前沿 | 「黑科技」再現!香港理工大學研發出可重複使用和回收的石墨烯口罩

2021-02-25 紡織導報

一場疫情的到來給全球210多個國家和地區的人們帶來了影響，人們開始普遍使用口罩進行自我防護。然而，目前的普通口罩存在不能自我消毒、重複使用或回收用於其他用途等問題。為了處理廢棄口罩，大多數國家只能使用焚燒法，但焚燒法產生的有毒氣體和高碳排放會嚴重危害環境。

為此，香港理工大學提出了一種對市售口罩進行功能化處理的方法，該方法可賦予市售口罩優異的自清潔和光熱性能。研究人員採用雙模雷射誘導正向轉移法，將多層石墨烯沉積到低熔點非織造布口罩上製備了石墨烯口罩。

與普通商用口罩相比，該石墨烯口罩具有以下三大優勢。

一般商用外科口罩大部分是通過非織造材料製成，纖維在其中是隨機分布的。水接觸角測試結果顯示，普通外科口罩的接觸角約為110°，未能達到超疏水表面的要求，而製備的納米多孔結構石墨烯層的靜態水接觸角高達140°以上，獲得的超疏水性能材料表面能將飛沫彈開，使其難以附著在口罩外層。因此，該石墨烯口罩具有優異的超疏水性能和自清潔性能。

普通商用口罩對太陽光譜的吸收率低，而石墨烯口罩在整個太陽光譜中的吸收率超過95％，由於COVID-19病毒上的刺突蛋白對溫度敏感，因此石墨烯賦予了口罩自滅菌的潛力。實驗表明，在輻射強度為1000W/m2的模擬太陽光下（高於日常環境中的輻射強度）照射5min後，普通口罩的溫度低於45℃，石墨烯口罩表面溫度迅速升高到70°C以上。而相關信息表明，超過70°C的溫度足以滅活大多數類型的病毒。由於其優異的光熱性能和多孔結構，回收後的口罩可以直接用於海水淡化。作為太陽能蒸汽發生器，石墨烯口罩每小時的太陽能蒸汽產生率達到了1.13 kg/m2，遠高於原始口罩。同時，該石墨烯口罩在海水淡化中表現出了優異的長期穩定性和抗鹽功能。當蒸發10%的鹽水時，與使用聚醯亞胺薄膜的太陽能蒸汽發生器相比，石墨烯口罩表現出明顯的抗鹽性能，而且表面無明顯的鹽積累，連續蒸發100 h後，蒸汽生成率穩定在1 kg/m2以上，表明石墨烯口罩用於長期海水淡化技術是可行的。

【回顧】往期精品微信：


歡迎轉載，請標明出處，謝謝！

《紡織導報》雜誌是中國紡織信息中心主辦的導向性科技期刊，旨在對紡織技術發展動態進行深度的報導和分析，對科技政策和產業規則進行權威的解讀，是政府機構、行業組織科技政策與思路趨向的風向標，是幫助行業與企業決策者把握紡織技術現狀以及技術市場脈絡的重要窗口。

