устройство не создаёт ионизирующего излучения и не вызывает вторичного загрязнения, оно безопасно для человека и позволяет использовать его совместно с людьми. Материал не требует регулярной замены: в течение 5–10 лет не нужно менять никакие расходные компоненты; внутри предусмотрена запатентованная система «светового замка», полностью блокирующая ультрафиолетовое излучение, а по результатам сторонних измерений утечка практически равна нулю.

Схема зависимости уровня загрязнения окружающей среды и риска перекрёстной инфекции

Отвечая на проблему «отключения — возврата к прежнему уровню загрязнения», Гун отметил, что традиционные устройства для дезинфекции работают периодически: во время включения они быстро устраняют бактерии и вирусы, но сразу после выключения уровень загрязнения возвращается. Новый продукт, напротив, поддерживает круглосуточную работу, позволяя постоянно удерживать содержание плавающих микроорганизмов и загрязняющих веществ в воздухе на крайне низком уровне, предотвращая вторичную перекрёстную инфекцию уже на этапе её возникновения. В качестве примера он привёл свой офис: в сезон гриппа обычно половина сотрудников берёт больничный, однако после установки устройства за последние два года все работают, и в офисе не было ни одного случая гриппа.

Как интегрированный продукт «освещение + очистка», устройство также отличается высокими характеристиками освещения: используется источник полного спектра света и американские светодиоды полного спектра, индекс цветопередачи достигает 98, а также реализовано эффективное антибликовое решение.

Сравнение с традиционными технологическими решениями

Гун также провёл сравнительный анализ с наиболее популярными на рынке технологиями.

Кривая продолжительности эффективности удаления загрязнений

HEPA‑фильтры и активированный уголь работают за счёт физической адсорбции: по мере использования уголь накапливает загрязнения, фильтр забивается, и уже через 3–5 дней после начала эксплуатации эффективность начинает снижаться; в тяжёлых условиях фильтры практически полностью переполняются за 10 дней, при этом часто появляется неприятный запах плесени и кислоты. УФ‑C‑фотокаталитические устройства чаще всего действуют механически, имеют мёртвые зоны облучения, плохо справляются с формальдегидом, лампы быстро теряют мощность и рискуют утечкой озона; технологии высокого напряжения, такие как озонирование или плазменная обработка, почти со 100% вероятностью выделяют озон, а электроды требуют регулярного обслуживания; устройства, работающие на отрицательных ионах, в основном зависят от адсорбции и осаждения пыли, плохо справляются с бактериями, а электроды могут выделять озон и нуждаются в замене по мере старения. В отличие от этого, новый продукт преимущественно основан на химическом разложении: он устраняет TVOC, формальдегид и вирусы прямо у источника, не полагаясь на физическую адсорбцию и накопление, и позволяет людям жить и работать вместе с устройством круглосуточно.

Стандарты сторонних проверок и примеры применения

Что касается подтверждения эффективности продукта, Гун представил результаты ряда проверок, проведённых независимыми авторитетными организациями:

• Уровень выбросов озона：в 30‑кубовом камере, за 2 часа, измерено 0,002 мг/м³, что значительно ниже государственного стандарта (0,1 мг/м³);

• Уничтожение золотистого стафилококка：в 30‑кубовом камере, за 1 час эффективность превышает 99%;

• Скорость естественного уничтожения бактерий：в 30‑кубовом камере, за 2 часа уничтожено более 98%;

• Эффективность удаления вируса гриппа H1N1：в 30‑кубовом камере, за 2 часа удалено более 99,9%;

• Уровень утечки ультрафиолетового излучения：на расстоянии 30 см от корпуса интенсивность ультрафиолета составляет менее 1 мкВт/см², что значительно ниже государственного требования — менее 5 мкВт/см²;

• Проверка каталитического материала на соответствие директиве ЕС ROHS— все показатели соответствуют нормам;

• Тестирование методом 250‑литрового газового пакета：в случае канцерогенных веществ класса 1A/1B эффективность удаления за 2 часа превышает 99%, а для веществ класса 2 — 96%.

Применение устройства охватывает самые разные сферы: школы, офисы, детские сады, дома престарелых, ясли, больницы, отели, административные здания, домашние гостиные, спальни, рабочие кабинеты, детские комнаты, комнаты для пожилых людей и санузлы, а также помещения для домашних животных, животноводческие фермы, экологически чистые овощные хозяйства, автомобильные терминалы и вокзалы — всё это закрытые пространства, а также заводские цеха, стерильные комнаты, лаборатории и другие специальные объекты.

Продукт доступен в различных формах: потолочный вариант с функцией освещения, настенный, мобильный напольный, автомобильный и встраиваемый; встраиваемые модели после установки выглядят как обычные плоские светильники, совмещая функции дезинфекции и очистки. Типичные примеры применения включают отделение неотложной помощи и реанимационное отделение Народной больницы провинции Сычуань, судебно‑медицинский центр при Полицейском управлении провинции, местные больницы, а также базу Китайского центра защиты панд в городе Мяньян.

