從2013年開始，頻頻發生的霧霾天氣逐漸成為世界認識中國的一個新標籤，在經濟大跨步向前發展的同時，中國的環境問題日益凸出。從曾經為國人驕傲的世界工廠，淪為不能安全呼吸的霧霾家園，持續出現的霧霾讓我們清醒的認識到：「清潔的空氣，暢快的呼吸」對於當下追求幸福感的中國人已近乎成為一種奢望。
此時，「PM2．5口罩」的熱銷也成為中華大地上一道新的「風景」，曾經電影裡出現的昏天暗地般世界末日鏡頭，因為霧霾而真實的出現在我們的生活中。大街上的人們步履匆匆，各種防霾口罩變成了人們之間的溝通屏障，但是對於霧霾的防護，一個簡單的口罩就真的能解決所有問題嗎？答案是否定的。
近日我們有幸結識了江蘇省特聘教授李海濤，他不僅首次在國內提出適宜人們更好保護自身健康的「生態微環境」理念，而且利用石墨烯等新材料的深度開發利用，研發了一系列用於霧霾防護的新型器具和技術成果，因此，他也被大家譽為「克霧霾專家」。
那麼是在怎樣的一種機緣巧合之下，李教授從一個癌症早期預防與治療領域的專家轉向克霧霾領域的研發？這就要從李教授的「留洋」經歷說起了。
初見李海濤教授，是在徐州，一身簡單的裝束，一個黑框眼鏡，是他給大家留下的第一印象，也許是曾經的特殊經歷，他與以往的學者教授感覺似乎不太相同，簡單隨意間散發著特有的英倫氣質。1994年一個偶然的機會，李海濤教授赴瑞典林雪平大學求學深造，並師從諾貝爾物理獎評審委員會主席英格瑪倫德斯特姆，從事超低溫汽車尾氣催化降解課題，後來受邀到德國多特蒙德大學及以色列魏茲曼科學院從事「生物蛋白分子功能」博士後研究。因其出色的工作表現，2002年他接受英國皇家科學院院士、劍橋大學戴維克萊蒙教授的邀請出任首席研究員，並從2005年開始擔任英國劍橋大學化學系生物物理化學實驗室副主任在國外科研領域取得至高榮譽與成就的同時，李教授一直心懷科研報國夢想，希望有一天能夠把自己在國外所學帶回祖國。無獨有偶，2012年，江蘇師範大學開展的海外高級人才回歸工程中，李教授感受頗深，「祖國需要我，我就要回家」，幾千幾萬裡也阻隔不了對於祖國母親的思念，放棄了劍橋大學的優渥待遇，他帶著自己多年研究成果毅然回國，並以江蘇省特聘教授的身份，任職於江蘇師範大學化學化工學院。
回國初期，李海濤教授深深的感受到中國城市的變化、經濟的發展，但是國人的身體健康、醫療研發、對於疾病的治療等領域卻仍舊依賴國外的技術和設備，因此，他便把所有的精力都放在早期癌症的診斷與治療上面，並希望能夠通過自己的研發給國人的大健康保駕護航。
對於土生土長的徐州人來說，這座歷史底蘊豐厚的城市對他並不陌生，然而，一個小小的生活習慣，卻最終讓他的研究重心偏離預定的軌道。習慣室外運動的李教授，在英國的時候經常跑步，偶爾還要參加一些半馬拉松的比賽，所以只要天氣好的時候，他總要出去跑一圈，鍛鍊身體。但是回到國內之後，他發現氣候上面竟然有些不太適應，特別是到了11、12月份霧霾嚴重的時候，室外的空氣汙染指數爆表，根本無法再進行體育鍛鍊。這時，他看到了很痛心的一幕：大街小巷、不分男女老幼，大家全部以口罩遮面，但是作為專業的研發人員，他深深的知道，霧霾天空氣中的微粒附著到皮膚上、角膜上、耳道等部位，當這些超細微霾顆粒深層次滲入到血液或是大腦裡面時候，他對人體的危害遠大於我們呼吸道所吸入的顆粒危害。而如今市面上對於霧霾的防護裝置卻還停留在單純的吸入式防護上面，這樣的防護對於保障人們的健康還遠遠不夠。
