Исследовательская группа из Национального университета Сингапура (NUS) успешно разработала новый раствор нановолокна, который позволяет создавать тонкие прозрачные воздушные фильтры, способные удалять до 90 процентов частиц PM2,5 и обеспечивать высокую расход в 2,5 раза лучше, чем у обычных воздушных фильтров. В качестве дополнительного бонуса этот экологичный воздушный фильтр улучшает естественное освещение и видимость, блокируя вредные ультрафиолетовые (УФ) лучи.
В целом, воздушные фильтры, разработанные с использованием нового решения на основе нановолокна, в два раза лучше по качеству, чем коммерческие, и подходят для применения на окнах и дверях для улучшения качества воздуха в помещении. Этот новый воздушный фильтр также имеет многообещающее применение в респираторах.
Воздушный фильтр, разработанный командой NUS, также является экологически чистым и простым в производстве - достаточно просто нанести новый раствор нановолокна на нетканую сетку и оставить его сохнуть естественным путем. Используя фталоцианин, химическое соединение, обычно используемое при окрашивании, команда NUS разработала органические молекулы, которые могли самоорганизовываться, подобно укладке строительных блоков, с образованием наночастиц, а затем и нановолокон. Эти нановолокна, существующие в виде органического раствора, легко «прилипают» к нетканой сетке при диспергировании на материале.
Загрязнение воздуха представляет серьезную угрозу для здоровья. Поэтому существует острая потребность в экономичных и эффективных технологиях фильтрации воздуха. В настоящее время производство большинства нановолокон, используемых в воздушных фильтрах, энергоемко и требует специального оборудования. Наша команда разработала простой, быстрый и экономичный способ производства высококачественных воздушных фильтров, которые эффективно удаляют вредные частицы и дополнительно улучшают качество воздуха в помещении за счет улучшения вентиляции воздуха и уменьшения вредных ультрафиолетовых лучей. В долгосрочной перспективе может быть даже возможно, чтобы набор «сделай сам» (сделай сам) стал коммерчески доступным для потребителей, чтобы они могли делать воздушные фильтры дома», - пояснил доцент Тан Сви Чинг из Департамента материаловедения и инженерии. на инженерном факультете НУС, который руководил исследованиями.
В команду NUS также входят г-н Сай Кишор Рави из Департамента материаловедения и инженерии NUS и доктор Варун Кумар Сингх, который ранее работал в Департаменте. Результаты исследования были недавно опубликованы в онлайн-версии научного журнала Small..
Примерно в два раза лучше по качеству, чем коммерческие респираторы
Воздушные фильтры обычно оцениваются по параметру, называемому коэффициентом качества, который зависит от двух подфакторов, а именно эффективности фильтрации частиц и воздухопроницаемости. В настоящее время, хотя коммерческие респираторы имеют высокую эффективность фильтрации частиц, воздухопроницаемость все еще значительно низка, что приводит к низкому коэффициенту качества.
Новый воздушный фильтр команды NUS обеспечивает коэффициент качества примерно в два раза выше, чем у коммерческих респираторов. Он может отфильтровывать до 90 процентов опасных частиц размером менее 2,5 микрон, также известных как частицы PM2,5 и связанных с серьезной угрозой для здоровья, при этом обеспечивая поток воздуха, который в 2,5 раза лучше, чем у этих респираторов, что приводит к лучшему воздухопроницаемость. На самом деле, эффективность фильтрации частиц может быть дополнительно повышена в зависимости от назначения и функциональности воздушного фильтра.
Для высокоэффективных воздушных фильтров часто требуется несколько слоев микроволокон или нановолокон, что ограничивает их прозрачность, и поэтому они не подходят для встраивания в двери и окна зданий. Прозрачный воздушный фильтр, разработанный с использованием наш подход имеет многообещающие применения с точки зрения улучшения качества воздуха в помещениях и может быть особенно полезен для стран, где наблюдается дымка или высокий уровень загрязнения. Хотя повышение эффективности фильтрации приведет к снижению расхода воздуха, общая производительность нашего воздушного фильтра по-прежнему выше, чем у коммерческих респираторов», - пояснил доцент Тан.
Следующие шаги
Исследовательская группа NUS подала патент на это новое изобретение. Двигаясь вперед, команда изучает возможность добавления дополнительных функций, таких как антибактериальные свойства, в воздушный фильтр. Команда также планирует работать с отраслевыми партнерами над коммерциализацией этой новой технологии.