Затем Лю Дэцян добавил информацию о ходе промышленного внедрения. На практике продукт применяется в нескольких основных сферах:

• Медицинская область — первоначально устройство использовалось для уничтожения коронавируса в период пандемии, достигнув эффективности более 99,9%; в настоящее время ведётся сотрудничество с Институтом респираторного здоровья Гуанчжоу (под патронажем академика Чжун Наньшаня);

• Животноводство — совместно с несколькими крупными известными компаниями в стране;

• Автомобильная отрасль — четыре ведущих автопроизводителя страны уже приступили к испытаниям установки устройства в своих автомобилях.

Однако он признал, что поскольку соответствующие государственные стандарты для очистки воздуха ещё находятся в стадии разработки, их принятие ожидается не ранее следующего года, а общее признание и широкое внедрение технологии ещё предстоит.

Вопросы и ответы

По завершении презентации модератор Хун Бин, учитывая вопросы зрителей в прямом эфире, провёл обсуждение с двумя экспертами. Ниже представлены ключевые моменты живого диалога.

Вопрос: Каков основной принцип работы фотокаталитического устройства для очистки воздуха? Как 365‑нм UVA‑излучение и многокомпонентный наноматериал на основе титана взаимодействуют, обеспечивая эффективную дезинфекцию и очистку?

Лю Дэцян: По сути, фотокаталитический материал участвует в химической реакции, но сам не расходуется — он лишь преобразует световую энергию в химическую, порождая гидроксильные радикалы. Эти радикалы обладают мощной окислительной силой, сравнимой с температурой 2200 градусов; благодаря такой силе они окисляют органические соединения, бактерии и вирусы, делая их безвредными, причём их окислительная способность превосходит даже озон. Гидроксильные радикалы существуют очень недолго и должны контактировать с поверхностью, чтобы проявить свою активность; они не испаряются в воздух и не оказывают никакого вредного воздействия на человека, так как это контактная реакция.

Модератор уточнил — действительно ли материал не расходуется?

Лю Дэцян ответил: Материал считается «не расходующимся», если он существует и выполняет три условия: во‑первых, необходим воздух, чтобы кислород и вода в воздухе превращались в гидроксильные радикалы и отрицательные ионы; во‑вторых, требуется источник энергии — в данном случае это светодиоды с длиной волны 365 нм. Модератор тут же уточнил: ведь 365‑нм лампы имеют ограниченный срок службы и со временем теряют мощность — почему тогда говорят о «нулевом расходе»? Лю Хао пояснил: действительно, лампы 365 нм со временем теряют яркость, но можно продлить их жизнь, понижая мощность: заявленный срок службы лампы составляет около 30 000 часов, при номинальной мощности 2 Вт, но фактически она используется на уровне 0,5–1 Вт, что соответствует снижению мощности более чем на половину; при этом лампа не нагревается, а световая и радиационная эффективность даже повышаются.

Вопрос: Каковы ключевые различия между этим устройством и обычными фильтрами‑очистителями воздуха, особенно с точки зрения расходных материалов и долгосрочных эксплуатационных затрат?

Лю Хао: Традиционные устройства требуют регулярной замены активированного угля и фильтров, поскольку они быстро переполняются; заявленный срок службы — 6 месяцев или год. В условиях высокой концентрации загрязняющих веществ эти фильтры часто переполняются уже через месяц‑два, и их необходимо заменять, иначе эффективность сильно снижается, а также возникают проблемы с кислотными запахами и вторичным загрязнением. В нашем устройстве фотокаталитический материал и светодиоды рассчитаны на длительный срок службы, поэтому в процессе эксплуатации практически не требуется замена каких‑либо расходных компонентов.

Модератор уточнил — а что насчёт пыли, которая оседает на светодиодах и алюминиевых ячеистых наноматериалах? Не влияет ли это на эффективность дезинфекции?

Лю Дэцян ответил: Сам материал обладает самоочищающимся свойством: он разлагает органические соединения, а пыль, попадающая на него, обязательно содержит органику и тоже разлагается; поэтому поверхность, освещённая лампой, всегда остаётся чистой. Проведённые эксперименты показали: в нормальных условиях, при постоянном движении воздуха, фильтр остаётся чистым; в курительных комнатах место, освещённое лампой, не желтеет, тогда как неосвещённые участки покрываются жёлтым налётом от сигаретного дыма.

Вопрос: Квантовая эффективность увеличилась более чем на 50%, а общая каталитическая эффективность превышает показатели конкурентов в 10 раз — каким образом удалось добиться таких результатов благодаря составу материала и технологическим процессам?

