東華大学が二次元ナノネットワーク構造の繊維空気フィルタを開発

日増しに深刻なスモッグ汚染問題は人体の健康、生態環境及び全世界経済に深刻な危害をもたらし、緊急に防護と管理を強化する必要がある。フィルタ法は、エネルギー消費が低く、操作が簡単で、適用範囲が広いなどの利点があるため、この問題を解決する重要な手段の一つとなっています。しかし、既存の空気フィルタ材料は、直径が太く、口径が大きい、材料が厚い、フィルタ効率と空気抵抗が同期して最適化しにくい、機能が単一などの欠陥があり、材料の応用性能の大幅な向上と応用分野の広がりを厳しく制限しています。

この挑戦に対して、東華大学紡織科学技術革新センターの兪建勇院士及び丁彬教授の率いるナノ繊維研究チームは、自然界の生物材料構造例えば蜘蛛の巣、蜂の巣などの啓発を受けて、革新的に芳醇なナイロン/ポリウレタン二分高分子溶液を採用して、静電スプレー技術を通じて、新型の「剛柔且つ済」の高効率、超薄型、高透過性の二次元ナノネットワーク構造繊維材料を作り出しました。受信基材の誘電特性を調節して微小電場の分布状態を制御することにより、荷電液滴噴射−変形−自己集合の正確な調整を実現し、単層繊維材料におけるナノネットワーク構造の被覆率（10倍の向上）を大幅に向上させ、ネットワーク繊維材料の超微細粒子状物質の捕獲能力を著しく増強した。また、剛性と粘弾性を兼ね備えたデュアル成分の芳香族繊維／ポリウレタンシステムは二次元ネットワーク構造と有機的に結合し、ネットワーク繊維材料の「剛柔併済」の特性を付与しており、その材料は優れた構造安定性と機械的性能（41.3 MPa）を示し、材料を超薄（350 nm）、高透光（85.6%）を維持する前提として、依然として塩性、油性超微細粒子状物質の高抵抗率フィルタリング（PM 99.99%）を実現することができます。さらに，このナノネットワーク繊維材料は有効に集を捕獲して殺すことができ，（紫外線照射による滅菌効率は90.5%）空気中の病原菌は優れた生物保護機能を持っている。

二次元ナノネットワーク構造繊維材料の構築と構造調整

自己組織化二次元ナノネットワーク構造繊維材料のフィルタリング性能、光透過性、生物保護性能

この仕事で提案された自己集合二次元ナノネットワーク構造繊維材料の構築戦略は、高性能で超薄型の空気フィルタリング材料の製造だけでなく、新しい高効率フィルタ／分離材料の設計と開発にも指導と参考を提供しています。その結果は「ACS Nano」に発表されました。