空气中的颗粒污染物已经造成了严重的公共健康问题。尤其在COVID-19大流行期间,全球对高性能口罩的需求显著增长。然而现有口罩存在PM0.3/病原体拦截效率低、透气性差、纤维原料消耗大、无法重复使用和回收利用等问题。
近期,东华大学覃小红、王黎明团队通过无针式静电纺丝-喷涂成网技术构建了多尺度纳米纤维/碳纳米管(NF/CNT)网络(图1a),将良好分散的CNT网络(直径≈25 nm)逐层“焊接”在纳米纤维(直径>100 nm)支架上。优化的NF/CNT网络具有窄分布微孔( ≈ 400 nm)、“自由分子流”行为和静电吸附特性,展现出优异的过滤效率(99.994%的PM0.3去除率)和阻力(<0.05%大气压)。此外,由于独特的多尺度纳米结构,NF/CNT网络还具有可靠的光热自杀菌和电热自杀菌能力。在1 sun辐照下5 min大肠杆菌杀菌率>99.986%。在无光条件下2 min电热大肠杆菌杀菌率>99.9999%。更为重要的是,弃后的NF/CNT网络口罩可以作为高性能光热水蒸发器蒸完全回收,用于海水淡化 (3.56 L m-2 d-1)。这项工作为减少疾病传播和资源消耗、减轻环境负担提供一种解决方案(图2)。
图1 NF/CNT网络制备
图2 多尺度纳米结构纤维网络高性能、自杀菌和可回收口罩
该工作以“Multi-Scale Nanoarchitectured Fibrous Networks for High-Performance, Self-Sterilization, and Recyclable Face Masks”为题发表在《Small》上(doi/10.1002/smll.202105570)。文章第一作者是东华大学熊健博士。通讯作者为王黎明研究员和覃小红教授。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202105570