基於摩擦納（nà）米發電機的（de）自驅動靜電吸附（fù）麵罩（zhào）

來（lái）源：易絲幫

隨著（zhe）工業化進程加速，環境汙染嚴（yán）重，不可避免的給人們帶來負麵影響，用於監測和（hé）防護人（rén）體各功能區的可穿戴式防護設備就（jiù）顯得（dé）尤為重要。目前，可穿戴式防護設備的過濾機製主要是物理過濾、物理吸附等，其過濾機製單一，壽命短，對大顆粒的過濾效果較好（hǎo），但對（duì）小顆（kē）粒的過濾（lǜ）效果（guǒ）卻極為有限，尤其是空氣中懸浮的超細粒子（粒（lì）徑<1μm），傳播距離（lí）遠、比（bǐ）表麵積大、易攜帶病毒，吸入人體後易在（zài）呼（hū）吸道、肺泡等沉積，甚至進入血液，對人體（tǐ）危害較大。因此，這類防護設（shè）備（bèi）尚不能滿足人類自身的健（jiàn）康（kāng）需（xū）求。

日前，中國科學院北京納米能源與係統研究所張弛研究員和王中林院士指導的團隊，基於聚偏（piān）氟乙烯（PVDF）靜電紡絲與摩擦納米發電機（TENG），研製了自驅動靜電吸附麵罩。這一成果近（jìn）期發表在ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 7126–7133上，文（wén）章的作者是中國科學院北京納米能源與係統研究所博士研究生劉國旭和碩士（shì）研究生（shēng）聶錦輝（huī）。

該麵罩可收集人體（tǐ）呼吸過程中產生的機械能並通過摩擦納米發電機轉換為電能，為靜電吸附提供*的能量，對於（yú）微細粒子的捕集作（zuò）用非常有效。經過靜（jìng）電紡絲製備的薄膜具（jù）有良好（hǎo）的致密性和透氣性，本身具有（yǒu）良好的物理過（guò）濾效果（guǒ）（圖a/b），這種物理過（guò）濾機製和靜電吸附的耦合，進一步增強了（le）對微粒的（de）捕集作用（yòng），不僅對大顆粒的過濾（lǜ）效果明顯，而且對小顆（kē）粒、尤其是超細顆粒（lì）的過濾十分有效（圖b/c/d），膜片的過濾壽命也大大延長。經（jīng）過前後間隔30天的4小時連續測試發現，麵罩對大顆粒的過濾效果始終維持在99.2%以上，而（ér）對極小顆粒的移除效率也高（gāo）達86.9%（圖e/f）。

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圖(a)人的吸呼機械能經過（guò）摩擦納米（mǐ）發單機收集轉化為電能；(b)麵罩靜電吸附的三個過程(i) 空氣（qì）中的顆粒與（yǔ）薄（báo）膜接觸(ii) 通過接觸起電和電荷轉移等方式使得不帶電的顆粒帶電，(iii)隨著（zhe）顆（kē）粒在薄膜的（de）進一步深入，所有的顆粒都被吸附。(c)薄膜過濾後的區域和未過濾的區域微觀圖像對比（bǐ）；(d)摩擦納（nà）米發電機的（de）過（guò）濾效果與單一薄膜的過濾效果的對比；(e)4小時連續過濾測試；(f)30天後四小時連續過濾測試。

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