在平坦的白熾燈表面增添再輻射奈米結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新研究，能夠為這種經(jīng)典但效率低的光源帶來重生的機(jī)會嗎？
每當(dāng)看到古老的白熾燈泡，總會有一種帶點感傷與憐憫的感覺油然而生。它曾經(jīng)象征著一種技術(shù)奇跡，為這個世界帶來安全、高效率的照明，更完整地改變了這個社會。然而，它現(xiàn)在卻被嘲諷為一種低效率的“吃電怪獸”(energyhog)，似乎在無形中變成一種壞事。
在能源成本和監(jiān)管命令的雙重壓力下，白熾燈泡幾乎沒什么轉(zhuǎn)寰的余地，原本在大多數(shù)消費和商業(yè)應(yīng)用中的位置逐漸被小型螢光燈(CFL)以及日益增加中的LED等節(jié)能燈泡取代了。不過，白熾燈仍然受到許多特定應(yīng)用的青睞。如今，淘汰白熾燈可說是合情合理，因為它的效率僅有2%-3%，而CFL(約7%-15%)與LED(約5%-20%)的效率較其更高好幾倍。
這就是為什么我最近對于美國麻省理工學(xué)院(MIT)的一項研究極其感興趣之故。MIT的一支研究團(tuán)隊對于提高白熾燈泡的效能進(jìn)行了重要研究，而且也已經(jīng)完成了概念驗證。簡單來說，研究人員在燈絲周圍加上由光子晶體組成的次級結(jié)構(gòu)，以捕捉能量并使其反射回?zé)艚z中，因而讓非發(fā)光輻射能量不至于像熱耗散一樣地浪費掉。如此則可使其像可見光一樣重復(fù)進(jìn)行吸收，然后再發(fā)射(如下圖所示)。
MIT研究人員打造一款經(jīng)概念驗證的裝置，顯示提高白熾燈泡效率的兩階段過程
迄今為止，MIT的研究人員已能讓白熾燈泡達(dá)到6.6%的發(fā)光效率了，這比一般白熾燈泡更高約2倍到3倍。值得注意的是，他們所用的“燈絲”并不是傳統(tǒng)的鎢絲，而是一種更平坦的鎢絲薄片，以利于雷射切割至適合尺寸。
然而，這樣的設(shè)計能讓白熾燈泡在其原有的光澤與色溫情況下回到大眾市場嗎？當(dāng)然，我并不確定。即使這項研究與發(fā)展成功了，從實驗室原型、小規(guī)模生產(chǎn)到大眾市場與低成本生產(chǎn)，也還有巨大且困難的路要走。再者，被動與主動電子元件供應(yīng)商在這段期間將持續(xù)投入巨大資本，讓CFL與LED成為更可行的替代方案。
從許多方面來看，這項技術(shù)研究最終能否成功商用化并不是討論的重點。這些研究的特點之一就在于我們從來不知道他們將導(dǎo)向何方。因為進(jìn)步的路徑并不是直線型的，可預(yù)測的過程很容易就能加以推斷。MIT研究人員為此帶來了材料科學(xué)的進(jìn)展，它可在高溫范圍(3，000K)下操作，而且擁有許多特點。
此外，我們也知道某個領(lǐng)域(即使是死胡同)的發(fā)展通常會成為其他領(lǐng)域的另一項創(chuàng)新基礎(chǔ)。畢竟，誰會想到揭示分子在量子實體層的自旋瞬間，最終會成為以核磁共振影像(MRI)系統(tǒng)創(chuàng)造人體大量器官和組織影像的原則？這些都不是從一項研究發(fā)展到另一項成果的直接路徑??！
再者，僅僅因為一項技術(shù)過時了——就像白熾燈一樣——并不表示它永遠(yuǎn)就會一直這樣下去。技術(shù)的變化和進(jìn)步能夠提供重新審視和復(fù)蘇舊有技術(shù)的動機(jī)。記得在許多年以前，我曾經(jīng)因為輕傷而必須進(jìn)醫(yī)院縫幾針，我后來發(fā)現(xiàn)幫我縫合傷口的醫(yī)生也在哈佛醫(yī)學(xué)院(HarvardMedicalSchool)進(jìn)行先進(jìn)研究——他們利用水蛭加速傷口愈合和處理凝血，并研究如何控制并評估其效果。這種技巧其實早在幾百年前就在使用了，只是后來基于種種原因而被文明社會拋棄了。(所幸我當(dāng)時并不知道他的研究工作，也還好沒拿我當(dāng)實驗對象！)
你希望看到白熾燈泡有機(jī)會再次大放異彩嗎？你是否想到其他曾經(jīng)“被淘汰”的技術(shù)在經(jīng)過一段時間消聲匿跡后再次以嶄新面貌“重現(xiàn)江湖”？
