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同是PAN滤膜,崔屹、丁彬、于吉红院士都发在哪些期刊?

2021-09-20   易丝帮

长期密不透风的佩戴口罩,

皮肤被闷的喘不过气,

引发人体缺氧,

发红又敏感,

形成“口罩脸”。

别怕,PAN纳米纤维高性能滤膜来啦!

 

静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维空气过滤材料具有纤维直径小、纤维膜孔径小等结构特点,可对细微颗粒有效拦截,大大增加了材料的过滤效果。

另外,聚丙烯腈(PAN) 具有氰基,氰基的强极性作用使其与水分子有良好的结合力,可以制备一种具有高效低阻的亲水纳米纤维,因此,在空气过滤领域具有广阔的应用前景。

 

PAN空气滤膜,崔屹教授发在《Nature Communications》

2015年,崔屹教授Nature Communications发表题为“Transparent air filter for high-efficiency PM2.5 capture”的文章,采用静电纺丝技术发明了一种聚丙烯腈(PAN)纳米纤维滤膜。并且,以北京最严重的雾霾作为标准测试,结果发现PAN纳米纤维滤膜可以过滤掉空气中99%以上的有害颗粒,而且空气阻力很低,只有市场上口罩的三分之一。

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对于这项发明,崔屹和他的研发团队表示相当欣慰,因为它可以马上应用到实际生活中去,比如老百姓常戴的口罩、住家和办公楼的窗户,以及医院的空气清洁器等。

据悉,4C Air的BreSafe纳米纤维过滤材料正是崔屹教授团队在2015年研发的PAN纳米纤维滤膜。此外,AireTrust KN95纳米口罩还具有普通医用防护口罩不具备的优点,能够有效防止火灾和污染引起的有害烟雾!


PAN空气滤膜,丁彬教授发在 《Advanced Functional Materials》

2019年,东华大学丁彬教授团队通过改进技术,利用新型湿度诱导“静电纺/喷”技术,以高偶极矩聚合物聚丙烯腈(PAN)为原料,制备出了直径细、孔径小、孔隙率高且具有蓬松双网结构的纳米蛛网/纤维高效低阻空气过滤材料。

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该材料中二维超细(~20 nm)纳米蛛网与蓬松纳米纤维支架网络紧密溶接,从而形成了稳定的双网络结构,并赋予了材料孔径小(<300 nm)、孔隙率高(93.9%)、堆积密度低(0.18g cm-3 )、表面化学极性强(偶极矩 4.3 D)等特点。

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该双网结构纳米蛛网/纤维材料可实现对空气中超细颗粒物的高效低阻过滤,其对最易穿透粒径颗粒物 PM0.3 的过滤效率高达 99.99%,阻力压降仅为大气压的 0.11%;同时,可快速净化室内空气 PM2.5 ,且具有长效循环使用性能。


PAN空气滤膜,于吉红院士发在《Angewandte Chemie》

2019年,新冠病毒的爆发,人们对N95级口罩(N95 FFR)需求量急剧增加。吉林大学于吉红院士团队以PAN为原料,通过静电纺丝技术制备了薄膜(TF)涂层电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜(TFPNMs)。相关工作以“Polarity-dominated stable N97 respirators for airborne virus capture based on nanofibrous membranes”为题发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie》上。

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将膜暴露在高温(超过80 °C)、蒸汽气氛(超过100 °C的高湿度)、75%酒精、氯化物消毒水和紫外线(UV)光中,TFPNM 没有明显的损坏和重量损失,表明纤维具有优异的稳定性。

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实验室使用燃烧的香来呈现有害的PM水平,含有多种污染物(PM、CO、CO2、NO2等)。具有氰基和羧基的TFPNMs表现出非常高的过滤效率,甚至超过97%。10 小时后,PM0.3 的过滤效率从97.10%下降到94.57%,PM2.5的过滤效率从99.67%下降到99.42%。

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作者还对MEO品牌N95 FFR进行了病毒过滤测试,cTFPNM保持N97级过滤效率高达24次过滤循环。在各种消毒处理后沉积的cTFPNM可以在 N97 级别保持相应的过滤效率,10次循环后压降为9-10 Pa。因此,TFPNMs在为公众实现呼吸器的健康和安全再利用方面显示出巨大的潜力。

可见,这三种PAN构建的空气过滤膜不仅具有较强的过滤性能,还具有一定的扩展功能。因此,为了应对不同场景需求开发出具有各种功能的新型纳米纤维膜,拓宽功能纳米纤维膜的应用领域是未来的趋势。

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