2019年，新型冠狀病毒病（COV很弟ID-19）爆發(fā)并迅速蔓延至全球。目前發(fā)小日現的COVID-19病毒的直徑為60～140 nm，傳播途徑主要為直接傳播、氣白呢溶膠傳播和接觸傳播。因此，人們對(duì)N95級面(miàn)罩（N9明藍5 FFR）需求量急劇增加。N95級口罩以聚丙烯（P他師P）熔噴非織造布為主。為了提高過(guò)濾效率并保持相對(duì)較低我銀的阻力，PP纖維通過(guò)電暈放電方法，以通過(guò)靜電荷為能件N95 FFR提供強大的顆粒附著(zhe)力。但是，電荷會得快(huì)在使用過(guò)程中損失，導緻口罩過(guò)濾效率大現随之下降。此外，考慮到(dào)衛生師西、損壞、呼吸阻力增加和過(guò)濾效率降低等去影因素，N95 FFR被(bèi)謝花限制重複使用。鑒于此，吉林大學(xué)于吉紅院士團隊開(kāi冷店)發(fā)了基于化學(xué)改性劇音表面(miàn)的穩定N97納米纖維呼吸器，通過(guò)極性驅動的相互作用場遠實現顯著的過(guò)濾特性。其是通過(guò)塗覆聚丙烯腈納米纖維膜(TF是林PNM)實現的，在0.42 Pa-自多1（過(guò)濾效率：超過(guò) 97%；壓厭呢降：約 10 Pa）的情況下提供整體持久的過(guò)濾性能(nén媽短g)。柯薩奇B4病毒過(guò)濾測試表明費體，TFPNM同時(shí)具有強大的病東科毒捕獲能(néng)力。與N95 FFR相木遠比，TFPNM對(duì)更廣泛的消毒方案（病毒種(z商音hǒng)類：柯薩奇B4病毒(CV-B4)和一種(zhǒng)行件微小的RNA病毒）具有更強的抵抗力，并且整劇讀體過(guò)濾特性保持N97标準。相關工作以“Pola舊城rity-dominated stable N97 r國輛espirators for airborne virus c中事apture based on nanofibr場玩ous membranes”為題發(fā)表在國(guó)際鐵靜頂級期刊《Angewandte Chemie》上。

TFPNMs的表面(miàn)極性和穩定性

薄膜（TF）塗層電紡聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜（TFPNMs）通理車過(guò)靜電紡絲技術制造，并通過(guò)界面(miàn)聚合過民火(guò)程功能(néng)化，産生具有可變端基的淺做內黃色織物。與PP相比，TFPNMs具有更強的表面(miàn)極性，可以通過(請拍guò)不同的塗層使其改變。為了進(jìn)一步評估TFPNM的穩定性，學也研究團隊將(jiāng)纖維膜暴露在高溫（＞80 °C）就我、蒸汽氣氛（＞100 °C的高濕度）、75%酒精、氯化物消毒水和紫外線(U但海V)光等環境中進(jìn)行測試河妹。研究發(fā)現，TFPNM沒(méi)有明顯的損壞和重量損失，表明為動纖維幾何形狀沒(méi)有發(fā)生變化。與初始TFP房讀NM相比，後(hòu)處理的TFP南公NM的表面(miàn)極性保持不變。穩定的表面(miàn)極性可以刀機使膜與PMs/氣溶膠之間形成(chéng)穩定的極性相互作用，使站鐘TFPNMs在各種(zhǒng)惡劣條件下具有可重複使用的巨大潛力。

圖1 TFPNMs 的形态和穩定性

TFPNM的空氣過(guò)濾效率

研究人員首先檢查了TFPNMs對(duì)快舞各種(zhǒng)尺寸顆粒物（PMs）的捕獲能(néng)秒西力，以模拟其在危險空氣質量條件下的空氣過(guò)濾性能(néng)（喝坐圖2）。實驗室使用燃燒的香（含有河北多種(zhǒng)污染物，如PM、CO、CO2、NO2等）來呈現化對有害顆粒物的水平。所有TFPNM的最佳基重控制在1車我0 g/m2。具有不同表面(miàn)極性的五件TFPNMs在過(guò到新)濾效率方面(miàn)表現出較大的差異。表面(miàn)極都車性從最低到(dào)最高對(duì)應的纖維膜對(duì)PM友外0.3的過(guò)濾效率結果從50.00%到(dà對亮o)97.45%不等。其中，具有氰基和羧草熱基的TFPNMs表現出非常高的過(guò關議)濾效率，超過(guò)97%。為了研究TF我好PNMs的長(cháng)期有效性，在有害空氣下放置10h，好在測試了具有與PAN分子相同的末端基團TFPNM(CTFPNM)的質量狀照海況。結果顯示PAN納米纖維膜(PNM)在10 小時(shí)後(hòu紙謝)，對(duì)PM0.3的過(guò)濾效率從97.10%下降到(dà玩醫o)94.57%，PM2.5的過(guò)濾效率從99.67%下降到有老(dào)99.42%。然而，CTFPNM的過姐還(guò)濾特性保持穩定，10小時(shí)答如内對(duì)PM0.3和PM2.5的過(guò)濾效率分别超過(guò)9是大7.00%和99.90%。

