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超疏水、光消毒、可复用的医用口罩:ECR微纳加工多层石墨烯碳膜的超声压结应用《Nano Research》

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-10-13 13:59
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【概要描述】

超疏水、光消毒、可复用的医用口罩:ECR微纳加工多层石墨烯碳膜的超声压结应用《Nano Research》

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深圳大学机电学院张希课题组、刁东风院士(日本工程院)团队,在医用外科口罩的相关研究中取得重要进展。通过电子回旋共振ECR微纳加工多层石墨烯碳膜,利用超声压结法制备了石墨烯纳米嵌入碳膜口罩,实现了超疏水、光消毒的可重复使用的功能,可以长时间佩戴并通过阳光照射消毒。此研究有助于为医疗用品提供涂层新思路,并且可重复使用性将大幅降低了全球的经济、资源消耗与减少医疗废品的产生。

近日,该研究成果在国际著名学术期刊《Nano Research》上以" Superhydrophobic, photo-sterilize and reusable mask based on graphene nanosheet-embedded carbon (GNEC) film "为题发表,硕士生林泽洲为论文第一作者。

DOI号:https://doi.org/10.1007/s12274-020-3158-1

论文链接:http://www.thenanoresearch.com/upload/justPDF/3158.pdf

2019冠状病毒病(COVID-19)已蔓延到200多个国家和地区。根据世界卫生组织(WHO)收集的数据,截至2020927日,确诊病例已超过32 730 945例,导致991 224人死亡。冠状病毒具有高度传染性,通过呼吸道飞沫传播。医用外科口罩能有效的阻挡携带病毒的飞沫,避免被佩戴者吸入,切断新型冠状病毒的传播途径。

超疏水涂层具备优异的性能如水接触角> 150度、自清洁、抗菌等,使其具备作为医疗用品涂层的潜力。最近研究发现表面微结构有助于超疏水涂层的研究进展。常见的纤维聚合物、石墨烯材料、和表面纳米微结构在超疏水性和抗病毒涂层研究中均有进展。然而,关于具有超疏水性的外科口罩的研究仍然很少。

最近,张希课题组提出并研制出超疏水,光消毒的可重复使用的石墨烯嵌入碳膜口罩,石墨烯嵌入碳膜口罩具有优异的疏水性(水接触角157.9°),过滤效率优异,细菌过滤效率(BFE)100%。并且具有突出的光灭菌性能,在特定光照下快速加热至110℃。首先利用电子回旋共振系统封闭式照射法制备高密度垂直生长的石墨烯嵌入式纳米碳膜,通过高频振动与超声压结制备石墨烯嵌入碳膜口罩(图一),并证实该石墨烯嵌入碳膜口罩具有优异的超疏水性(图二)高过滤性(图三)以及光热特性(图四)。

图一 石墨烯嵌入碳膜口罩的制备流程

图二 石墨烯嵌入碳膜口罩的结构表征、疏水机理以及超疏水性能测试

图三 石墨烯嵌入碳膜口罩的过滤性能测试流程及结果

图四 石墨烯嵌入碳膜口罩的光热性能测试

与传统的一次性医用外科口罩相比,该石墨烯嵌入碳膜口罩具有以下几点特点:第一,口罩表面具有超疏水性能(水接触角157.9°),第二,具有高的细菌过滤效率(BFE: 100%)以及较高的微粒过滤效率(PFE: 94%),第三,具有光消毒特性,在光照下能快速升温至110℃等等。这项工作为医疗用品的进一步研发提供了新思路,探索医用外科口罩更好的性能,共同维护全球健康和抗击疫情。

此项工作由深圳大学林泽洲、张希、刁东风院士,与深圳安和医疗科技有限公司王争工程师合作完成。其中,硕士生林泽洲是该论文的第一作者,张希副研究员是该论文通讯作者。该项研究受到国家自然科学基金委以及深圳市海外高层次人才创新创业计划的资助。

来源:深圳大学机电学院张希课题组

 

 

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