为什么有的粘合剂可以在光照下固化？

在《为什么有的粘合剂由两个部分组成？》这篇文章中我们提到，AB胶由于依赖两个组分在室温下混合时发生化学反应来完成固化，因此可以大大降低固化过程中溶剂挥发对环境和使用者健康造成的损害，固化后的机械强度也优于传统的溶液形式的粘合剂，因此在市场上很受欢迎。然而美中不足的是，使用者往往需要特殊的设备来保证两个部分按照一定的比例均匀混合，否则可能会达不到预期的效果，这在很多时候带来了不便。

那么有没有这样一种粘合剂，它继承了AB胶的全部优点，能够在室温下不依赖溶剂挥发就完成固化，但又只有一个组分？要回答这个问题，让我们先来认识一种叫做甲基丙烯酸甲酯的化合物。

甲基丙烯酸甲酯这个名字听起来很陌生，但如果说到有机玻璃，相信大家就都会觉得很熟悉。这种大名鼎鼎的可以用来代替玻璃的透明塑料，就是由甲基丙烯酸甲酯分子互相之间发生聚合反应而得到的。

甲基丙烯酸甲酯生成有机玻璃的化学反应

不过上面这个化学反应式中还缺少了一个关键的角色——引发剂。顾名思义，引发剂能够引发甲基丙烯酸甲酯的聚合。如果没有引发剂，哪怕等上一万年，甲基丙烯酸甲酯也不会变成坚固又透有机玻璃。

然而即便我们把引发剂添加到甲基丙烯酸甲酯中，在室温下等上很久，甲基丙烯酸甲酯通常仍然会保持液体的状态，这是为什么呢？原来，很多用于甲基丙烯酸甲酯的引发剂要想正常发挥作用，还需要一定的能量来“激活“。在室温下引发剂得不到足够的能量，自然不会引发甲基丙烯酸甲酯的聚合反应。但如果把它们放到烘箱中，随着温度的升高，引发剂得到它所需要的能量，用不了多久，容器中的液体就变成了坚硬的有机玻璃。

现在我们不再用甲基丙烯酸甲酯来生产有机玻璃，而是用它来粘东西，该怎么做呢？既然用于甲基丙烯酸甲酯的引发剂在室温下通常不够活泼，我们可以直接把这两种物质放在同一个容器中而不必担心它们在储存过程中相互之间发生反应。在需要粘合物体时，只要把它们添加到要粘合的两块物体之间，再稍稍加热，随着甲基丙烯酸甲酯的聚合反应不断发生，两块物体就被牢固地粘结到了一起。

同AB胶相比，这种粘合剂形式上更加简单，不需要特殊的设备来混合两个组分。然而新的问题又来了：由于这样的粘合剂必须在高温下才能顺利固化，使用者必须额外购置加热装置，而且很多待粘合的物体不能经受粘合剂固化所需要的高温。如果粘合剂顺利固化，但物体本身的性能却受到了损害，这显然是使用者不能接受的。

那么如何解决这个问题呢？刚才我们提到，甲基丙烯酸甲酯的引发剂通常需要一定的能量才能正常发挥作用。除了升高温度，还有什么办法可以给引发剂提供能量呢？对了，用光照。通过选择合适的化学结构，我们可以让引发剂吸收特定波长的光所携带的能量，用这部分能量来激活自己，引发甲基丙烯酸甲酯的聚合反应。

如果把这样的引发剂添加到甲基丙烯酸甲酯中，只需用合适的光源照射，甲基丙烯酸甲酯就完成了固化，将物体牢固粘合起来。像这样能够在光照下完成固化或是发生其他变化的材料，我们通常称之为光敏性树脂，而利用光敏性树脂的粘合剂则被称为光固化粘合剂。除了甲基丙烯酸甲酯，还有许多性能各异的光敏性树脂都可以在光照条件下完成固化，因此我们可以根据不同的应用场合选择合适的光固化粘合剂。

