本文轉自【科技日報】;
科技日報訊 (金鳳 通訊員張金鳳)作為口罩過濾環節的關鍵材料,纖維直徑只有頭髮絲三十分之一的熔噴布,是醫用外科口罩和KN95口罩的「心臟」。近日,南京工業大學透露,該校化工學院膜科學技術研究所(以下簡稱南工大膜科所)研發出一種新型過濾材料——納米蛛網仿生膜,這種膜無需加靜電,但過濾效率可達99%,同時還能水洗、酒精消毒,使用壽命較長。目前,該膜已經應用到高性能膜法口罩的生產中。研究團隊還向義大利國家研究院、美國過濾與分離協會捐贈了部分口罩。
空氣中含有大量帶有正電荷與負電荷的細顆粒汙染物,傳統熔噴材料孔徑較大,需要經過駐極處理,帶有靜電後能提高過濾效率。當空氣中的帶電粒子經過駐極體附近時,會被強烈地吸附在駐極纖維上,同時不帶電的粒子會在駐極體形成的電場中因感應而極化,也會被吸附在纖維上。但靜電受環境中溫度溼度等影響,難以長久保持,過濾效率也會急速降低,所以傳統熔噴布生產的醫用口罩只能一次性使用。
南工大膜科所仲兆祥教授介紹,他們研發的納米蛛網仿生膜纖維直徑在100—200納米範圍內,纖維之間相互交錯,形成三維蛛網狀結構,「納米蛛網仿生膜材料孔隙率高、孔徑小、過濾精度高,無需加靜電,通過篩分作用截留汙染物,能有效過濾99%以上的非油性顆粒,有效攔截各種固體氣溶膠、飛沫和病毒,無需擔心遇液體過濾效率降低的問題,同時具有良好的透氣性,不會產生呼吸的不適感。
目前,大多數醫用外科口罩都是一次性的,一般使用時間為四小時,KN95口罩雖然使用時間長一些,但也不能長期反覆使用。這是因為通過荷電作用吸附汙染物的熔噴材料,一旦遇水容易發生靜電中和現象,會導致口罩過濾效率降低,因此用熔噴布生產的口罩在普通清洗後無法重複利用。
「納米蛛網仿生膜材料孔徑小,主要通過物理作用截留汙染物,無需擔心遇液體效率降低的問題。」仲兆祥教授團隊的武軍偉介紹說,團隊研究人員將膜材料在水中和75%酒精中浸泡多次後,過濾效率不受影響,均保持在99%以上,說明膜材料口罩可以用水清洗或者酒精消毒後重複使用,這樣大大增加了口罩的利用率。
據介紹,南工大膜科所研發的納米蛛網仿生膜材料除了可用於製作口罩外,還可以用於醫療防護服、空氣淨化器等領域。
仲兆祥說,基於納米蛛網仿生膜材料製作的防護服,具有良好的抗菌拒水性能,是醫療防護中等級最高的醫用防護服,它的特點是人體的汗氣可以向外散發,而外面的水和細菌病毒等不能進入。
在工業領域,經過雙疏改性的空氣淨化膜可以用於煙塵的超低排放控制,已經推廣應用了上百套工程裝備,產生經濟效益20多億元,先後獲得中國石油和化學工業聯合會技術發明一等獎、中國膜工業協會科學技術一等獎、侯德榜化工科學技術青年獎等獎勵。
疫情期間,南工大膜科所已經先後向南京市浦口區慈善總會、義大利國家研究院、美國過濾與分離協會等國內外機構捐贈了高性能膜法口罩。此外,在南京市工信局、科技局的幫助下,空氣淨化膜技術也對接到多家企業進行口罩生產。