新型石墨烯口罩來了！10分鐘可殺超99%細菌 價格料低於N95

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報導，香港城市大學（City University of Hong Kong，簡稱CityU）的研究團隊已成功研製出了抗菌率達80%的石墨烯口罩，且在陽光下曝曬10分鐘後，抗菌效率可提高到幾乎100%。該研究成果已發表在了學術期刊《ACS納米》（ACS Nano）上。

據悉，這項研究是由香港城市大學化學系助理教授葉汝全博士與其他研究人員進行的。初步實驗結果顯示，該口罩在兩種新冠病毒變體的失活方面取得了非常有希望的結果。此外，石墨烯口罩生產成本低、生產便捷，並有助於解決原料來源和不可生物降解口罩的處置問題。

口罩已被廣泛推薦用於控制和預防呼吸道病毒疾病，也是今年抗擊新冠病毒的重要工具，但口罩的不當使用和處置會帶來二次傳播的高風險，當頑固的病原體積聚在口罩上時，可能會威脅到其保護效果。

此外，環境汙染和材料供應短缺也是此次新冠疫情期間暴露出來的兩個主要問題。例如，新冠疫情導致全球口罩供應短缺，口罩和熔噴面料價格飆升。大多數口罩是為一次性使用而設計的，過濾層使用聚丙烯，一種在填埋場降解需要10年以上的熱塑性塑料。為了緩解這種情況，科學家們一直在尋找安全有效的替代材料。

優秀的抗菌效率

據悉，研究人員使用大腸桿菌比較了石墨烯（LIG）與活性炭纖維（ACF）和熔噴織物（MBF）的抗菌性能，活性炭纖維和熔噴織物分別是商用活性炭和外科口罩的關鍵過濾層。實驗發現，石墨烯的抗菌率高達82%左右。相比之下，另外兩種常用材料的抗菌率分別只有2%和9%。另外，即使在8小時後，沉積在ACF和MBF上的大腸桿菌中仍有90％以上仍然存活，而LIG上的大腸桿菌則以大部分死亡。

葉教授表示，「雷射誘導石墨烯材料能夠殺死幾乎全部大腸桿菌及空氣中的細菌，石墨烯的親水及疏水性質均可殺菌，前者可破壞細菌膜，後者可加速細菌流失水分。不過，石墨烯殺菌的確切機制還需要更多的研究。」

此外，鑑於有研究發現，高溫可令新冠病毒失去感染力，研究人員便進行了實驗，以測試石墨烯的光熱效應（吸收光後產生熱量）是否能增強抗菌作用。結果表明，石墨烯材料在陽光曝曬10分鐘後，抗菌效率可提高到99.998%，而ACF和MBF的抗菌效率僅為67%和85%。

與此同時，該研究團隊還用了兩種新冠病毒變體來測試雷射誘導石墨烯材料的抗病毒能力。初步實驗結果發現，該材料可在5分鐘內使超過90%的病毒失去活性，然後在10分鐘後使全部病毒失去活性。

平價且易於製作

事實上，目前生產石墨烯的常用方法均難以控制成品的形狀，且須在高溫環境中進行，合成時間長，成本也很高。但香港城市大學此次研發出了突破性的「環保技術」——雷射誘導石墨烯，基本上含碳的材料，例如纖維和紙張等生物質材料，都可採用這技術；而且可在室溫操作，除了原材料之外，無需使用其他化學物，既不造成汙染，能源消耗也不多。

葉教授指出，「用這種石墨烯材料製作的口罩可以重用，而且若用生物質材料來生產石墨烯，不但有助解決口罩原材料供應緊張的問題，更可紓緩口罩不可降解對環境構成的壓力。」

葉教授還稱，雷射誘導石墨烯的製作工序很簡單，每1.5分鐘可列印到100平方釐米的石墨烯口罩材料，用作口罩的表層或內層。此外，技術還可通過調節雷射的功率來改變石墨烯孔的大小，使透氣度與一般外科口罩相若。而成本則要看所選的原材料，製成品價錢估計介於外科口罩與N95口罩之間。