圖2具有不同表面(miàn)極性的TFPNMs對(duì)PMs的捕公亮獲性能(néng)

TFPNM與N95 FFR的空氣過(guò)濾性能(néng)比較

研究人員引入了兩(liǎng)種(zhǒng)具有高表面(mi議黃àn)極性的TFPNM（CTFPNM和cTFPNM）來現也比較其與N95 FFR對(duì)高個NaCl氣溶膠的過(guò)濾特性（圖弟長3）。CTFPNM和cTFPNM的快麗過(guò)濾效率均達到(dào)N97級，并在連器懂續24小時(shí)過(guò)濾過(guò)程中保持穩定。相比之下，大影以帶電PP熔噴非織造布為主的N95 FFR在過(爸樹guò)濾過(guò)程中表現出明顯的不穩定性件如。通過(guò)靜電效應進(jìn)一商物步研究了TFPNM的過(guò)濾效率。對(duì)于帶電的cTFPNM和CT舞老FPNM，它們的過(guò)濾效率均略微要業提高到(dào)N98級。然而，由于表面(miàn通得)靜電荷的衰減（從0.15 kV降到(dào)0.0物懂2±0.03 kV），這(zhè)些帶電呼吸器膜的過(guò)濾效率在24小時友制(shí)後(hòu)最終下降到(dào)N9弟喝7級。作者進(jìn)一步研究了TFPNM與來子山自不同國(guó)家的各種(zhǒng)N95 FFR在空氣過(guò)濾特和媽性上的差異性。結果發(fā)現，在24小時(shí)連續過(guò)濾數業後(hòu)，樣(yàng)品的過(guò)濾效煙林率均下降至95%以下。在相同的實驗條件下，24小時(shí)後(h船如òu)N95 FFR的過(guò)濾效率均低于cTFPN現就M的過(guò)濾效率。

圖3 TFPNMs的過(guò)濾特性和多個品牌N95 FFRs的過(女請guò)濾層

TFPNMs對(duì)病毒以及各兵生種(zhǒng)消毒處理的過(guò)濾效率

將(jiāng)cTFPNM放置在柯薩奇森地B4病毒(CV-B4)和一種(zhǒng)微坐高小的RNA病毒(27～30 nm)氣溶膠中以評估其過(guò)多什濾效率。并對(duì)N95 FFR（MEO品牌）進(jìn)行了病毒著拿過(guò)濾測試。結果顯示，c人飛TFPNM在24小時(shí)章銀後(hòu)仍保持N97級過(guò)濾效率，畫討而MEO牌N95 FFR的過(guò)濾效率在24小去道時(shí)後(hòu)降到(dào)95%以下。弟子為了研究TFPNMs的可重用性，對(duì)錯子cTFPNMs進(jìn)行了五種(zh草生ǒng)處理方法：80 ℃熱處理；蒸汽（100 ℃熱基蛋白質變性）；75麗吃%酒精（蛋白質變性）；家用氯基溶液（細胞變章厭性，有化學(xué)損傷）；紫外線殺菌照射（DNA/RNA 破壞，雜又UVC 254 nm）。在第一花訊個處理周期後(hòu)，cTFPNM去頻s所有過(guò)濾效率保持在N97水平不變，壓降保持在9～請窗10 Pa。相比之下，N95 就匠FFR在第一次循環後(hòu)經(jīng)過(分報guò)各種(zhǒng)處理顯示出不同的過(guò)濾性能(néng)。加熱道醫和紫外線殺菌照射(UVGI)可以保持大多數N95 FFR的過(guò生錯)濾特性。然而，基于溶液處理的樣(yàng)品藍雨過(guò)濾效率急劇下降到(dào新都)50%～80%。

圖4 cTFPNM 上病毒的過(guò)濾性能(néng)

注：（a）（b）為cTFPN兵離M，（c）（d）為meo品牌N95 FFR的效率和壓降

圖5  五種(zhǒng)不請話同消毒處理後(hòu)FFR的演變和相應的整體過(guò)濾性能(土拍néng)

全文鍊接：https://onlinelibrary.wil男雨ey.com/doi/10.1002/a水畫nie.202108951