БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
БНСУ-ын Химийн Технологийн Хүрээлэн (KRICT) Био суурилсан химийн судалгааны төв, Улсан, 44429, БНСУ
Дэвшилтэт материал, химийн инженерчлэл, Шинжлэх ухаан, технологийн их сургууль (UST), Дэжон, 34113 БНСУ
Доорх холбоосыг ашиглан энэ нийтлэлийн бүрэн текстийг найз нөхөд, хамтран ажиллагсадтайгаа хуваалцаарай.илүү их судла.
Коронавирусын тахал болон агаар дахь тоосонцортой холбоотой асуудлаас болж амны хаалтны эрэлт хэрэгцээ эрс нэмэгджээ.Гэсэн хэдий ч статик цахилгаан болон нано шигшүүр дээр суурилсан уламжлалт маск шүүлтүүрүүд нь бүгд нэг удаагийн, задрахгүй эсвэл дахин боловсруулах боломжтой тул хог хаягдлын ноцтой асуудал үүсгэдэг.Нэмж дурдахад, чийглэг нөхцөлд эхнийх нь үйл ажиллагаагаа алддаг бол сүүлийнх нь агаарын даралт их хэмжээгээр буурч, нүх сүв харьцангуй хурдан бөглөрдөг.Энд биологийн задралд ордог, чийгэнд тэсвэртэй, амьсгалах чадвар сайтай, шилэн маскын шүүлтүүрийг бүтээжээ.Товчхондоо, хоёр биологийн задралд ордог хэт нарийн ширхэгтэй утас болон нанофибер дэвсгэрийг Janus мембран шүүлтүүрт нэгтгэж, дараа нь катион цэнэгтэй хитозан нано хясаагаар бүрсэн.Энэхүү шүүлтүүр нь арилжааны N95 шүүлтүүртэй адил үр ашигтай бөгөөд 2.5 микрон PM-ийн 98.3%-ийг арилгах чадвартай.Нанофибер нь нарийн ширхэгтэй тоосонцорыг биет байдлаар шүүж, хэт нарийн ширхэгтэй утаснууд нь хүний амьсгалахад тохиромжтой 59 Па-ын нам даралтын зөрүүг өгдөг.Чийгэнд өртөх үед арилжааны N95 шүүлтүүрийн гүйцэтгэл огцом буурч байгаагаас ялгаатай нь энэ шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийн алдагдал бага байдаг тул хитозаны байнгын диполь нь хэт нарийн ширхэгтэй РМ-ийг (жишээлбэл, азот) шингээдэг тул үүнийг олон удаа ашиглах боломжтой.Мөн хүхрийн исэл).Энэ шүүлтүүр нь 4 долоо хоногийн дотор бордоо хөрсөнд бүрэн задрах нь чухал юм.
Өнөөгийн урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй коронавирусын тахал (COVID-19) нь маскны асар их эрэлтийг бий болгож байна.[1] ДЭМБ-ын тооцоолсноор энэ жил сар бүр 89 сая эмнэлгийн маск шаардлагатай байна.[1] Эрүүл мэндийн мэргэжилтнүүд өндөр үр дүнтэй N95 маск хэрэгтэй төдийгүй бүх хүмүүст зориулсан ерөнхий зориулалтын маск нь амьсгалын замын халдварт өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх өдөр тутмын зайлшгүй шаардлагатай хэрэгсэл болжээ.[1] Нэмж дурдахад холбогдох яамдууд өдөр бүр нэг удаагийн маск хэрэглэхийг хатуу зөвлөж байгаа нь [1] энэ нь их хэмжээний маскны хаягдалтай холбоотой байгаль орчны асуудалд хүргэсэн.
