香港理工大学ACS NANO: 可重复再利用优异超疏水性及光热性石墨烯口罩

作者: cnpim CNPIM 2020年05月09日

  2019年底爆发的流行性新冠病毒(COVID-19)主要依靠飞沫传播至人体呼吸道致使感染患病,目前已经席卷全球210多个国家和地区。在全球范围病毒大流行的环境下,无论感染病人或前线医护工作者,还是处于高风险区的普通大众,都对即弃式外科医疗口罩的需求与日剧增。然而大规模口罩消耗后出现的问题是,目前普通外科医用口罩并不能通过自杀菌或简单消毒进行重复使用或再利用,随即不可避免将对社会造成重大经济和环境问题。基于此,香港理工大学团队提出一种对市售即弃式医用口罩进行功能化改性的创新方法使普通医用口罩兼备自清洁和光热性能,为普通医用口罩延长使用实效和再利用提供技术依据。
 
  近日,香港理工大学利用双模式激光诱导正向转移在普通口罩外层的低熔点无纺布表面制备并沉积石墨烯保护层。研究发现,此方法制备的纳米多孔结构石墨烯层的静态水接触角高达140°以上,获得超疏水性能材料表面能将水飞沫弹开,难以附着残留在口罩外层。同时因为优异的光热性,激光诱导前向转移制备的石墨烯层可作为自消毒涂层。在太阳光照下口罩表面温度能迅速升温至80℃以上,此温度可有效的杀灭病毒,光照自消毒后的口罩可重复佩戴使用。佩戴后的口罩可直接用于太阳能海水淡化,实验发现光照蒸水速率在一个太阳的辐射强度下(1000W/m2)可高于1.13kg/m2每小时。相比较于直接处理聚酰亚胺膜,口罩内本身微孔结构使得处理后的口罩外层具有很好的脱盐性能,从而延长了其用于蒸水的时效性。普通医用口罩的表面功能化生产可配合辊轴传送连续生产工艺,制备的功能化口罩即可用于有效的抵抗病毒,可重复使用和再利用很大程度的减少其对环境的污染。利用双模式激光诱导正向转移法功能化处理的即弃式医用外科口罩,弥补了市面普通即弃式口罩的三大不足:1. 口罩的疏水表面仍会残余附着病毒的飞沫;2. 聚丙烯无纺布的熔点限制了普通口罩消毒以及可重复使用性;3. 大量废弃口罩难以再利用且会造成的环境问题。此项研究以题为“ Reusable and Recyclable Graphene Masks with Outstanding Superhydrophobic and Photothermal Performances ”最近发表在 ASC NANO 上。

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