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北京化工大学研发出纳米纤维膜口罩_大学有什么专业

作者: 高校信息网 发布时间: 2020年03月16日 11:34:08

  原标题:北化大亮出抗击疫情“三把利器”

  3D复印护目镜、纳米纤维膜口罩、防冠面罩

  新冠肺炎疫情暴发以来,各行各业都在为抗击疫情贡献力量。北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室高分子材料先进制造英蓝团队也是如此。他们把实验室改造成工厂,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。

  3D复印护目镜:

  保障抗疫一线人员健康

  “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,同时还捐赠给北京、湖南、辽宁、山西、河南等地的医院和北京环卫集团、中信环境、中国石化等抗疫一线单位。

  “彩虹丝”纳米纤维膜口罩:

  让新冠病毒走入“迷宫”

  “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”纳米纤维阻挡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大难题。北京化工大学英蓝实验室经过十多年的不懈坚持,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。

  “新风正气”防冠面罩:

  为医护人员提供专业保护

  “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,环境污染浓度不断增大,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”防冠面罩的制造思路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。思路有了,行动也立马跟上,实验室全体成员在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,将呼出气体引入消毒单元,通过“彩虹丝”滤膜将病毒拦截后采用75%酒精进行消杀,实现呼出气体的安全排放。