Тоосонцор (PM) нь одоогоор агаарын бохирдлын хамгийн тулгамдсан асуудал болоод байгаа тул амны хаалт нь хувь хүмүүст үзүүлэх хамгийн үр дүнтэй арга хэмжээ болжээ.Байгалийн орчин [2] болон хүний амьдралын чанарт янз бүрийн хэлбэрээр ноцтой нөлөөлдөг тоосонцрын хэмжээгээр (2.5 ба 10μм тус тус) PM PM2.5 ба PM10 гэж хуваагддаг.[2] Ерөнхий сайд жил бүр 4.2 сая хүн нас барж, 103.1 сая хөгжлийн бэрхшээлтэй нас бардаг.[2] PM2.5 нь эрүүл мэндэд онцгой аюултай бөгөөд албан ёсоор I бүлгийн хорт хавдар үүсгэгч гэж тооцогддог.[2] Иймд агаар нэвтрүүлэх чадвар, PM-ийг арилгах үр дүнтэй маск шүүлтүүрийг судалж, боловсруулах нь цаг үеэ олсон бөгөөд чухал юм.[3]
Ерөнхийдөө уламжлалт шилэн шүүлтүүрүүд нь PM-ийг хоёр өөр аргаар авдаг: нано шилэн дээр суурилсан физик шигших, микрофиберт суурилсан электростатик шингээх замаар (Зураг 1a).Нанофиберт суурилсан шүүлтүүр, ялангуяа цахилгаанаар хийсэн нанофибер дэвсгэр ашиглах нь PM-ийг арилгах үр дүнтэй стратеги болох нь батлагдсан бөгөөд энэ нь материалын өргөн боломж, хяналттай бүтээгдэхүүний бүтцийн үр дүн юм.[3] Нанофибер дэвсгэр нь тоосонцор ба нүх сүв хоорондын зөрүүгээс үүдэлтэй зорилтот хэмжээтэй тоосонцорыг арилгаж чаддаг.[3] Гэсэн хэдий ч нано хэмжээний утаснууд нь маш жижиг нүх сүв үүсгэхийн тулд нягт овоолж байх шаардлагатай бөгөөд энэ нь өндөр даралтын зөрүүгээс болж хүний ая тухтай амьсгалахад хор хөнөөл учруулдаг.Үүнээс гадна жижиг нүхнүүд харьцангуй хурдан бөглөрөх нь гарцаагүй.
Нөгөөтэйгүүр, хайлсан хэт нарийн ширхэгтэй шилэн дэвсгэр нь өндөр энерги бүхий цахилгаан талбайн нөлөөгөөр цахилгаан статикаар цэнэглэгддэг бөгөөд маш жижиг хэсгүүд нь электростатик шингээлтээр баригддаг.[4] Жишээ нь, N95 амьсгалын аппарат нь агаарын тоосонцорыг 95-аас доошгүй хувийг шүүж чаддаг тул Хөдөлмөрийн аюулгүй байдал, эрүүл ахуйн үндэсний хүрээлэнгийн шаардлагад нийцсэн тоосонцор шүүдэг нүүрний маск юм.Энэ төрлийн шүүлтүүр нь ихэвчлэн SO42− ба NO3− зэрэг анион бодисуудаас тогтдог хэт нарийн ширхэгтэй РМ-ийг хүчтэй цахилгаан таталтаар шингээдэг.Гэсэн хэдий ч шилэн дэвсгэрийн гадаргуу дээрх статик цэнэг нь чийглэг орчинд амархан сарнидаг, тухайлбал хүний чийглэг амьсгалд байдаг [4], улмаар шингээх чадвар буурдаг.
Шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийг цаашид сайжруулах эсвэл зайлуулах үр ашиг, даралтын уналт хоёрын хоорондын зөрүүг шийдэхийн тулд нано болон микрофиберт суурилсан шүүлтүүрийг нүүрстөрөгчийн материал, металл органик бүтэц, PTFE нано хэсгүүд зэрэг өндөр чанартай материалуудтай хослуулсан.[4] Гэсэн хэдий ч эдгээр нэмэлтүүдийн биологийн хоруу чанар, цэнэгийн ялгарал нь тодорхойгүй байгаа нь зайлшгүй асуудал хэвээр байна.[4] Ялангуяа эдгээр хоёр төрлийн уламжлалт шүүлтүүрүүд нь ихэвчлэн задрах чадваргүй байдаг тул хожим нь хогийн цэгт булах эсвэл хэрэглэсний дараа шатаах болно.Иймд эдгээр хог хаягдлын асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд сайжруулсан маск шүүлтүүрийг хөгжүүлэх, үүний зэрэгцээ PM-ийг хангалттай, хүчтэйгээр авах нь өнөөгийн чухал хэрэгцээ юм.
