多功能蓄能發光讓隧道安全又明亮

文/圖 安徽中益新材料科技有限公司

安徽中益新材料科技有限公司通過研究多功能蓄能發光材料的制備及其在公路隧道安全照明中的應用，歷經18年成功研發了多功能蓄能發光涂料制備方法、多功能蓄能發光幕墻裝飾板制備方法和多功能蓄能發光材料設計應用方法，并制定出多功能蓄能發光材料應用技術規程。項目獲授權發明專利8項，實用新型專利3項，軟件著作權3項，編制發布行業標準2部，填補了該領域的國內外空白。成果在2022年冬奧會從北京至河北崇禮滑雪場的專用道路延崇高速公路河北段隧道群、國內第二長公路隧道四川米倉山隧道、國道329線浙江舟山段隧道群等國內公路隧道應用約400座，里程超過550公里，面積約為560萬平方米，節約照明電費超過3億元，近5年節約運營費用11.5億元、降低碳排放量90萬噸，提升了隧道照明安全的可靠性。近年來，項目成果推廣應用至軌道交通、城市綜合管廊及軍事民防工程領域，使用面積超過450萬平方米。在建工程項目中，已設計選用多功能蓄能發光材料的面積超過600萬平方米。成果轉化的產品已累計銷售超過10億元，完成稅收8000余萬元，帶動就業人數千人以上。

多功能蓄能發光材料

開發高效寬光譜的長余輝發光材料

多功能蓄能發光涂料制備技術

多功能發光涂料

多功能發光裝飾板

將碳酸鍶、氧化鋁、氧化銪、氧化鏑、氧化鐠、麥飯石按比例混合，高溫晶相燒制可得具有增光增亮、延時發光、釋放負氧離子、豐富480納米至580納米光譜波長的多功能蓄能發光長余輝發光粉材料。通過理論與試驗研究揭示了照明光譜波長在480納米至580納米范圍內對人眼視覺認知有提升作用。經過數千次分析、檢測與試驗，控制晶體結構只吸收不可見光、增光增亮、延時發光，且光譜波長480納米至580納米。

與傳統稀土發光材料相比，多功能蓄能發光材料是通過控制微量元素及燒結溫度，形成納米微電容，在空氣作用下源源不斷釋放負氧離子。而釋放的負氧離子對清潔空氣、減少壁面沾污具有重要作用。

基于改性稀土長余輝發光粉，研發了具有防火阻燃、增光增亮、延時發光、釋放負氧離子、耐酸堿、耐沾污、抗菌防霉，在隧道空間內可明顯提升壁面亮度與照明質量的多功能蓄能發光涂料與裝飾板。研發了以無機硅納米技術為基礎的“底漆+下面漆+上面漆”涂層體系，其在基層中的滲透性強、附著力好，同時透光率高、耐污性強。研發了以秸稈為主要原材料制備輕質耐火板，通過多次打磨去塵后滾涂或噴涂多功能蓄能發光涂料形成多功能蓄能發光裝飾板。

基于多功能蓄能發光材料的隧道照明方法與技術

無機硅納米涂料

取消照明燈具

取消進出口段的加強照明燈具，基本段照明燈具功率減小25%。

多功能蓄能發光材料輔助公路隧道照明可增光增亮大于30%，明顯節約照明能耗，消除隧道進出口的“黑洞”“白洞”現象，彌補人造光源在480納米至580納米光譜波長范圍的缺失，提高駕乘人員在公路隧道環境中的可視距離，降低公路隧道養護費用，提供發生火災和意外災害時的連續應急逃生指示照明，保障公路隧道運營安全。

多功能蓄能發光材料輔助公路隧道照明方法，即根據不同地區192座隧道內實測的太陽光從洞外至洞內照度的衰變規律，以及多功能蓄能發光材料在不同自然光亮度下的增光性能，提出公路隧道節能照明設計方法。

對于小于200米長度的隧道，取消設計照明燈具，直接利用多功能蓄能發光材料輔助隧道照明，具體是在離隧道進、出口端長度為40米至60米的范圍內，采用全斷面設置多功能蓄能發光材料，隧道的其余長度范圍內，在兩側拱墻2米至3米高度范圍內設置多功能蓄能發光材料，同時在隧道電纜溝側壁路緣30厘米高范圍設置多功能蓄能發光材料。

