应用新材料之王石墨烯制成的防PM2.5口罩 除了防霾还能杀菌

目前还没有科学研究表明石墨烯对哺乳动物有毒副作用。10000转/秒的高速离心机也无法分离出口罩芯片上的石墨烯,因此呼吸是不会将石墨烯带入体内的。

江帆JF 2017/01/13 16:03 | 评论(31)A+
来源:界面新闻

图片来源:视觉中国

对于饱受雾霾侵蚀的人们来说,防霾口罩的PM2.5防护效果似乎再高也不为过。

1月11日,在浙江大学常州工业技术研究院举办的新闻发布会上,该研究院的孵化企业——常州纳美生物科技有限公司(下称常州纳美)宣布研制出一款利用石墨烯材料的新型超强抗菌防雾霾口罩,实测PM2.5防护效果高达96.4%。

PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm(微米)的颗粒物,也称细颗粒物,其粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质,易引发人体哮喘、支气管炎和心血管病等疾病。

据中国气象局1月10日发布的《2016年中国气候公报》,2016年全国共出现8次大范围、持续性中到重度霾天气过程。

该研究院科研管理部主任薛驰介绍,该公司推出的“錼诺美”口罩于2013年开始研发,其抗霾机理是利用石墨烯对PM2.5及以下的微小颗粒的吸附作用,PM2.5微粒即使能穿过第一层,在第二层也会被吸附,在多层结构阻隔吸附下,微粒将被阻隔在外。

石墨烯是由单层碳原子构成的六角形蜂巢晶格的平面二维材料,其理论比表面积可达2630㎡/g,普通的活性炭的比表面积为1500㎡/g。比表面积即单位质量物料所具有的总面积,是评价催化剂、吸附剂及其他多孔物质如石棉、矿棉、硅藻土及粘土类矿物工业利用的重要指标之一。比表面积越大,吸附及催化效果越大无庸置疑。

薛驰对界面新闻记者表示,经上海市劳动防护用品质量监督检验站检测,该公司推出的石墨烯防霾口罩“錼诺美”对PM2.5的防护效果可达96.4%。

据了解,“錼诺美”口罩的销售分线上线下两个渠道,线上已授权“石墨烯科技生活馆”等两家一级代理商在淘宝销售,产品分成人款和儿童款,一盒带有3片滤芯、一个棉布口罩的套装,售价为29.9元起;一片滤芯可连续使用一周,单片滤芯的价格为5元。

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春对界面新闻记者表示,石墨烯在过滤及环境治理方面,都能发挥其优良的阻隔和吸附特性。与同类产品相比,石墨烯口罩性价比较高。

目前,市场上标注PM2.5口罩防霾口罩大致可按照材质分为普通纱布口罩、医用普通口罩、N95口罩三种,口罩夹层多加入了无粉尘颗粒活性炭或带静电的复合纤维无纺布来吸附PM2.5。

2016年11月,国家质检总局、国家标准化委员会正式发布了《日常防护性口罩技术规范》,是中国首个民用防护口罩国家标准。据标准,防护效果级别根据国家空气质量标准中空气质量类别设置,由低到高依次分为A(≥90%)、B(≥85%)、C(≥75%)、D(≥65%)四级。

同年12月,央视《消费主张》栏目播出了一档防霾口罩对比评测节目,从市场上抽取了9款常见的口罩产品,并在中国家用电器研究院智慧家庭研究中心进行了专业对比测试。测试结果如下图所示:售价为6元的3M-9502型口罩的防护效果以92%占据首位。

面对防霾口罩市场上的已有格局,薛驰认为除了较高的PM2.5的防护效果,“錼诺美”口罩的抗菌效果是另一个优势所在。

他对界面新闻记者表示,目前,“錼诺美”口罩已经申请了两个专利。不同于市场上的大部分产品,该口罩开发了石墨烯的抗菌效果。石墨烯本身就具有优良的抗菌性,其与细菌的细胞膜发生强烈的物理相互作用,能切割细菌的细胞膜,并大量抽取细胞膜上的磷脂分子,从而杀死细菌。

据上海标检产品检测有限公司纺织及布料部门提供的STC测试报告,该口罩的对大肠杆菌的抑菌率达99.8%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率达92.0%,对白色念珠菌的抑菌率达87.2%。

石墨烯作为一种纳米级材料,制作成贴合人体的口罩使用,也有观点担忧其可能会对人体造成有害影响。薛驰对界面新闻记者表示,目前还没有科学研究表明石墨烯对哺乳动物有毒副作用,其团队对该口罩进行了测试,10000转/秒的高速离心机也无法分离出口罩芯片上的石墨烯,因此呼吸是不会将石墨烯带入体内的。

“石墨烯是碳材料的一种,人体是由碳水化合物组成的,而且现在石墨烯在靶向药物方面的研究也很深入。所以石墨烯对人体是没有害的。”李义春对界面新闻记者说道。

此外,也有观点认为,石墨烯作为一种高端材料,将其用来制造口罩是否大材小用?李义春对界面新闻记者表示,人们对于所谓石墨烯的高低端应用存在一个误区,石墨烯作为“工业味精”,可应用到各类不同的行业中,但其在各个行业中的应用都是高端应用,真正的高端是指产品性价比的高端,而不是类应用到似于电子芯片、显示屏之类的高新技术行业就算做高端。

薛驰对界面新闻记者表示,石墨烯自发现以来,在民用产品上的应用非常少。市面上石墨烯单价,依据不同用途和纯度,标价20元-1000元/g不等。由于石墨烯是单层材料,且其比表面积非常之大,达到2630㎡/g,因此3克石墨烯摊开就能铺满一个足球场,而每张口罩的面积差不多0.01㎡,所以用到每张口罩上的石墨烯并不多。

他还表示,该公司具备石墨烯的合成和功能化修饰能力,有足够的产能支撑,价格也非常有优势,且质量完全可控。

常州纳美成立于2015年4月,是浙大常州工研院的孵化企业。公司依托浙大常州工研院纳米医药研究中心暨常州市高新区诺贝尔奖工作站,专注于高端抗菌产品的研发、生产和销售。

常州纳美也不是国内首家将石墨烯的性能应用到口罩上的企业。去年11月,常州碳星科技有限公司创始人、东南大学海归教授孙立涛带领团队研发出一款“石墨烯基防霾口罩”。这种口罩的过滤层由改性的石墨烯与滤芯基材复合而成,经第三方测试,对PM2.5的防护率高达97.1%。目前该口罩已投入产业化试生产,首批10万只产品将在通过检测后上市销售。

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