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天津大學(xué)龔俊波 Small:基于Janus球晶膜的集成過濾材料
2022-11-11  來源:高分子科技


  COVID-19疫情波及全球,至今已有數(shù)億人感染、上百萬人死亡,對公共衛(wèi)生和全球經(jīng)濟(jì)造成深遠(yuǎn)影響。使用微粒過濾口罩,可以極大限度地減少醫(yī)務(wù)人員或其他有高風(fēng)險感染新冠的專業(yè)人員吸入空氣中攜帶病毒的微粒,是一項非常重要的個人防護(hù)緩解措施。但是,現(xiàn)有的防護(hù)口罩存在著顯著的缺點(diǎn),包括較低的水蒸氣透過效率和有限的抑制有害微生物的能力。因此,亟需開發(fā)一種能夠有效去除顆粒物,具備優(yōu)異的水蒸氣透過效果,并能完全殺滅細(xì)菌病毒,阻斷細(xì)菌病毒在空氣中的傳播的集成過濾材料。


  商業(yè)口罩有明顯的缺點(diǎn),包括水蒸氣透過效率低和抑制有害微生物的能力有限。近日,天津大學(xué)龔俊波教授團(tuán)隊通過在聚丙烯非織造布上逐層驟冷結(jié)晶12-羥基硬脂酸和廣譜殺菌劑,與親水棉纖維單層復(fù)合,開發(fā)出一系列具有分層結(jié)構(gòu)的新型Janus球晶,并進(jìn)一步證明這種復(fù)合系統(tǒng)作為口罩的潛力。通過進(jìn)一步的優(yōu)化,實現(xiàn)了優(yōu)異的超疏水/超親水性能(接觸角157.1°/0°),卓越的過濾效果(對PM2.5的過濾率為93.54%,對PM10的過濾率為98.35%),具有低過濾阻力(57Pa)和高達(dá)0.072Pa-1的質(zhì)量系數(shù),優(yōu)于商用N95口罩。此外,Janus球晶膜允許水蒸氣由內(nèi)向外定向傳輸,與單層疏水球晶膜相比,水蒸氣傳輸率增加了20%以上。它對大腸桿菌的殺菌能力也超過99.9999%,并在各種極端環(huán)境下進(jìn)行了堅固性和穩(wěn)定性測試。工作可能對設(shè)計具有多功能的新型過濾介質(zhì)有所啟示,同時,設(shè)計的材料也可用于防護(hù)設(shè)備,以防止新型冠狀病毒。該工作以Constructing Janus Microsphere Membranes for Particulate Matter Filtration, Directional Water Vapor Transfer and High-Efficiency Broad-Spectrum Sterilization為題發(fā)表在Small》期刊上。文章的第一作者是天津大學(xué)博士研究生鄧彤和博士研究生陳藝夫。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和天津市自然科學(xué)基金的支持。

 

1. 一種具備屏蔽灰塵、阻擋水分、消除細(xì)菌提供透氣超疏水/超親水Janus球晶


 

2Janus球晶膜的微觀結(jié)構(gòu)表征圖。

 

3. 用不同結(jié)晶方法制備的球晶膜的過濾性能。


 

4. Janus球晶膜的水蒸氣和水微滴的定向運(yùn)輸。


5. 負(fù)載藥物的球晶膜的殺菌性能。


  本文為開放獲取文章,掃描二維碼閱讀英文原文。

  https://doi.org/10.1002/smll.202205010


研究團(tuán)隊簡介


  龔俊波,男,1974年生,博士,天津大學(xué)長聘教授,博士研究生導(dǎo)師,現(xiàn)任化學(xué)工程系主任,國家工業(yè)結(jié)晶工程技術(shù)研究中心主任,國家結(jié)晶科學(xué)與工程國際聯(lián)合研究中心執(zhí)行主任。入選國家第四批“萬人計劃”中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才(2019)、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才(2018)、天津市中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才(2017)和教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才(2012)等人才支持計劃。龔俊波教授的研究興趣涉及晶體工程和工業(yè)結(jié)晶過程強(qiáng)化的諸多領(lǐng)域。


  龔俊波:https://www.x-mol.com/university/faculty/56486

  課題組鏈接:http://iecp-group.com/



  下載:Constructing Janus Microsphere Membranes for Particulate Matter Filtration, Directional Water Vapor Transfer and High-Efficiency Broad-Spectrum Sterilization

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