帶電顆粒用于殺滅病原體并捕捉塵埃

帶電顆粒用于殺滅病原體并捕捉塵埃

在宇航員進(jìn)入太陽系執(zhí)行長期探索任務(wù)之前，科學(xué)家需要開發(fā)出能夠使宇航員在太空中種植水果和蔬菜的技術(shù)。多年來，美國國家航空航天局（NASA）一直在推進(jìn)人工照明、植物監(jiān)測(cè)設(shè)備，以及培養(yǎng)箱等技術(shù)的發(fā)展，以達(dá)到在太空中種植植物的目標(biāo)。

但是，在太空中種植植物不僅要掌握種植技術(shù)，還需要防止植物過早成熟、老化。據(jù)了解，植物的早熟通常是由過多的乙烯導(dǎo)致的。乙烯是植物自然散發(fā)出的一種氣體，具有催熟作用。其在航天器等密閉空間中累積會(huì)導(dǎo)致植物早熟或腐爛。為了抑制這一過程，20世紀(jì)90年代，NASA的合作研究機(jī)構(gòu)——航天自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)威斯康辛中心開發(fā)了一種乙烯去除設(shè)備。

該設(shè)備被稱為乙烯凈化器，其通過使氣體流過涂覆有二氧化鈦涂層的管道來實(shí)現(xiàn)乙烯的凈化。當(dāng)內(nèi)置的紫外線燈照射二氧化鈦涂層時(shí)，從管道中流過的乙烯可被轉(zhuǎn)化成少量的水和二氧化碳，而這些成分對(duì)于植物生長來說是有益的。這種乙烯凈化器于1995年首次搭乘“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)STS-73任務(wù)進(jìn)行了太空飛行測(cè)試，成功保存了土豆的秧苗。后續(xù)的航天任務(wù)中也使用并改進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)。

除了能夠?qū)⒁蚁┺D(zhuǎn)變?yōu)闊o害的副產(chǎn)物外，該乙烯凈化器還能夠殺滅病原體。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)制造出了一系列應(yīng)用該技術(shù)的空氣凈化系統(tǒng)，不僅能夠在家庭中保持食物的新鮮，還能夠幫助凈化空氣（相關(guān)案例刊登在《Spinoff 2002》和《Spinoff 2009》中）。后來，市場(chǎng)上還推出了該凈化系統(tǒng)的家用消費(fèi)產(chǎn)品版本（相關(guān)案例刊登在《Spinoff 2013》中）。

近期，美國伊萊克斯股份有限公司（目前的Aerus Holdings公司）也進(jìn)一步推進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展，但是，其應(yīng)用方向稍有不同。該公司的空氣凈化系列產(chǎn)品不采用凈化流過氣體的方式，而是利用建筑物的加熱和冷卻通風(fēng)（HVAC）系統(tǒng)產(chǎn)生的循環(huán)空氣將所形成的特殊分子擴(kuò)散到環(huán)境中，以殺滅空氣中和各種物體表面上的病原體。

這種空氣凈化技術(shù)被稱為主動(dòng)凈化技術(shù)，采用該技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品Air Scrubber Plus已于2013年推出，其關(guān)鍵功能是通過將活性金屬與二氧化鈦涂層混合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)暴露在紫外線下時(shí)，活性金屬與周圍的空氣和水分混合，產(chǎn)生氫和氧的帶電分子簇，如過氧化氫、羥基，以及過氧化物離子等。這些物質(zhì)是自然界中也存在的抗菌劑，被稱為“友好的清潔劑”，能夠揮發(fā)出去并減少整個(gè)家庭中的污染物。另外，這些帶電分子簇大多數(shù)是帶負(fù)電荷的離子，而家庭中的塵埃粒子主要是帶正電的離子，因此，這些帶電分子簇會(huì)與空氣中帶正電荷的粒子結(jié)合，從而有效減少塵埃和花粉等污染物。此外，Air Scrubber Plus還能夠與臭氧發(fā)生設(shè)備結(jié)合，從而大幅增強(qiáng)設(shè)備對(duì)寵物氣味和香煙的處理能力。

堪薩斯州州立大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，主動(dòng)凈化技術(shù)能夠殺滅室內(nèi)環(huán)境中99.8%的抗甲氧苯青霉素的葡萄球菌（MRSA），以及98.1%的大腸桿菌。研究同時(shí)證明，該技術(shù)對(duì)于殺滅有害真菌和其它潛在的有害病原體也具有相似的效果。而在辛辛那提大學(xué)進(jìn)行的另一項(xiàng)研究中，研究人員證實(shí)了主動(dòng)凈化技術(shù)收集顆粒物質(zhì)的能力。帶電分子簇將顆粒物從空氣中收集的速率是依靠其自身重力沉降速率的100倍。因此，該空氣凈化技術(shù)對(duì)于保持人體健康來說也是非常有益的。

在醫(yī)療方面，該產(chǎn)品對(duì)于過敏癥狀的減輕非常有效。此外，由于Air Scrubber Plus可捕捉塵埃粒子，避免其損壞HVAC系統(tǒng)的線圈和送風(fēng)機(jī)，因此，該產(chǎn)品還有助于延長家庭HVAC系統(tǒng)的使用壽命，并為用戶節(jié)省電費(fèi)，降低維修成本。

Air Scrubber Plus的關(guān)鍵技術(shù)起源于NASA在太空中使植物保持新鮮的需求。基于該技術(shù)需求的研究成果也為改善地球上人們的生活作出了貢獻(xiàn)。

(楠譯)

Charged Particles Kill Pathogens and Round Up Dust

▲ Aerus Holdings公司的Air Scrubber Plus產(chǎn)品采用了NASA的乙烯凈化技術(shù)。