Лю Дэцян: Основные достижения связаны с двумя аспектами. Во‑первых, синтез материала: обычная нано‑диоксид титана имеет ширину запрещённой зоны 3,2 электрон‑вольта, и многие электроны просто исчезают, не успевая перейти в состояние возбуждения; мы разработали трёхкомпонентную структуру, добавив переходный слой из благородных металлов, что позволило снизить ширину запрещённой зоны. Во‑вторых, технология нанесения покрытия: обычно каталитический материал крепится клеем, который закрывает поверхность наноматериала и уменьшает площадь его контакта с воздухом и водой; наша ключевая технология — отказ от клея, позволяющий напрямую соединить материал с металлической поверхностью, что значительно повышает эффективность использования материала.

Вопрос: Продукт применяется в больницах, школах, домах престарелых, офисах, отелях, животноводческих фермах и других сферах; какова текущая ситуация с маркетингом и планы по расширению рынка? Какие перспективы развития устройства и его применения?

Лю Дэцян: Что касается домов престарелых, мы уже поставляем устройства в несколько учреждений в провинциях Фуцзянь и Гуандун; в больницах ведётся сотрудничество с Институтом респираторного здоровья Гуанчжоу, скоро будут готовы опытные образцы, которые будут продвигаться под их брендом; в промышленности несколько крупных заводов в Дунгуане, в цехах площадью до 1500 квадратных метров, уже используют наши устройства в течение 2–3 месяцев; в автомобильной отрасли четыре ведущих автопроизводителя страны уже приступили к испытаниям установки устройства в своих автомобилях, некоторые завершили тендерные процедуры и сейчас проходят проверки. Устройство устанавливается за фильтром кондиционера в автомобиле в виде модуля, что относится к категории предварительной установки.

Лю Хао добавил: Мы уделяем особое внимание экспорту — некоторые продавцы на Amazon и в Северной Америке уже запросили образцы, чтобы решить проблему неприятных запахов в лотках для кошек и в туалетах питомцев; также ведётся сотрудничество с крупными клиентами, такими как Changhong — мы можем поставлять как готовые устройства, так и отдельные компоненты или полные технические решения. Автомобильный очиститель, как ожидается, поступит на рынок в октябре — это компактное устройство, которое можно поместить в салон автомобиля и решить проблемы формальдегида и неприятных запахов.

Дополнительные обсуждения

Помимо вышеупомянутых ключевых вопросов, зрители в прямом эфире задали ещё несколько практических вопросов, на которые модератор и гости ответили на месте.

• Что касается удаления запахов в санузлах, Лю Хао отметил, что запахи в туалетах гораздо слабее, чем в экстремальных ситуациях, и достаточно включить устройство на несколько минут, чтобы справиться с проблемой; если учитывать мощность и энергопотребление, можно замедлить скорость работы, но при условии постоянного включения запахи в санузлах практически исчезнут.

• Что касается возможности появления запаха озона в помещении, устранения ЛОС и эффективности удаления запахов от сигарет, Лю Дэцян пояснил: 365‑нм излучение не выделяет озон; любые летучие органические соединения, будь то формальдегид или бензол, могут быть удалены; согласно тестам, машина мощностью 48 Вт в помещении объёмом 30 кубических метров за час удаляет около 90% загрязняющих веществ; что касается запахов от сигарет, никотин, согласно государственным стандартам, удаляется за час на уровне 99,999% (по данным сторонних проверок).

• Что касается площади дезинфекции и параметров излучения, Лю Дэцян сказал: площадь дезинфекции зависит главным образом от мощности и объёма воздушного потока; 365‑нм излучение само по себе не создаёт ультрафиолетового излучения, а уровень облучения на единицу площади имеет установленные нормы, которые можно адаптировать под конкретные условия и задачи.

• Модератор уточнил, есть ли угроза для здоровья человека при длительном воздействии излучения; Лю Хао сообщил, что устройство оснащено системой «светового замка», полностью блокирующей ультрафиолетовое излучение внутри корпуса, а воздух, прошедший через устройство, выводится обратно в окружающую среду; по результатам сторонних проверок уровень утечки ультрафиолета равен нулю. Лю Дэцян добавил: при длительном использовании происходит окислительно‑восстановительная реакция, и одним из побочных продуктов становится отрицательный ион, который придаёт воздуху ощущение свежести.

Итоги

На этом семинаре был представлен полный цикл развития одной из удостоенных наград инноваций — от разработки материала и технологических прорывов до тестирования опытного образца и масштабного внедрения в разных сферах. Пересечение оптической инженерии и химии материалов открыло новый подход к очистке воздуха в общественных пространствах: «нулевой расход, отсутствие озона, совместимость с человеком».

КОНЕЦ

Примечание: текст подготовлен на основе записи выступления Лю Хао и Лю Дэцяна 11 сентября 2026 года на платформе Ming Classroom по теме «Разработка фотокаталитического устройства для очистки воздуха» и опубликован организацией Ming Classroom.