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可水洗、酒精消毒 膜法口罩扛起战“疫”担当

可水洗、酒精消毒 膜法口罩扛起战“疫”担当

2020年05月11日 05:14 来源:科技日报参与互动参与互动

  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。

  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:刘湃】
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