Дээрх асуудлуудыг шийдвэрлэхийн тулд бид поли(бутилен сукцинат) суурьтай (PBS-д суурилсан)[5] бичил фибр болон нанофибер дэвсгэртэй нэгтгэсэн Janus мембран шүүлтүүрийг үйлдвэрлэсэн.Janus мембран шүүлтүүр нь хитозан нано сахалтай (CsWs) [5] (Зураг 1б) бүрсэн байна.Бидний мэдэж байгаагаар PBS бол цахилгаан ээрэх замаар хэт нарийн ширхэгтэй эслэг болон нанофибер нэхмэл бус материал үйлдвэрлэх чадвартай био задрах полимер юм.Нано хэмжээний фибрүүд нь PM-ийг барьж авдаг бол микро хэмжээний нано фибрүүд нь даралтын уналтыг бууруулж, CsW хүрээний үүрэг гүйцэтгэдэг.Хитозан нь биологийн сайн шинж чанартай, био нийцтэй, биологийн задрал, харьцангуй бага хоруу чанартай болох нь батлагдсан био суурьтай материал бөгөөд [5] хэрэглэгчдийн санамсаргүйгээр амьсгалахтай холбоотой түгшүүрийг бууруулдаг.[5] Нэмж дурдахад хитозан нь катионын хэсгүүд болон туйлын амидын бүлгүүдтэй байдаг.[5] Чийглэг нөхцөлд ч туйлын хэт нарийн ширхэгтэй тоосонцорыг (SO42- ба NO3- гэх мэт) өөртөө татаж чаддаг.
Энд бид амархан задрах боломжтой биологийн материалд суурилсан, биологийн задралд ордог, өндөр үр ашигтай, чийгэнд тэсвэртэй, нам даралтын дуслын маск шүүлтүүрийг танилцуулж байна.Физик шигшүүр болон цахилгаан статик шингээлтийн хослолын улмаас CsW бүрсэн микрофибер/нанофибер нэгдсэн шүүлтүүр нь PM2.5-ыг зайлуулах өндөр үр ашигтай (98% хүртэл) ба үүний зэрэгцээ хамгийн зузаан шүүлтүүр дээрх даралтын уналт хамгийн их байна. Зөвхөн 59 Па, хүний амьсгалахад тохиромжтой.N95 арилжааны шүүлтүүрээр үзүүлсэн гүйцэтгэлийн мэдэгдэхүйц бууралттай харьцуулахад энэ шүүлтүүр нь байнгын CsW цэнэгийн улмаас бүрэн нойтон байсан ч PM арилгах үр ашиг бага зэрэг алдагддаг (<1%).Үүнээс гадна манай шүүлтүүрүүд 4 долоо хоногийн дотор бордоо хөрсөнд бүрэн задрах чадвартай.Шүүлтүүрийн хэсэг нь биологийн задралд ордог материалаас бүрдэх эсвэл боломжит биополимер нэхмэл бус хэрэглээнд хязгаарлагдмал гүйцэтгэлийг харуулсан ижил төстэй үзэл баримтлал бүхий бусад судалгаатай харьцуулахад [6] энэ шүүлтүүр нь дэвшилтэт функцүүдийн Биологийн задралыг шууд харуулдаг (кино S1, туслах мэдээлэл).
