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纺织科技

化工大学研发出纳米纤维膜口罩

发布人:万豪娱乐 来源:万豪国际娱乐平台

    

  国家重点实验室高材料先进制造英蓝团队也是如此。他们把实验室成工厂,利用自身的科研优势和技术特长,研发生产出抗击疫情的“三把利器”,那就是3D复印护目镜、“彩虹丝”纳米纤维膜口罩和“新风正气”防冠面罩。

  “我们自主研发的这款3D复印护目镜,制造一副仅需半分钟。”该实验室谢鹏程教授介绍说,3D复印护目镜是实验室响应国家号召应急启动的科技战疫项目产品。

  3D打印已经为大家所熟知,但3D复印的概念却鲜为人知。据该实验室杨卫民教授介绍,3D复印技术是在对目标产品进行虚拟设计或实体扫描建模的基础上,根据材料PVT特性参数进行模具型腔智能规划,再通过3D打印增材制造或数控切削减材制造模具,最后通过智能模塑成型装备高效率、高精度地制造出相同形状特征的批量产品。

  据谢鹏程介绍,3D复印护目镜使用聚碳酸酯为原料,透明度高,对皮肤无毒无害,特别是对人体的贴合性好。他们还充分考虑了长期佩戴时可能出现的问题,用于一线医务工作者、社区服务人员与病患近距离接触时的疫情防护再好不过。

  该实验室室制造出的护目镜近一万副,已经为湖北武汉、孝感等多地抗疫一线的环卫工人提供了健康防护,同时还捐赠给、湖南、辽宁、山西、河南等地的医院和环卫集团、中信、中国石化等抗疫一线单位。

  “彩虹收雨,光风霁月”,这是中国科学院段雪院士为该实验室所研制的“彩虹丝”纳米纤维膜高性能口罩的题词。“彩虹丝”纳米纤维直径正好是可见光的波长范围(370~780纳米),它也是由此而得名的。

  新型冠状病毒颗粒尺寸在100纳米左右,而熔喷布的纤维直径在微米尺度,构造网孔大于病毒本身,因此要靠静电吸附才能有效拦截病毒。而“彩虹丝”纳米纤维病毒的方式是通过纳米尺度长纤维层叠,形成错综复杂的微孔通道,让病毒像走“迷宫”一样被拦截,因而酒精消毒或水洗后,其阻隔病毒功能衰减的程度也较轻。

  据研究人员介绍,纤维直径从微米到纳米的跨越一直是该领域的一题。化工大学英蓝实验室经过十多年的不懈,才终于突破传统毛细管电纺的惯性思维局限,创新提出熔体微分新概念和聚合物熔融电纺的新方法。他们从单喷头开始试验,经过4喷头、32喷头到64喷头的不断探索,最终才取得“零溶剂”聚合物纳米纤维绿色制造技术的创新突破,实现了纳米级“彩虹丝”聚合物纳米纤维膜的批量生产。

  “很多一线医护人员是采用封闭式护目镜与口罩分别佩戴的形式。这种方式存在一定缺陷,一方面由于医生佩戴护目镜后导致面部伤痕累累,这会增加感染的几率;另一方面,医院病患轻重不一,污染浓度不断增大,交叉感染的风险很大。”杨卫民介绍说,他们按照化工装置对于有毒气体密封和净化排放的原理,提出了为医护人员开发专用面罩的想法,并起名为“新风正气”防冠面罩。

  “新风正气”防冠面罩的制造思是可将呼和吸的气体进行分流,与现有面罩呼吸气体混杂的情况完全不同,可大幅降低二氧化碳和病毒被再次吸入的概率,使医护人员呼吸安全性显著提升。思有了,行动也立马跟上,实验室全体在2周内快速完成样机制造和调试,随后利用3D打印技术与3D复印技术进行生产。目前,该实验室研发的“新风正气”防冠面罩已经小批量投产,形成了月产100套的生产能力。

  此外,该实验室还研发了新冠肺炎患者可以佩带的面罩。他们在防护模式基础上增加了在线消毒功能单元,将呼体引入消毒单元,通过“彩虹丝”滤膜将病毒拦截后采用75%酒行消杀,实现呼体的安全排放。

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