紡織導報官方網站：www.texleader.com.cn

紡織導報新浪微博：搜索「紡織導報」

紡織導報微信：搜索「texleader」或 「紡織導報」

歡迎訂閱《紡織導報》：郵發代號82－908

發行熱線：010－84463638-8850

廣告垂詢：010－84463638-8830

分享微信：點擊右上角分享按鈕選擇發送朋友或朋友圈

相關焦點

  • 香港城市大學研究出具有殺菌和滅活新冠病毒的石墨烯口罩
    近日，香港城市大學的研究人員成功研製了一種含有雷射誘導石墨烯的口罩，該口罩具有殺菌和潛在的對新冠病毒滅活的功能。其原理是口罩中的石墨烯層具有抗菌的特性，並且在陽光照射下能夠產生熱量，使得附著在口罩上的冠狀病毒失去活性。
  • 中關村研發出新型石墨烯口罩 可連續佩戴48小時
    中關村研發出新型石墨烯口罩原標題：重磅！中關村科學城企業研發石墨烯口罩問世！使用時間長達48小時防控疫情，口罩是必需品。如何生產品質更高、更安全的口罩？位於中關村科學城北區的實創科技園區企業中國航發航材院亮出「黑」科技：中國航發航材院石墨烯口罩問世！中國航發航材院原本是製造航空發動機的企業，疫情期間利用材料技術優勢成功研發出抗菌性更強、透氣性更好、使用時間更長的新型石墨烯口罩石墨烯口罩。石墨烯是什麼？
  • 光消毒、可重複使用的石墨烯醫用口罩
    冠狀病毒主要通過呼吸道飛沫傳播，醫用外科口罩能有效的阻擋攜帶病毒的飛沫，避免被佩戴者吸入，切斷新型冠狀病毒的傳播途徑。然而，普通的外科口罩不能重複使用，導致世界範圍內經濟和資源消耗的增加。本文，深圳大學機電學院張希副研究員、刁東風團隊等在《Nano Res》期刊發表名為「Superhydrophobic, photo-sterilize, and reusable mask based on graphene nanosheet-embedded carbon (GNEC) film」的論文，研究報告了一種超疏水，光消毒的可重複使用的多層石墨烯嵌入碳膜
  • 直面口罩垃圾,我國研發出可生物降解民用口罩!
    直面口罩垃圾，產學研協同創新——我國研發出可生物降解民用口罩2020年疫情突如其來，為打贏疫情防控阻擊戰，重點醫療物資保障至關重要，其間口罩的消耗量大增。據國家發改委3月2日發布的數據顯示，全國口罩日產能達到1.16億隻。
  • 可抗菌的石墨烯口罩來了
    江蘇雷射聯盟導讀：據悉，由香港城市大學(CityU)化學系助理教授葉汝全博士領導的研究團隊成功地生產了抗菌率為80%的石墨烯口罩，而在輻射10分鐘後，抗菌效率可提高到幾乎100%。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，人們呼籲開發熔噴織物的替代材料和安全重複使用口罩的方法。
  • 新型口罩可用手機充電器插電消毒 可重複使用
    以色列研究人員近日表示，他們研發出可重複使用的、通過手機充電器插電加熱殺死新冠病毒的口罩。以色列理工大學教授、研究小組帶頭人亞伊爾·埃因-埃裡教授說，口罩單次插電消毒過程大約需要30分鐘，口罩消毒時不應使用。新研發的口罩有USB接口，可直接與手機標準充電器等電源相連。接通電源後，口罩內層碳纖維可加熱至攝氏70度，殺死病毒。
  • 香港理工大學研發新材料隨身淨化空氣 可製成掛墜
    據香港《大公報》報導，空氣質素人人關心，但現時空氣淨化裝置無法隨身攜帶。香港理工大學機械工程學系研發出最新半導體納米纖維TZBG，大幅提升傳導性能，在第45屆日內瓦國際發明展中獲頒「評判特別嘉許金獎」。
  • 你所不知道的黑科技,石墨烯聚丙烯母粒製成的石墨烯熔噴布
    今天我們要介紹的黑科技——石墨烯聚丙烯母粒，不僅是材料學中黑科技經典之作，更是黑科技應用於生活場景的典範。其實，我們每天都在與石墨烯聚丙烯母粒的產品「耳鬢廝磨」，只不過你並不了解它。身披諾貝爾獎光環的未來革命性材料——石墨烯2010年的諾貝爾物理學獎，由英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫獲得，以表彰他們用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，由此可見石墨烯發現的重要性與革命性。作為一種由碳原子以sp?
  • 新型石墨烯口罩來了！10分鐘可殺超99%細菌價格料低於N95
    )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%。　　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。
