于吉红院士Angew：基于纳米纤维膜的极性主导型稳定的N97呼吸防护口罩

Nanoyu

2021-08-27

新冠肺炎在全球范围内的流行使得N95级过滤式口罩（N95 FFR）得到了广泛应用，N95口罩主要是带外部静电的聚丙烯熔喷面料构成。然而，其寿命和可重用性受到连续穿戴和消毒处理的严重限制。考虑到现有的带电呼吸器膜不能克服上述缺点，开发一种简便的方法来实现高效和稳定的过滤至关重要。

近日，受膜表面化学可操控颗粒粘附的启发，吉林大学于吉红院士报道了一种基于纳米纤维膜的极性控制过滤方法，过滤性能达到N97级，具有优异的使用寿命和重复使用性。该膜具有高品质因数0.42 Pa^-1（过滤效率在97%以上，压降在10 Pa左右），高于N95 FFR（0.10-0.41 Pa^-1）（流速为5 L/min）和0.26 M NaCl气溶胶的测试结果。

文章要点

1）与静电控制膜相比，化学优化后的膜不仅具有很强的表面粘附性，而且在将纤维直径减小到纳米级的同时，保持了稳定的表面化学成分，从而保持了持久的过滤效率。遵循这一设计方案，作者开发了一种电纺聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜（TFPNM）。

2）在每一根纳米纤维上均对高极性TF层进行了均匀的后处理，使其在各种恶劣条件下具有优异的耐蚀性能，并具有很强的颗粒粘附性。值得注意的是，TFPNM通过膜与PM/气溶胶之间的极性-极性相互作用对空气中的颗粒物表现出更强的亲和力。

3）TFPNM被成功地应用于空气传播的病毒捕获，表现出惊人的捕获能力。此外，TFPNM稳定而强烈的表面极性使其能够在不同的消毒处理中安全地重复使用，甚至在基于溶液的消毒条件下也能安全地重复使用。同时，这种PAN可大量供应，价格低廉，从而使TFPNM作为呼吸器膜具有很大的商业潜力。

这种轻便的极性膜呼吸器有望实现高效和稳定的空气过滤，并为实现更有效的个人防护提供了机会。

参考文献

Qifei Wang, et al, Polarity-dominated stable N97 respirators for airborne virus capture based on nanofibrous membranes, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202108951

https://doi.org/10.1002/anie.202108951