近期📞🧏🏻♂️，丁彬研究員帶領的“功能紡織材料”研究團隊在具有透濕功能的可清洗納米纖維空氣過濾材料研究方面取得了新突破。相關研究成果以“Cleanable Air Filter Transferring Moisture and Effectively Capturing PM2.5”為題發表在國際知名學術期刊《Small》上（Small 2017, 13, 1603306）。
嚴重的空氣汙染問題迫使人們不得不采取一定的防護措施，以避免細微顆粒物對人體造成的侵害👃🏼。理想的個體防護用過濾材料應當具備高PM2.5捕集效率、低呼吸阻力以及快速透濕能力。目前，常用的熔噴駐極過濾材料雖然其初始性能達到了高效低阻的要求，但其在使用中駐極電荷易衰減，從而導致過濾效率大幅下降，且存在透濕量低和不可清洗的缺點。靜電紡納米纖維因具有纖維直徑小、纖維膜孔徑小𓀏、孔隙率高及結構可調性強等優勢🪟👨🏽🦱，在製備高性能空氣過濾材料方面表現出巨大的應用潛力👨🏻🦯➡️。但如何使納米纖維膜在兼具高過濾效率和低空氣阻力的同時提升其透濕性能，依然是當前個體防護用空氣過濾材料面臨的一大挑戰🪺。
有透濕功能的可清洗空氣過濾材料結構示意圖及應用性能展示
為此👩🏽🏫，研究者將疏水聚偏氟乙烯（PVDF）纖維與超親水聚丙烯腈/二氧化矽（PAN/SiO2）納米纖維相結合🤩，製備出了兼具快速透濕功能及高效PM2.5防護功能的空氣過濾材料。PVDF納米纖維作為疏水組分可有效避免高濕條件下纖維間水膜的形成，從而避免了空氣阻力的上升；PAN/SiO2納米纖維作為超親水組分可實現對濕汽的高效吸附-解吸附，有效提升了材料的濕汽輸運能力。研究發現😈🥘，當PAN的纖維直徑從1.02μm降到0.14μm時🫴🏼🚎，水分子的解吸速率從10mg min-1增加到18mg min-1。此外，通過在PAN納米纖維表面引入親水基團🧓🏼，可顯著提升水分子的吸附-解吸速率。通過進一步構築從疏水到超親水的梯度潤濕結構，使透濕速率從10346g m-2 d-1提升至14066g m-2 d-1🤽🏽♀️。同時😮，該纖維膜對PM2.5的過濾效率高達99.99%、空氣阻力低至86Pa，且具備良好的可清洗性🤸🏽♀️。該材料的成功製備對於開發具有熱濕舒適性的個體防護用空氣過濾材料具有重要指導價值。
該研究工作獲得了國家科技支撐計劃（2015BAE01B01🤷♂️，2015BAE01B02）、國家自然科學基金（51273038，51322304，51503030）、意昂官网中央高校基金（16D110115，16D310110）和上海市科委青年英才“揚帆”計劃項目（15YF1400600）的大力資助。