  • 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。
  • 疫情防控，出門帶石墨烯口罩，在家開啟石墨烯地暖，美滋滋！
    石墨烯材料的問世已經十幾年，它於2004年問世，由英國物理學家發現，並且在2010年獲得了諾貝爾物理學獎。石墨烯是一種新型納米材料，具有豐富而奇特的的物理化學性特徵，如它的導熱性和力學性能突出，電子傳遞性能非凡，並且具有一定的抗菌活性，可應用在各個領域，如電子，能源，物理學，生物醫藥和材料學等，應用前景十分廣闊。
  • 中國可重複使用試驗太空飛行器成功發射，這又是項什麼黑科技
    前邊我們講了，可重複使用太空飛行器的發展初始誘因是發射頻率增加和低成本運營之間的矛盾導致的，通過實現可回收重複使用技術應用來降低發射成本。一般國際上以太空飛行器研製成本+產品成本x太空飛行器數量模型來計算航天任務成本，在提出可重複使用太空飛行器之後這一計算模型變更為：全壽命周期使用成本=研製成本+產品成本x太空飛行器數量+重複使用成本（發射次數-太空飛行器數量）。
  • 雅迪錢靜紅大讚石墨烯電池 黑科技助跑兩輪電動車市場
    來源：時刻頭條石墨烯是一種全新的材料，具備優秀的電氣、散熱性能，用在電池上是革命性的技術，充電速度快，壽命長。雅迪集團控股創始人董經貴、錢靜紅堅持加大對於石墨烯電池的研發投入，鼓勵其科研團隊創造出雅迪石墨烯電池。
  • 石墨烯口罩來了!這條生產線可日產20萬隻
    記者4月1日從北京石墨烯技術研究院獲悉，位於中關村科學城北區的實創科技園區企業中國航發航材院，利用材料技術優勢成功研發出抗菌性更強、透氣性更好、使用時長相比普通口罩提升十餘倍的新型石墨烯口罩。石墨烯究竟有何神奇之處？記者了解到，單層石墨烯的厚度僅為0.35納米，是世界上已知最薄的二維材料，具有豐富而奇特的物理化學特性，如導熱性和力學性能突出、電子傳遞性能非凡，並具有一定的抗菌活性，可應用在電子、信息、能源、物理學、生物醫藥和材料學等領域。
  • 辛集推出可重複使用口罩過濾材料
    專業解答事實上，中國是一個口罩生產大國，生產了約全球50%的口罩。疫情發生前，中國口罩日產2000多萬隻。所以當14億中國人都需要口罩的時候，這時候口罩就顯得杯水車薪了。那麼能不能製作出可循環、重複利用的口罩呢？答案是——可以的！敲！重！點！
  • 中國這家企業僅25天攻克關鍵材料,研製出石墨烯口罩!
    中國這家企業僅25天攻克關鍵材料，研製出石墨烯口罩！由於疫情的原因，現在口罩已經成了人們生活當中的必須品，在疫情發展初期，想要買口罩也是比較困難的事情，但是由於我國生產力發展也讓現在這樣的需求達到了一個相對平衡的模式。
  • 不僅能阻擋，還能「摧毀病毒」的可重複使用口罩
    作者：醫殤宏哥現在，大家都已經普遍接受了戴口罩有助於防止新冠病毒傳播的事實，但科學家仍然在操碎心，以試圖尋找更好的材料來使用。一種由氧化鈦納米線組成的「濾紙」表現出很大潛力。據開發人員介紹，它還可以被用於空調和通風系統。 雖然這種基於納米線的口罩看起來就像是用普通濾紙製成的，但這種材料具備額外的抗菌和抗病毒特性，使其在除菌殺毒方面更加有效，同時它還可以重複使用。 EPFL複雜物質物理實驗室的物理學家László Forró說：「由於我們的『濾紙』非常擅長吸收水分，所以它能捕獲攜帶病毒和細菌的液滴。這為由光觸發的氧化過程創造了良好的環境。」
  • 深企研發石墨烯防霧護目鏡,創始人曾發明非典首臺紅外體溫檢測儀
    新冠肺炎疫情爆發以來，護目鏡起霧和眼部過度疲勞等問題嚴重困擾一線醫護人員的日常救治。 74歲的深圳清華大學研究院創始院長、烯旺科技創始人馮冠平迅速組織清華大學長庚醫院、江蘇省石墨烯創新中心等多家單位科研團隊，用一周左右時間研製出了石墨烯防霧光療護目鏡。
  • 上海理工大學教授楊俊和:石墨烯走向冷靜發展期 長三角區域可構建...
    原標題：上海理工大學教授楊俊和：石墨烯走向冷靜發展期 長三角區域可構建機制率先協同突破 　　日前，在2020江蘇先進碳材料
  • 烯旺科技代表中國前沿科技力量出展CES2020
    美國當地時間1月7日，2020年國際消費類電子產品展覽會（簡稱CES）在內華達州拉斯維加斯盛大開幕，作為全球極具規模和影響力的科技盛會，Intel、三星、松下、索尼等來自160多個國家和地區的約4500家企業，集中亮出世界最前沿的產品、科技和綜合解決方案。