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中国科大研制出用于室内雾霾净化的柔性透明智能窗口材料

发布者(zhe):刘建伟发布时间:2018-02-21浏览次数:614

如何治理大(da)气污染(ran),仍然是人类目前(qian)面临的急(ji)需解(jie)决的问题之一(yi)。在雾霾环境中,有效防护(hu)PM2.5的口(kou)罩为N95级,但是(shi)体感憋闷,无法长(zhang)时间佩(pei)戴。介于室(shi)外除(chu)霾(mai)和(he)个人防护之间,室(shi)内空气净(jing)化是(shi)保(bao)证(zheng)人们(men)健(jian)康(kang)工作和(he)生活(huo)的一(yi)项有效措施。同(tong)时,还(hai)需要消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)的能源来(lai)保(bao)持室(shi)内的温度适宜,随着人们(men)生活(huo)水平的提高,这(zhei)项能耗(hao)将持续增加。因而,开发一(yi)种智能窗口兼备调节室(shi)内光线强度和(he)净(jing)化空气雾(wu)霾(mai),将具有非常重要的应(ying)用和(he)现实(shi)意(yi)义。

近年(nian)来,研究(jiu)人员(yuan)提出了多种(zhong)方(fang)(fang)案收集(ji)过(guo)滤室内漂浮着的(de)雾霾微粒,净化个人的(de)居住环境(jing),例(li)如通过(guo)静电吸(xi)附、聚合(he)物纤维吸(xi)附以及(ji)金(jin)属有机骨架配合(he)物吸(xi)附等物理(li)方(fang)(fang)式。但是(shi)所(suo)制备(bei)的(de)智能(neng)窗口价格昂贵(gui)、难以扩大生产(chan)和(he)可重复(fu)(fu)循(xun)环使用。因此,如何制备(bei)出超大面积的(de)可重复(fu)(fu)使用的(de)柔(rou)性透明智能(neng)窗口仍然是(shi)一(yi)个挑战(zhan)。

近日,中国(guo)科学技(ji)术大学俞书(shu)宏(hong)教授领导的团队发展了一种(zhong)浸染自(zi)组(zu)装的方法,以传统的商业尼(ni)龙网纱(聚酰胺)为(wei)基底,成功研制(zhi)了超大面积的柔性(xing)透明智(zhi)能窗口。研究论文以“Mass-Production of Nanowire-Nylon Flexible Transparent Smart Windows for PM2.5 Capture为题发表于Cell出版(ban)社新刊iScience上(iScience 2019, 12, 333-341)。论文作者为合肥微尺度物(wu)质科学(xue)国家实验室博士(shi)生黄蔚然等。

研究人员在(zai)20分(fen)钟内即可制(zhi)备约7.5平(ping)方米的(de)银(yin)纳(na)米线-尼(ni)龙智能窗口(花费约(yue)100元),这种柔(rou)性透明(ming)智能窗口不仅能够和热致变色(se)染料相(xiang)结合改变室(shi)内的(de)光照(zhao)强(qiang)度,还(hai)能够作为(wei)高(gao)(gao)效的(de)雾霾(mai)收集器用以净化(hua)室(shi)内的(de)空(kong)气质量。其中,空(kong)气净化(hua)效率最高(gao)(gao)可以达到99.65%,并且能够在50 秒(miao)内(nei)将空气中的PM2.5的浓(nong)度从(cong)严重污染(ran)的程度(248 μg·m-3)降至(zhi)空气优(you)良状(zhuang)态(32.9 μg·m-3)。而制备得到的银线-尼龙智(zhi)能窗口在雾霾收集之(zhi)后,只需(xu)要简单地浸泡在乙醇中20 分钟,就可以(yi)清(qing)洗干净并再次使用,即使经(jing)过上百次的可重复循环,其净化效率依(yi)然(ran)可以(yi)保持(chi)稳(wen)定。研究结(jie)果表(biao)明,在边长达0.5 米(mi)的立方(fang)空间中(zhong),使用这种银(yin)纳(na)米(mi)线(xian)-尼龙智(zhi)能窗口,其雾霾收(shou)集(ji)效率依然可以达(da)到(dao)99.48%

这项研究为今后柔性透明(ming)智能(neng)窗(chuang)口材料的设(she)计(ji)和(he)制(zhi)备提供了(le)一种(zhong)新的策略。

1.基于浸染组装(zhuang)技术(shu)得(de)到的超大面积柔性透明电(dian)极的制备示(shi)意图、成品光(guang)学照片和微观结(jie)构的扫描电(dian)镜(jing)(SEM)照片。

2.热致变色智能(neng)窗口的(de)变色性能(neng); 超大窗口雾霾收(shou)集的(de)原理示意图、过滤(lv)性能(neng)曲线以及重复循环(huan)使(shi)用前(qian)后的(de)微观结构的(de)扫描(miao)电镜(SEM)对比照片、循环(huan)使用性能。

该项(xiang)研究受到国(guo)(guo)家自然(ran)科(ke)(ke)学(xue)(xue)基(ji)金委创(chuang)新研究群体、国(guo)(guo)家自然(ran)科(ke)(ke)学(xue)(xue)基(ji)金重点(dian)(dian)项(xiang)目、中(zhong)(zhong)国(guo)(guo)科(ke)(ke)学(xue)(xue)院前沿科(ke)(ke)学(xue)(xue)重点(dian)(dian)研究项(xiang)目、中(zhong)(zhong)国(guo)(guo)科(ke)(ke)学(xue)(xue)院纳米(mi)科(ke)(ke)学(xue)(xue)卓越(yue)创(chuang)新中(zhong)(zhong)心(xin)、苏(su)州(zhou)纳米(mi)科(ke)(ke)技协(xie)同创(chuang)新中(zhong)(zhong)心(xin)、合(he)肥大科(ke)(ke)学(xue)(xue)中(zhong)(zhong)心(xin)卓越(yue)用户基(ji)金的资(zi)助。

附论文链(lian)接:

http://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30014-8

(合(he)肥微尺度物(wu)质科学国家研究中(zhong)心、中(zhong)国科学院(yuan)纳米(mi)科学卓越创新中(zhong)心、苏州纳米(mi)科技协同创新中(zhong)心、科研部


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