東華大學(xué)研發(fā)二維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維空氣過濾材料

日益嚴(yán)重的霧霾污染問題對人體健康、生態(tài)環(huán)境及全球經(jīng)濟造成了嚴(yán)重的危害，急需加強防護與治理。過濾法因具有能耗低、操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)勢，已成為解決這一問題的重要手段之一。然而，現(xiàn)有空氣過濾材料普遍存在直徑粗、孔徑大、材料厚重、過濾效率和空氣阻力難以同步優(yōu)化、功能單一等缺陷，嚴(yán)重限制了材料應(yīng)用性能的大幅提升及應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬。

面對這一挑戰(zhàn)，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬教授帶領(lǐng)的納米纖維研究團隊受自然界生物材料結(jié)構(gòu)如蜘蛛網(wǎng)、蜂巢等的啟發(fā)，創(chuàng)新性地采用芳綸/聚氨酯雙組分聚合物溶液，通過類電容靜電噴網(wǎng)技術(shù)制備出了一種新型“剛?cè)岵钡母咝А⒊　⒏咄腹舛S納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維材料。通過調(diào)控接收基材介電性能以控制微電場的分布狀態(tài)，實現(xiàn)了荷電液滴噴射-形變-自組裝的精確調(diào)控，大幅提高了單層纖維材料中納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的覆蓋率(提升10倍)，從而顯著增強了網(wǎng)絡(luò)纖維材料對超細顆粒物的捕集能力。同時，兼具剛性與粘彈性的雙組分芳綸/聚氨酯體系與二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有機結(jié)合，賦予了網(wǎng)絡(luò)纖維材料“剛?cè)岵钡奶匦裕洳牧媳憩F(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和力學(xué)性能(41.3 MPa)，從而使材料在保持超薄(350 nm)、高透光(85.6%)的前提下依然可實現(xiàn)對鹽性、油性超細顆粒物的高效低阻過濾(氯化鈉PM0.3：99.984%，癸二酸二異辛酯PM0.3：99.947%;壓阻僅為0.07%個大氣壓)。此外，該納米網(wǎng)絡(luò)纖維材料可有效捕集并殺滅(紫外照射下滅菌效率為90.5%)空氣中的致病菌，具有優(yōu)異的生物防護功能。

自組裝二維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維材料的構(gòu)筑與結(jié)構(gòu)調(diào)控

自組裝二維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維材料的過濾性能、透光性能與生物防護性能

該工作中提出的構(gòu)筑自組裝二維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)纖維材料的策略，不僅為制備高性能、多功能超薄空氣過濾材料提供了新思路，也為新型高效過濾/分離材料的設(shè)計與開發(fā)提供了指導(dǎo)與借鑒。相關(guān)成果發(fā)表于《ACS Nano》上。