當前，我國正面臨著嚴重新型冠狀病毒感染的肺炎疫情，能夠有效攔截呼吸道飛沫和攜帶病原體的空氣微小顆粒物的防護濾材已成為防控疫情蔓延的重要物資。作為河南省唯一一所擁有紡織服裝優勢特色學科的高校，日前，中原工學院紡織服裝產業研究院何建新教授團隊在高效病毒防護用納米纖維空氣濾材與口罩關鍵技術及裝備方向取得了突破性進展。其中，開發的抗病毒防護口罩對0.3μm的標準顆粒物過濾效率在99.5%以上，遠遠大於N95口罩（濾效大於95%）。
據介紹，主要研究成果有：
可高效防護殺病毒的納米纖維製備關鍵技術。通過自主研發的線性電極靜電紡絲技術製備出直徑50-150 nm的納米纖維，以此類超細纖維為原料可加工出過濾精度100nm的超薄非織造濾材，能夠高效攔截呼吸道飛沫、PM2.5、病毒、油性顆粒等病原體傳播介質，同時該技術可通過原液摻雜納米銀、中草藥提取物而使材料具備生物殺菌功能，能從根本上抑制病毒的傳播。
圖1納米纖維過濾材料與病毒、PM2.5顆粒、花粉、頭髮絲電競照片對比圖
自主智慧財產權的納米纖維量產裝備研發。團隊自主開發了高速線性靜電紡絲技術及裝備，獨立研製了線性電極紡絲系統、封閉式溶液塗布系統、連續化接收系統、循環供液系統、恆溫恆溼系統、溶劑回收系統以及超聲複合系統，與國內多針頭紡絲設備相比，單臺設備的生產效率提高了10倍，並把設備成本大幅度降低至30%，在行業內處於國際領先水平。本裝備採用獨特的線型電極系統來製備納米纖維，具有操作簡單，擴展性強，模塊化操作，靈活性應用的特點，可以通過該設備快速製備高品質的納米纖維。
圖2自主研發的自由液面靜電紡絲產業化設備圖
團隊先後開發出了高速線性靜電紡絲實驗機和中試機，並在2019年成功開發了能夠組建生產線的模塊化納米纖維工業化設備，單套生產線寬幅1.8m，年產能可達50,000,000 m2納米纖維膜（克重0.05g/ m2），可完全實現高效防護殺病毒的納米纖維材料的產業化。
高效低阻抗病毒納米纖維過濾防護材料。依託自主研發的靜電紡絲技術及產業化裝備，團隊先後開發了高效低阻複合濾材產、納米纖維防霧霾窗、紗納米纖維過濾海綿、可清洗納米高效低阻濾材等一系列產品。納米纖維濾材具有高過濾精度和高過濾效率的特點，對細菌、病毒等病原體具有良好的過濾效果，可用於生物安全實驗室空氣過濾器和醫用防護口罩的製造。
圖3 納米纖維高效低阻濾材和納米纖維防霧霾窗紗
抗病毒防護口罩開發。完成了具有病毒防護功能的納米纖維防護口罩的開發，該口罩採用熔噴靜電棉和納米纖維複合結構形從微米到微納米級別的梯度過濾效應，對0.3μm的標準顆粒物過濾效率在99.5%以上，遠遠大於N95口罩（濾效大於95%）。而且，利用病毒殺滅劑改性紡絲原液，在納米纖維中摻雜了具有抗病毒效果的中草藥植物提取物，從物理攔截和生物殺滅兩個方面做到對病毒的安全徹底防護。
圖4 本團隊研發的防霧霾防病毒口罩結構
截至目前，團隊在納米纖維產業化裝備和納米纖維產品開發方面已申請10多項發明專利，其中已授權6項。已經與河南匯博醫療股份有限公司在納米纖維功能敷料、納米纖維醫用口罩等產品展開產學研合作，該研究已經成功獲批中國紡織工業聯合會科技攻關項目和河南省科技攻關項目。