可凈化室內霧霾的“智能窗紗”問世

記者從中國科學技術大學獲悉,該校俞書宏教授領導的團隊通過一種浸染自組裝的方法,以傳統的商業尼龍網紗(聚酰胺)為基底,成功研制了超大面積的柔性透明智能窗口材料。研究成果日前發表在《細胞》出版社新刊《iScience》上。

在霧霾環境中,有效防護PM2.5的口罩為N95級,但是體感憋悶,無法長時間佩戴。介于室外除霾和個人防護之間,室內空氣凈化是保證人們健康工作和生活的一項有效措施。同時,保持室內適宜的溫度所消耗的能源將持續增加。因而,開發一種智能窗口兼備調節室內光線強度和凈化空氣霧霾,具有非常重要的現實意義。

此前,研究人員提出了多種方案收集過濾室內漂浮的霧霾微粒,例如通過靜電吸附、聚合物纖維吸附以及金屬有機骨架配合物吸附等物理方式。但是所制備的智能窗口價格昂貴、難以擴大生產和可重復循環使用。因此,如何制備出超大面積的可重復使用的柔性透明智能窗口仍然是一個挑戰。

據介紹,研究人員在20 min內即可制備約7.5 m2的銀納米線—尼龍智能窗口,花費約100元,這種柔性透明智能窗口不僅能夠和熱致變色染料相結合改變室內的光照強度,還能夠作為高效的霧霾收集器用以凈化室內的空氣質量。其中,空氣凈化效率最高可以達到99.65%,并且能夠在50 s內將空氣中PM2.5的濃度從嚴重污染的程度(248μg/m3)降至空氣優良狀態(32.9μg/m3)。同時,制備得到的銀納米線—尼龍智能窗口在霧霾收集之后,只需要簡單地浸泡在乙醇中20 min,就可以清洗干凈并再次使用,即使經過上百次的可重復循環,其凈化效率依然可以保持穩定。

這項研究為今后柔性透明智能窗口材料的設計和制備提供了一種新的策略。