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口罩;过滤;材料;空气;效率;蛛网;纳米;使用可水洗、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 。
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 。
【口罩;过滤;材料;空气;效率;蛛网;纳米;使用可水洗、酒精消毒 膜法口罩扛起战“疫”担当】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 。【编辑:李赫】


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