中国科学技术大学研制出成本低廉可净化室内雾霾的“智能窗纱”

中国科学技术大学研制出成本低廉可净化室内雾霾的“智能窗纱”

近期，中国科学技术大学俞书宏教授团队通过“浸染自组装”方法，研制出一种制备速度快、成本低廉的“智能窗纱”材料，对室内空气的净化效率最高可达99.65%，能在50秒内将空气中的PM2.5浓度从“严重污染”净化至“优”。美国《细胞》出版社旗下学术刊物《iScience》日前发表了该研究成果。

如何治理大气污染，仍然是人类目前面临的急需解决的问题之一。近年来，研究人员提出了多种方案收集过滤室内漂浮着的雾霾微粒，净化个人的居住环境，例如通过静电吸附、聚合物纤维吸附以及金属有机骨架配合物吸附等物理方式。但是所制备的智能窗口价格昂贵、难以扩大生产和可重复循环使用。因此，如何制备出超大面积的可重复使用的柔性透明智能窗口仍然是一个挑战。

中科大俞书宏教授领导的科研团队通过“浸染自组装”方法，以传统的商业尼龙网纱（聚酰胺）为基底，成功研制出超大面积的柔性透明“智能窗纱”材料。据介绍，制备约7.5平方米的“智能窗纱”成本仅需约100元。这种材料不仅能够和热致变色染料相结合，改变室内的光照强度，还能作为高效的雾霾收集器净化室内空气。

同时，这种“智能窗纱”在净化雾霾之后，只需在乙醇中浸泡20分钟，就可以清洗干净并再次使用。经过上百次的重复循环，其净化效率依然保持稳定。这项研究为今后柔性透明智能窗口材料的设计和制备提供了一种新的策略。

图1. 基于浸染组装技术得到的超大面积柔性透明电极的制备示意图、成品光学照片和微观结构的扫描电镜（SEM）照片

图2. 热致变色智能窗口的变色性能；超大窗口雾霾收集的原理示意图、过滤性能曲线以及重复循环使用前后的微观结构的扫描电镜（SEM）对比照片、循环使用性能

附论文链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30014-8

据介绍，这种柔性透明智能窗口不仅能够与热致变色染料相结合改变室内的光照强度，还能够作为高效的雾霾收集器用以净化室内的空气质量。这一成果日前发表在细胞出版社新刊《iScience》上。

近年来，研究人员提出多种方案收集过滤室内漂浮的雾霾微粒，例如通过静电吸附、聚合物纤维吸附以及金属有机骨架配合物吸附等物理方式降低雾霾浓度。然而，这些方案所制备的智能窗口价格昂贵，难以扩大生产和可重复循环使用。

俞书宏教授团队的研究成果，在20分钟内，即可制备约7.5平方米的银纳米线-尼龙智能窗口，花费约100元，但空气净化效率最高可达99.65%，并且能够在50秒内将空气中的PM2.5的浓度从严重污染的程度（248微克/立方米）降至空气优良状态（32.9微克/立方米）。值得一提的是，这种银线-尼龙智能窗口在雾霾收集之后，只需简单地浸泡在乙醇中20分钟，即可清洗干净并再次使用，即使经过上百次的重复循环使用，其净化效率依然可以保持稳定。

俞书宏表示，这项研究为今后柔性透明智能窗口材料的设计和制备提供了一种新的策略。