中國科學技術大學研制出成本低廉可凈化室內霧霾的“智能窗紗”

中國科學技術大學研制出成本低廉可凈化室內霧霾的“智能窗紗”

近期，中國科學技術大學俞書宏教授團隊通過“浸染自組裝”方法，研制出一種制備速度快、成本低廉的“智能窗紗”材料，對室內空氣的凈化效率最高可達99.65%，能在50秒內將空氣中的PM2.5濃度從“嚴重污染”凈化至“優”。美國《細胞》出版社旗下學術刊物《iScience》日前發表了該研究成果。

如何治理大氣污染，仍然是人類目前面臨的急需解決的問題之一。近年來，研究人員提出了多種方案收集過濾室內漂浮著的霧霾微粒，凈化個人的居住環境，例如通過靜電吸附、聚合物纖維吸附以及金屬有機骨架配合物吸附等物理方式。但是所制備的智能窗口價格昂貴、難以擴大生產和可重復循環使用。因此，如何制備出超大面積的可重復使用的柔性透明智能窗口仍然是一個挑戰。

中科大俞書宏教授領導的科研團隊通過“浸染自組裝”方法，以傳統的商業尼龍網紗（聚酰胺）為基底，成功研制出超大面積的柔性透明“智能窗紗”材料。據介紹，制備約7.5平方米的“智能窗紗”成本僅需約100元。這種材料不僅能夠和熱致變色染料相結合，改變室內的光照強度，還能作為高效的霧霾收集器凈化室內空氣。

同時，這種“智能窗紗”在凈化霧霾之后，只需在乙醇中浸泡20分鐘，就可以清洗干凈并再次使用。經過上百次的重復循環，其凈化效率依然保持穩定。這項研究為今后柔性透明智能窗口材料的設計和制備提供了一種新的策略。

圖1. 基于浸染組裝技術得到的超大面積柔性透明電極的制備示意圖、成品光學照片和微觀結構的掃描電鏡（SEM）照片

圖2. 熱致變色智能窗口的變色性能；超大窗口霧霾收集的原理示意圖、過濾性能曲線以及重復循環使用前后的微觀結構的掃描電鏡（SEM）對比照片、循環使用性能

附論文鏈接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30014-8

據介紹，這種柔性透明智能窗口不僅能夠與熱致變色染料相結合改變室內的光照強度，還能夠作為高效的霧霾收集器用以凈化室內的空氣質量。這一成果日前發表在細胞出版社新刊《iScience》上。

近年來，研究人員提出多種方案收集過濾室內漂浮的霧霾微粒，例如通過靜電吸附、聚合物纖維吸附以及金屬有機骨架配合物吸附等物理方式降低霧霾濃度。然而，這些方案所制備的智能窗口價格昂貴，難以擴大生產和可重復循環使用。

俞書宏教授團隊的研究成果，在20分鐘內，即可制備約7.5平方米的銀納米線-尼龍智能窗口，花費約100元，但空氣凈化效率最高可達99.65%，并且能夠在50秒內將空氣中的PM2.5的濃度從嚴重污染的程度（248微克/立方米）降至空氣優良狀態（32.9微克/立方米）。值得一提的是，這種銀線-尼龍智能窗口在霧霾收集之后，只需簡單地浸泡在乙醇中20分鐘，即可清洗干凈并再次使用，即使經過上百次的重復循環使用，其凈化效率依然可以保持穩定。

俞書宏表示，這項研究為今后柔性透明智能窗口材料的設計和制備提供了一種新的策略。