東華大學在空氣過濾材料研究領域取得新進展

2020-12-14 紡織導報

東華大學在空氣過濾材料研究領域取得新進展

發表時間：2019/8/1

隨著人們生活水平的提高，人們對環境中空氣品質的要求也越來越嚴格。但是，大氣汙染問題仍是威脅人類健康的重要因素，亟需加強防護與治理。纖維類材料因具有比表面積大、孔隙率高、吸附能力強、生產成本低等優勢而被廣泛應用於空氣過濾中。

然而，現有纖維空氣過濾材料雖相對於其他材料而言具有以上優勢，但自身的纖維直徑、孔隙率等問題仍限制了其進一步發展。當前的纖維過濾材料仍然具有材料厚重、堆積結構單一、過濾效率和空氣阻力難以同步優化等問題。



對此，東華大學俞建勇院士和丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊採用新型溼度誘導「靜電紡/噴」技術，以高偶極矩聚合物聚丙烯腈為原料，製備了小直徑、高孔隙率且具有蓬鬆雙網結構的納米蛛網/纖維網，該雙網結構可用作高效低阻空氣過濾材料。

研究團隊通過藉助離子 — 偶極相互作用提升溶液荷電能力，促進了泰勒錐尖端荷電流體的可控噴射，進而通過調控環境溼度氛圍，誘導控制聚合物溶液體系的相分離速度與程度，實現了射流、液滴的同步形變/相變/自組裝。該材料中二維超細納米蛛網與蓬鬆納米纖維支架網絡緊密溶接，形成了穩定的雙網絡結構。



二維納米蛛網結構具有直徑小、比表面積大的特性，提升了材料對超細顆粒物的吸附、篩分作用，還增強了其空氣滑移效應；同時，三維納米纖維支架網絡體現出了堆積蓬鬆、孔隙率高的優勢，從而有效促進了氣流在纖維間的滲透擴散，大幅降低了材料的空氣阻力。結合上述兩種結構優勢，該雙網結構材料可實現對空氣中超細顆粒物的高效低阻過濾，其對最易穿透粒徑顆粒物PM0.3的過濾效率高達99.99%，阻力壓降僅為大氣壓的0.11%；同時，可快速淨化室內空氣PM2.5，且具有長效循環使用性能。



該研究成果的提出為新型高效過濾/分離材料的設計與開發提供了指導與借鑑。

（來源：紡織導報官微）

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