航材院：新型石墨烯口罩 更抗菌、更透氣、更耐用

防控疫情，口罩是必需品。如何生產(chǎn)品質(zhì)更高、更安全的口罩？中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司所屬北京航空材料研究院的科研人員在口罩等防疫物資緊缺的形勢(shì)下，成功研發(fā)出抗菌性更強(qiáng)、透氣性更好、使用時(shí)間更長(zhǎng)的新型石墨烯口罩。科研人員在普通口罩的紡粘無(wú)紡布之間的關(guān)鍵過(guò)濾層中，創(chuàng)新性地應(yīng)用了新型石墨烯聚丙烯熔噴布材料。

石墨烯是由單層碳原子組成的二維多功能納米材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在航空航天、能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，是科學(xué)家公認(rèn)的下一代革命性、戰(zhàn)略性材料。石墨烯及其衍生物具有廣譜抗菌抗病毒能力優(yōu)異、生物相容性較好、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

研制之初，科研人員在石墨烯環(huán)境凈化材料的基礎(chǔ)上，加速研發(fā)石墨烯聚丙烯材料和石墨烯熔噴布材料，以及石墨烯熔噴專用設(shè)備，迅速建成了石墨烯PP粒料生產(chǎn)線、新型石墨烯抗菌熔噴布生產(chǎn)線和新型石墨烯口罩中試生產(chǎn)線，全線打通了石墨烯在生物醫(yī)療防護(hù)和環(huán)境凈化領(lǐng)域的應(yīng)用鏈條，實(shí)現(xiàn)了材料與工藝的完美融合，完成了從技術(shù)到產(chǎn)品的快速跨越。

與普通口罩相比，新型石墨烯口罩具有以下顯著特征：

一是抗菌性更強(qiáng)。石墨烯作為二維碳納米材料，能在熔噴布上形成天然的“納米刀”，在人體自然呼吸的作用下，病菌的細(xì)胞壁被破壞，因此可起到良好的殺菌作用。石墨烯材料具有大的比表面積和疏水性，可以有效通過(guò)接觸或插入方式吸附結(jié)合細(xì)菌表面的磷脂分子，從而破壞其細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。同時(shí)，石墨烯材料會(huì)通過(guò)包裹方式將細(xì)菌與周圍介質(zhì)隔離，進(jìn)一步起到抑菌作用。

二是透氣性更好。石墨烯熔噴布具有單向透氣功能，與傳統(tǒng)熔噴布相比更加通透，佩戴人員的舒適性更強(qiáng)。

三是使用時(shí)間更長(zhǎng)。傳統(tǒng)口罩的有效使用時(shí)間為4h，4h后過(guò)濾功能會(huì)明顯降低，新型石墨烯口罩的使用時(shí)間超過(guò)48h，是傳統(tǒng)口罩的12倍以上，且新型石墨烯口罩在連續(xù)佩戴48h后的過(guò)濾效能僅降低4%。

未來(lái)航材院將充分借助各方力量，積極開展上下游產(chǎn)業(yè)合作，加快將石墨烯新型口罩推向醫(yī)療領(lǐng)域。

▲新型石墨烯口罩生產(chǎn)車間