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“黑科技”再现!香港理工大学研发出可重复使用和回收的石墨烯口罩

 一场疫情的到来给全球210多个国家和地区的人们带来了影响,人们开始普遍使用口罩进行自我防护。然而,目前的普通口罩存在不能自我消毒、重复使用或回收用于其他用途等问题。为了处理废弃口罩,大多数国家只能使用焚烧法,但焚烧法产生的有毒气体和高碳排放会严重危害环境。

为此,香港理工大学提出了一种对市售口罩进行功能化处理的方法,该方法可赋予市售口罩优异的自清洁和光热性能。研究人员采用双模激光诱导正向转移法,将多层石墨烯沉积到低熔点非织造布口罩上制备了石墨烯口罩。

 

 

与普通商用口罩相比,该石墨烯口罩具有以下三大优势。

 

自清洁

 

 

一般商用外科口罩大部分是通过非织造材料制成,纤维在其中是随机分布的。水接触角测试结果显示,普通外科口罩的接触角约为110°,未能达到超疏水表面的要求,而制备的纳米多孔结构石墨烯层的静态水接触角高达140°以上,获得的超疏水性能材料表面能将飞沫弹开,使其难以附着在口罩外层。因此,该石墨烯口罩具有优异的超疏水性能和自清洁性能。

 

 

可重复使用

 

 

普通商用口罩对太阳光谱的吸收率低,而石墨烯口罩在整个太阳光谱中的吸收率超过95%,由于COVID-19病毒上的刺突蛋白对温度敏感,因此石墨烯赋予了口罩自灭菌的潜力。实验表明,在辐射强度为1000W/m2的模拟太阳光下(高于日常环境中的辐射强度)照射5min后,普通口罩的温度低于45℃,石墨烯口罩表面温度迅速升高到70°C以上。而相关信息表明,超过70°C的温度足以灭活大多数类型的病毒。

 

可回收利用性

 

 

由于其优异的光热性能和多孔结构,回收后的口罩可以直接用于海水淡化。作为太阳能蒸汽发生器,石墨烯口罩每小时的太阳能蒸汽产生率达到了1.13 kg/m2,远高于原始口罩。同时,该石墨烯口罩在海水淡化中表现出了优异的长期稳定性和抗盐功能。当蒸发10%的盐水时,与使用聚酰亚胺薄膜的太阳能蒸汽发生器相比,石墨烯口罩表现出明显的抗盐性能,而且表面无明显的盐积累,连续蒸发100 h后,蒸汽生成率稳定在1 kg/m2以上,表明石墨烯口罩用于长期海水淡化技术是可行的。

来源:纺织导报

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