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科技日报可水洗、酒精消毒 膜法口罩扛起战“疫”担当

科技日报讯 (金凤 通讯员张金凤)作为口罩过滤环节的关键材料 ， 纤维直径只有头发丝三十分之一的熔喷布 ， 是医用外科口罩和KN95口罩的“心脏” 。 近日 ， 南京工业大学透露 ， 该校化工学院膜科学技术研究所(以下简称南工大膜科所)研发出一种新型过滤材料——纳米蛛网仿生膜 ， 这种膜无需加静电 ， 但过滤效率可达99% ， 同时还能水洗、酒精消毒 ， 使用寿命较长 。 目前 ， 该膜已经应用到高性能膜法口罩的生产中 。 研究团队还向意大利国家研究院、美国过滤与分离协会捐赠了部分口罩 。
空气中含有大量带有正电荷与负电荷的细颗粒污染物 ， 传统熔喷材料孔径较大 ， 需要经过驻极处理 ， 带有静电后能提高过滤效率 。 当空气中的带电粒子经过驻极体附近时 ， 会被强烈地吸附在驻极纤维上 ， 同时不带电的粒子会在驻极体形成的电场中因感应而极化 ， 也会被吸附在纤维上 。 但静电受环境中温度湿度等影响 ， 难以长久保持 ， 过滤效率也会急速降低 ， 所以传统熔喷布生产的医用口罩只能一次性使用 。
南工大膜科所仲兆祥教授介绍 ， 他们研发的纳米蛛网仿生膜纤维直径在100—200纳米范围内 ， 纤维之间相互交错 ， 形成三维蛛网状结构 ， “纳米蛛网仿生膜材料孔隙率高、孔径小、过滤精度高 ， 无需加静电 ， 通过筛分作用截留污染物 ， 能有效过滤99%以上的非油性颗粒 ， 有效拦截各种固体气溶胶、飞沫和病毒 ， 无需担心遇液体过滤效率降低的问题 ， 同时具有良好的透气性 ， 不会产生呼吸的不适感 。
目前 ， 大多数医用外科口罩都是一次性的 ， 一般使用时间为四小时 ， KN95口罩虽然使用时间长一些 ， 但也不能长期反复使用 。 这是因为通过荷电作用吸附污染物的熔喷材料 ， 一旦遇水容易发生静电中和现象 ， 会导致口罩过滤效率降低 ， 因此用熔喷布生产的口罩在普通清洗后无法重复利用 。
“纳米蛛网仿生膜材料孔径小 ， 主要通过物理作用截留污染物 ， 无需担心遇液体效率降低的问题 。 ”仲兆祥教授团队的武军伟介绍说 ， 团队研究人员将膜材料在水中和75%酒精中浸泡多次后 ， 过滤效率不受影响 ， 均保持在99%以上 ， 说明膜材料口罩可以用水清洗或者酒精消毒后重复使用 ， 这样大大增加了口罩的利用率 。
据介绍 ， 南工大膜科所研发的纳米蛛网仿生膜材料除了可用于制作口罩外 ， 还可以用于医疗防护服、空气净化器等领域 。
仲兆祥说 ， 基于纳米蛛网仿生膜材料制作的防护服 ， 具有良好的抗菌拒水性能 ， 是医疗防护中等级最高的医用防护服 ， 它的特点是人体的汗气可以向外散发 ， 而外面的水和细菌病毒等不能进入 。
【科技日报可水洗、酒精消毒 膜法口罩扛起战“疫”担当】在工业领域 ， 经过双疏改性的空气净化膜可以用于烟尘的超低排放控制 ， 已经推广应用了上百套工程装备 ， 产生经济效益20多亿元 ， 先后获得中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖、中国膜工业协会科学技术一等奖、侯德榜化工科学技术青年奖等奖励 。
疫情期间 ， 南工大膜科所已经先后向南京市浦口区慈善总会、意大利国家研究院、美国过滤与分离协会等国内外机构捐赠了高性能膜法口罩 。 此外 ， 在南京市工信局、科技局的帮助下 ， 空气净化膜技术也对接到多家企业进行口罩生产 。


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