与其他类型的粘合剂相比，光固化粘合剂有着许多独特的优势。与AB胶类似，它同样可以让粘合剂在室温下不需要依赖溶剂挥发就完成固化过程，而且它又不需要特殊的装置来储存和混合两个组分，我们需要的只是用光轻轻一照。特别是许多光固化粘合剂固化速度很快，在合适的光源照射下甚至只需几秒钟就完成固化过程，因此使用起来非常方便。由于技术的限制，早期的光固化粘合剂大多必须在能量相当较高的紫外线照射下才能发挥作用，而一些新的光固化粘合剂已经可以通过能量较低的可见光照射来完成固化，从而避免了紫外线对使用者可能造成的伤害。

正在使用中的光固化粘合剂

当然，光固化粘合剂的缺点也是显而易见的。首先，要粘合的两块物体至少有一块必须透明，这样才能让粘合剂中的引发剂顺利地从光照中吸收能量。如果我们需要把两块钢板粘合在一起，光固化粘合剂显然无能为力。其次，光固化粘合剂的使用者虽然不必准备特殊的混合或者加热装置，但往往需要准备专门的光源，这通常意味着一笔不小的支出，令一些使用者望而却步。这就是为什么很多时候光固化粘合剂难以被更广泛地应用。

虽然光固化粘合剂在粘合剂市场上只占有比较有限的份额，感光性树脂这种独特材料的重要性却是不容忽视的，因为它可以让我们轻而易举地改变材料的性质，又不影响其他不相干的物体，从而实现“精确打击”。这种“指哪儿打哪儿”的特性通常是其他材料不具备的，在日常生活中有着非常重要的应用。例如牙医经常利用感光性树脂来补牙，先将液态的树脂添加到待修补的区域，再用紫外线轻轻照射，感光性树脂就完成了固化。如果改用加热的方式让树脂固化，患者将会多么痛苦！

感光性树脂中的另一个特殊类别——光刻胶则是半导体加工过程中不可或缺的材料。当特定波长的光线照射到光刻胶时，光刻胶在溶剂中的溶解性会发生变化，例如原先能够溶解于某种溶剂，但被光照射后不再能够被溶解，或者反之。如果我们在半导体材料的表面涂上一层光刻胶，再把其中一部分区域遮住，对另一部分区域的光刻胶进行曝光，然后用溶剂去清洗，原本厚度均一的光刻胶薄膜就变得凹凸不平。接下来我们就可以用它为模板，在半导体材料上加工出指定的结构。没有感光性树脂，电脑、手机等众多电子产品的生产将成为难题。

用光刻胶在硅表面加工二氧化硅结构的基本流程：首先在覆盖有二氧化硅的硅表面均匀涂上一层光刻胶，再对指定区域的光刻胶进行曝光，随后的清洗让部分光刻胶留在二氧化硅表面，再以此为模板进行刻蚀就得到了指定的结构。

现在回到本文开头的问题：如何让粘合剂不依赖于溶剂挥发，不需要加热，也不需要事先混合两个组分，在室温下就能完成固化？解决方案之一是使用光固化粘合剂。那么还有之二甚至之三么？答案是肯定的，在后面的文章中我将陆续为大家揭晓谜底。

半导体材料（semiconductormaterial）是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。

其用于光催化就叫做光催化剂

基本的原理是这样，光能够激发半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子，而价带中产生对应的光生空穴，电子和空穴分别扩散到半导体表面，在表面与不同的反应对象进行反应。光生电子具有还原性，空穴具有氧化性，这两种应能可以分别应用在不同的领域。

比如杀菌、降解有机物利用的是氧化性，光分解水制氢气、光合成等利用的是还原性。

这就是最最基本的光催化原理

目前的研究现状是很难描述的，因为有很多的研究领域，就算是领域的大牛，也只能描述自己领域的基本情况。

自清洁现在已经基本可以实现工业化了，光降解和杀菌都是比较容易研究的课题，已经比较成熟。现在比较困难，在一段时间还无法离开实验室的是光解水制氢。光合成现在只是起步阶段，本身的反应也是最难发生的。

---