Janus мембран шүүлтүүрийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох нанофибер болон хэт нарийн ширхэгтэй PBS дэвсгэрийг анх бэлтгэсэн.Тиймээс 11% ба 12% PBS уусмалууд нь наалдамхай чанараараа ялгаатай тул нанометр ба микрометрийн утас гаргаж авахын тулд цахилгаанаар эргүүлсэн.[7] Уусмалын шинж чанар ба цахилгаан ээрэх оновчтой нөхцлийн нарийвчилсан мэдээллийг нэмэлт мэдээлэлд S1 ба S2 хүснэгтэд жагсаав.Ээрэх эслэг нь үлдэгдэл уусгагчийг агуулсан хэвээр байгаа тул 2а-р зурагт үзүүлсэн шиг ердийн цахилгаан ээрэх төхөөрөмжид нэмэлт усан коагуляцийн банн нэмнэ.Нэмж дурдахад усан халаагуур нь уламжлалт нөхцөлд хатуу матрицаас ялгаатай коагуляцлагдсан цэвэр PBS шилэн дэвсгэрийг цуглуулахад хүрээ ашиглаж болно (Зураг 2b).[7] Microfiber болон nanofiber дэвсгэрийн дундаж шилэн диаметр нь тус тус 2.25 ба 0.51 мкм, нүхний дундаж диаметр нь тус тус 13.1 ба 3.5 микрон байна (Зураг 2c, d).9:1 хлороформ/этанол уусгагч нь цоргоноос гарсны дараа хурдан ууршдаг тул жингийн 11 ба 12% уусмалын зуурамтгай байдлын зөрүү хурдан нэмэгддэг (Зураг S1, нэмэлт мэдээлэл).[7] Тиймээс зөвхөн 1 жингийн% -ийн концентрацийн зөрүү нь шилэн диаметрийг мэдэгдэхүйц өөрчлөхөд хүргэдэг.
Шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийг шалгахын өмнө (Зураг S2, туслах мэдээлэл) янз бүрийн шүүлтүүрүүдийг харьцуулахын тулд стандарт зузаантай цахилгаан нэхмэл бус даавууг үйлдвэрлэсэн, учир нь зузаан нь шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийн даралтын зөрүү болон шүүлтүүрийн үр ашигт нөлөөлдөг чухал хүчин зүйл юм.Нэхмэл бус материал нь зөөлөн, сүвэрхэг байдаг тул цахилгаан нэхмэлийн зузааныг шууд тодорхойлоход хэцүү байдаг.Даавууны зузаан нь ерөнхийдөө гадаргуугийн нягтралтай (нэгж талбайн жин, үндсэн жин) пропорциональ байна.Тиймээс бид энэ судалгаанд үндсэн жинг (gm-2) зузааныг үр дүнтэй хэмжүүр болгон ашигладаг.[8] Зузааныг Зураг 2e-д үзүүлсэн шиг цахилгаан эргүүлэх хугацааг өөрчлөх замаар хянадаг.Ээрэх хугацаа 1 минутаас 10 минут хүртэл нэмэгдэх тусам бичил фибр дэвсгэрийн зузаан нь тус бүр 0.2, 2.0, 5.2, 9.1 гм-2 болж нэмэгддэг.Үүний нэгэн адил нанофибер дэвсгэрийн зузааныг 0.2, 1.0, 2.5, 4.8 гм-2 болгон нэмэгдүүлсэн.Microfiber болон nanofiber дэвсгэрийг зузаан утгаараа (gm-2) M0.2, M2.0, M5.2 ба M9.1, N0.2, N1.0, N2.5 ба N4 гэж тодорхойлдог. 8.
Бүх дээжийн агаарын даралтын зөрүү (ΔP) нь шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийн чухал үзүүлэлт юм.[9] Өндөр даралтын уналттай шүүлтүүрээр амьсгалах нь хэрэглэгчдэд таагүй байдаг.Мэдээжийн хэрэг, шүүлтүүрийн зузаан нэмэгдэхийн хэрээр даралтын уналт ихсэх нь ажиглагдаж байгаа бөгөөд үүнийг дэмжих мэдээллийг Зураг S3-т үзүүлэв.Нанофибер дэвсгэр (N4.8) нь харьцангуй зузаантай, микрофибер (M5.2) дэвсгэртэй харьцуулахад өндөр даралтын уналтыг харуулдаг, учир нь нанофибер дэвсгэр нь жижиг нүхтэй байдаг.Шүүлтүүрээр агаар 0,5-13,2 мс-1 хурдтайгаар дамжих үед хоёр өөр төрлийн шүүлтүүрийн даралтын уналт 101 Па-аас 102 Па хүртэл аажмаар нэмэгддэг.Даралтын уналт болон РМ-ийг арилгахын тулд зузааныг оновчтой болгох хэрэгтэй. үр ашиг;Хүний амаар амьсгалах хугацаа 1,3 мс-1 орчим байдаг тул агаарын хурд 1,0 мс-1 байх нь боломжийн юм.[10] Үүнтэй холбогдуулан M5.2 ба N4.8-ийн даралтын уналт нь 1.0 мс-1 (50 Па-аас бага) агаарын хурдтай үед зөвшөөрөгдөх боломжтой (Зураг S4, нэмэлт мэдээлэл).N95 ба ижил төстэй Солонгосын шүүлтүүр стандарт (KF94) маскуудын даралтын уналт 50-70 Па байна гэдгийг анхаарна уу.Цаашид CsW боловсруулалт болон микро/нано шүүлтүүрийг нэгтгэх нь агаарын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх боломжтой;тиймээс даралтын уналтын зөрүүг хангахын тулд бид M5.2 ба N4.8-д дүн шинжилгээ хийхээс өмнө N2.5 ба M2.0-д дүн шинжилгээ хийсэн.