對于200米至300米長度的隧道，取消加強照明燈具，白天采用基本照明燈具組合多功能蓄能發光材料照明，夜間關閉照明燈具，直接利用多功能蓄能發光材料照明，具體是在離隧道進、出口端長度為40米至60米的范圍內，采用全斷面設置多功能蓄能發光材料。隧道的其余長度范圍內，在兩側拱墻2米至3米高度范圍內設置多功能蓄能發光材料。同時，在隧道電纜溝側壁路緣30厘米高范圍設置多功能蓄能發光材料。

對于300米長度以上的隧道，利用多功能蓄能發光材料輔助隧道照明，降低隧道照明維護亮度或維護照度指標，至少減少照明設計功率30%，具體是在離隧道進、出口端長度為40米至60米的范圍內，采用全斷面設置多功能蓄能發光材料，隧道的其余長度范圍內，在兩側拱墻2米至3米高度范圍內設置多功能蓄能發光材料。

根據照明需求的照明調節前饋控制技術。通過隧道內外亮度、車流量等參數的動態反饋，結合多功能蓄能發光材料增光增亮及對光環境的提升效果，采用前饋結合反饋的控制策略調控隧道內燈具的照度。

根據照明需求的照明調節前饋控制技術

利用汽車燈的公路隧道無源照明技術。提出隧道多維光環境空間技術理論，通過汽車車燈與多功能蓄能發光材料的耦合作用達到隧道無燈照明的技術目標。

利用汽車燈的公路隧道無源照明技術

廣東東環高速公路其古頂隧道

技術開發歷程

多功能蓄能發光材料于2002年開始研究，2008年8月28日申請了國家發明專利（ZL 200810146949.7），2010年獲得授權。2006年，多功能蓄能發光材料首次在國內高速公路隧道應用實施。2008年，在安徽省六武高速公路首次開展科研項目研究和應用，并于2013年獲得中國土木工程詹天佑獎。為更好地深入研究和推進成果轉化，2013年在安徽省滁州市成立安徽中益新材料科技有限公司，專門進行多功能蓄能發光材料的研發、生產和銷售。

2014年，課題組提出“隧道用蓄光發光涂料輔助與應急照明技術”被納入交通運輸部交通運輸建設科技成果推廣目錄；2016年，提出的“公路隧道用多功能材料的研發及應用技術”獲得中國技術市場協會最高獎——金橋獎。

2018年，項目組申報2018年度國際隧道協會ITA大獎，在全球范圍內與同行評比，最終“隧道可持續照明用多功能儲能式發光材料”（The Multifunctional Energy-Storage and Luminescent Material for Sustainable and Energy-saving Lighting for Tunnels）獲國際隧道協會ITA2018年度技術產品/設備創新獎（全球年度唯一），也是我國首次獲得技術產品/設備創新獎。

領跑道路綠色照明新材料

安徽中益新材料科技有限公司主要從事土木工程、交通工程、建筑工程、安防工程、節能照明工程技術開發、技術服務及技術轉讓；建筑節能材料、儲能式發光材料、建筑防水材料、景觀材料、環保涂料、道路標志標牌及抗凍防腐劑的研發、生產、銷售及施工。公司坐落于長三角核心城市滁州市全椒十譚現代產業園。

廣東韶關芙蓉隧道

國道329線浙江舟山段改建工程隧道群

公司以國家交通運輸科普基地“道路綠色照明與安全防災新材料試驗室”及“安徽省高層次科技人才團隊”為依托，組建了完善的技術研發團隊，與同濟大學朱合華教授團隊、復旦大學戴奇研究員團隊、天津大學戴海濤教授團隊、武漢理工大學杜志剛教授團隊在隧道防災、道路照明及交通安全等領域形成集材料、照明、消防、信息與道路交通安全等多學科交叉專業的全方位、一體化解決問題合作模式。可領銜提供國際一流的隧道及地下工程綠色照明、安全防災及道路交通安全設置技術方案與相應的技術研發、咨詢和技術服務工作。

公司在未來3年內計劃在科創板上市，成為國家交通運輸行業重點實驗室或工程研究中心、安徽省博士后工作站、安徽省企業技術中心，并致力成為道路綠色照明新材料領跑者。