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

在宇航員進入太陽系執行長期探索任務之前，科學家需要開發出能夠使宇航員在太空中種植水果和蔬菜的技術。多年來，美國國家航空航天局（NASA）一直在推進人工照明、植物監測設備，以及培養箱等技術的發展，以達到在太空中種植植物的目標。

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

該設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現乙烯的凈化。當內置的紫外線燈照射二氧化鈦涂層時，從管道中流過的乙烯可被轉化成少量的水和二氧化碳，而這些成分對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”號航天飛機STS-73任務進行了太空飛行測試，成功保存了土豆的秧苗。后續的航天任務中也使用并改進了該項技術。

除了能夠將乙烯轉變為無害的副產物外，該乙烯凈化器還能夠殺滅病原體。目前，市場上已經制造出了一系列應用該技術的空氣凈化系統，不僅能夠在家庭中保持食物的新鮮，還能夠幫助凈化空氣（相關案例刊登在《Spinoff 2002》和《Spinoff 2009》中）。后來，市場上還推出了該凈化系統的家用消費產品版本（相關案例刊登在《Spinoff 2013》中）。

近期，美國伊萊克斯股份有限公司（目前的Aerus Holdings公司）也進一步推進了該技術的發展，但是，其應用方向稍有不同。該公司的空氣凈化系列產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（HVAC）系統產生的循環空氣將所形成的特殊分子擴散到環境中，以殺滅空氣中和各種物體表面上的病原體。

這種空氣凈化技術被稱為主動凈化技術，采用該技術的商業產品Air Scrubber Plus已于2013年推出，其關鍵功能是通過將活性金屬與二氧化鈦涂層混合實現的。當暴露在紫外線下時，活性金屬與周圍的空氣和水分混合，產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”，能夠揮發出去并減少整個家庭中的污染物。另外，這些帶電分子簇大多數是帶負電荷的離子，而家庭中的塵埃粒子主要是帶正電的離子，因此，這些帶電分子簇會與空氣中帶正電荷的粒子結合，從而有效減少塵埃和花粉等污染物。此外，Air Scrubber Plus還能夠與臭氧發生設備結合，從而大幅增強設備對寵物氣味和香煙的處理能力。

堪薩斯州州立大學的一項研究表明，主動凈化技術能夠殺滅室內環境中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。研究同時證明，該技術對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。而在辛辛那提大學進行的另一項研究中，研究人員證實了主動凈化技術收集顆粒物質的能力。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，該空氣凈化技術對于保持人體健康來說也是非常有益的。

在醫療方面，該產品對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系統的線圈和送風機，因此，該產品還有助于延長家庭HVAC系統的使用壽命，并為用戶節省電費，降低維修成本。

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

(楠譯)

Charged Particles Kill Pathogens and Round Up Dust

▲ Aerus Holdings公司的Air Scrubber Plus產品采用了NASA的乙烯凈化技術。