既然癌症的早期診斷與治療可以減輕人們被病痛折磨的程度，那何不在生態環境沒有得到改善之前，在癌症未發生之前，利用自己所學為人們營造一個健康的「生態微環境」？帶著這樣一個思索，他憑藉深厚的學識和豐富的研究經驗，毅然將研究方向轉向霧霾防護領域，利用石墨烯的高吸附性，柔韌性，超薄以及環保綠色的優勢，將其作為一種過濾材料的核心，選舉粒徑為500nm的石墨烯碎片，通過一種特殊的物理技術，把石墨烯碎片送入活性炭的細孔並附椎在內表面上，達到增加過濾材料的表面積，改善過濾效果，研製出一種功能性材料——石墨烯炭分子篩。李教授利用以上特性，首次在國內提出「生態微環境」理念，並在此理念的基礎之上帶領研發團隊，開發出了一系列克霧霾防護器具：防霧霾頭套、夾克等，其中頭套包括帽子本體、筒狀面罩、透明視窗和防水口袋。帽子本體包括帽冠和帽簷兩個部分，帽簷一周與筒狀面罩利用拉鏈或扣子等連接。現有的霧霾防護產品有很多缺少面部遮擋，防護效果較差，本產品不僅可全覆蓋、有面部遮擋，且能面罩夠自由拆卸，便攜帶、易清洗，面罩未拆卸時可在霧霾天氣時對佩戴者進行霧霾防護，拆除面罩後的帽子本體方便在非霧霾天氣佩戴，一帽多用；面罩材質有四層，其中包含一層我們自主研發的新型無害納米碳材料濾層，對霧霾顆粒有較強的吸附過濾能力，綜合過濾效果達到了歐洲EN149：2001 FFP3標準，切實保障了佩戴者的呼吸健康，同時該材料透氣性好，可在達到防護目的的前提下，使佩戴者呼吸自然，不會感覺悶熱，這是其他霧霾防護產品難以做到的；透明視窗位於筒狀面罩頂部靠近帽簷處，視窗材料輕便，透光性好，既保障了本品卓越的防護效果，又不會遮擋佩戴者視線，保障了佩戴者出行安全；在筒狀面罩透明視窗的下方有一防水口袋，口袋中放置有一尺寸匹配的浸溼的吸水海綿。浸溼的吸水海綿中富含有小分子水，小分子水是由5-6個水分子構成的，可以快速揮發，吸附霧霾顆粒使其沉降，從而達到淨化帽內空氣的能力，同時可維持帽內溼度，使呼吸更加舒適，減小霾天氣乾燥多塵的空氣對人體健康的損害；在口罩換氣閥部位換上氧化石墨烯碳分子篩，氧化石墨烯碳分子篩是一種比表面積大的粉末狀的微孔材料，因而表面能和活性增大，吸附性能良好；且其化學穩定性強、耐高溫水浸、用法靈活多變、費用低廉，可有效吸附過濾掉霧霾細顆粒物的同時，使得透氣性能更佳、成本更低。；防霾夾克包含太陽能矽板，PM2.5、溫度、溼度傳感器，換氣扇和螢光帶；太陽能矽片電池板裝置於衣服背面，可滿足夾克上用電設備的供電需求；於夾克後腰兩側內嵌兩個換氣扇，當夾克內變得悶熱時，可智能啟動風扇進行換氣，維持夾克內環境的含氧量、透氣性和舒適性；自主開發一APP軟體，實現智能控制和顯示夾克上各種功能設備。夾克上的監測數據可通過藍牙傳送到APP軟體中，並經過計算，測出該環境下對人體分子式的影響，進而估測出霧霾天氣對人體健康的影響，進而實現霧霾天氣下人體分子式的實時監測並進行疾病診斷；針對霧霾天氣能見度低致使車禍發生率增高且行人人身安全遭受威脅的問題，在夾克前後和兩袖縫製有反光帶和螢光帶，一定程度上保護路人或特殊工作者（如交警和清潔工等）的人身安全。此外，夾克配備有PM2.5、溫度、溼度傳感器，可實時監測使用者所處外環境和夾克內環境的空氣品質，此項研發更具有實用性，相信通過大力推廣之後，必將惠及於民，在民用開發方面帶來極大的市場收益。
說到石墨烯碳分子篩（Carbon Molecular Sieve，CMS）李教授也做了特別詳細的介紹：廣義上是擁有納米級超細微孔的一種非極性炭質吸附材質，狹義上是微孔分布較均勻的活性炭，因其由無定形炭與結晶炭組成，所以碳分子篩的孔隙結構很發達，並且具有獨特的表面特徵。因為CMS 的楔形微孔與被吸附分子直徑大小接近，大部分是有效微孔，並且具有根據分子大小調整CMS 孔徑大小的特點，從而具有篩選分子的能力；石墨烯及其衍生物氧化石墨烯等具有高比表面積和高反應活性特性，可作為一種優異的吸附材料廣泛的應用於汙染治理領域。氧化石墨烯具有豐富含氧基團、良好的化學可修飾性、比石墨烯具有更好的親水性，也廣泛用於吸附中。我們想，能否把兩者的優勢結合起來，得到一種新型的功能性材料？這就是後來我們研發的功能性材料——石墨烯炭分子篩。我們發現，碳分子篩具有較大的比表面，對抗生素具有較大的吸附性能，且價格低廉。而通過氧化石墨烯改性碳分子篩，製備成氧化石墨烯碳分子篩，可有效增大其比表面及親水性能，使得抗生素過濾效果增大了至少十個百分點，最終過濾效果>99%，結果表明，氧化石墨烯碳分子篩對於抗生素的過濾具有一定的潛在商業價值。石墨烯炭分子篩具有很多優點：比如碳分子篩的製備材料種類很多，從自然的產物到人工合成的高分子聚合物均可。例如：各種不同煤化程度的煤（包括泥煤、 褐煤、 長煙煤、 煙煤、 無煙煤等）；天然植物，主要是植物的核或堅果殼，如核桃殼、木料、椰子殼等各種果殼以及植物纖維素；有機高分子聚合物，如酚醛樹脂、薩蘭樹脂、芳香族聚酸胺纖維等。它的生產工藝簡單、操作方便、應用靈活多變，可針對吸附物質的不同選擇不同的原料，也可根據過濾對象的需求製備成顆粒狀或膜狀。最後一點，它的吸附性能比同等吸附材料有較大的改善和提高。
我們常說不以犧牲環境利益來實現中國的可持續發展，但實踐表明，中國在快速發展的同時確實也丟掉了一些東西：比如潔淨的水源、安全的食品以及可以順暢呼吸的空氣。在國內環境汙染日益凸顯的今天，如何能夠讓國人生活的更健康、更幸福，李海濤教授坦言，相關霧霾防護器具只是他科研報國的第一步，受此啟發，他還希望能夠把自己創立的「生態微環境理念」推廣出去，讓更多的人去認識、接受這種理念，進而更好的保護好自己的健康。在真正踐行科研項目服務社會這一理念的基礎上，李教授及其團隊利用石墨烯的高吸附性、柔韌性、超薄性以及低廉綠色的優勢，將其作為一種濾材料，用於霧霾細顆粒物的過濾。潛在產品包括防霧霾口罩、帽子以及紗窗等。同時，石墨烯還可用於空氣淨化器以及汽車換氣系統中濾膜的開發。中國各地大氣汙染很嚴重。其實，行駛中的汽車內部環境空氣汙染更加嚴重！防止空氣汙染對人的傷害，首先應消除自家車內空間這個微環境的各種汙染物。但是傳統的空氣淨化和空調濾網產品根本無法清除各種有害氣體和徹底過濾空氣中的PM2.5等顆粒物汙染。李海濤教授利用石墨烯分子篩技術，開發了一系列微環境超級空氣淨化產品，在汽車尾氣排放管內加入多層分子篩分解過濾排放汙染物，汽車車廂內加入功能化石墨烯分子篩過濾掉或避免霧霾顆粒進入汽車，並提出了系列解決方案，以徹底解決上述微環境汙染難題，為消費者提供一種清新的車內環境，達到開車人健康，車外人也健康的雙贏局面。相信在他們的不懈努力下，一定會將克霧霾進行到底！
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