Зорилтот агаарын хурд 1.0 мс-1 байх үед PBS microfiber болон nanofiber дэвсгэрийн PM1.0, PM2.5, PM10-ийг арилгах үр ашгийг статик цэнэггүйгээр судалсан (Зураг S5, туслах мэдээлэл).PM арилгах үр ашиг нь ерөнхийдөө зузаан болон PM хэмжээ нэмэгдэх тусам нэмэгддэг нь ажиглагдаж байна.N2.5-ийн арилгах үр ашиг нь жижиг нүхтэй тул M2.0-ээс илүү байдаг.PM1.0, PM2.5 болон PM10-ийн M2.0-ийн зайлуулах үр ашиг тус тус 55.5%, 64.6% ба 78.8% байсан бол N2.5-ийн ижил төстэй утга нь 71.9%, 80.1% ба 89.6% байв (Зураг 2). 2f).M2.0 ба N2.5-ын үр ашгийн хамгийн том ялгаа нь PM1.0 байгааг бид анзаарсан бөгөөд энэ нь микроны түвшний PM-ийн хувьд бичил шилэн торыг физик байдлаар шигших нь микроны түвшний PM-д үр дүнтэй боловч нано түвшний PM-ийн хувьд үр дүнтэй биш болохыг харуулж байна (Зураг 1). S6, туслах мэдээлэл)., M2.0 болон N2.5 хоёулаа 90% -иас бага PM барих чадварыг харуулж байна.Түүнчлэн N2.5 нь тоосны тоосонцор N2.5-ын жижиг нүх сүвийг амархан хаадаг тул M2.0-ээс илүү тоосонд өртөмтгий байж болно.Статик цэнэг байхгүй үед биет шигшүүр нь тэдгээрийн хоорондын харилцан хамаарлын улмаас шаардлагатай даралтын уналт, зайлуулах үр ашгийг нэгэн зэрэг хангах чадвар нь хязгаарлагдмал байдаг.
Электростатик шингээлт нь PM-ийг үр ашигтайгаар авах хамгийн өргөн хэрэглэгддэг арга юм.[11] Ерөнхийдөө статик цэнэгийг нэхмэл бус шүүлтүүрт өндөр энергитэй цахилгаан талбараар хүчээр шахдаг;Гэсэн хэдий ч энэ статик цэнэг чийгтэй нөхцөлд амархан сарнидаг тул РМ барих чадвараа алддаг.[4] Электростатик шүүлтүүрт зориулсан био суурилсан материалын хувьд бид 200 нм урт, 40 нм өргөн CsW нэвтрүүлсэн;аммонийн бүлгүүд болон туйлын амидын бүлгүүдээс шалтгаалан эдгээр нано хясаа нь байнгын катион цэнэгийг агуулдаг.CsW-ийн гадаргуу дээрх боломжтой эерэг цэнэгийг түүний zeta потенциал (ZP) -ээр илэрхийлнэ;CsW нь рН 4.8-тай усанд тархсан бөгөөд тэдгээрийн ZP нь +49.8 мВ байна (Зураг S7, нэмэлт мэдээлэл).
CsW бүрсэн PBS бичил утас (ChMs) ба нано фибер (ChNs) нь энгийн дүрж бүрэх замаар бэлтгэсэн бөгөөд энэ нь PBS фибрүүдийн гадаргуу дээр CsW-ийн хамгийн их хэмжээг холбоход тохиромжтой концентраци юм. Зураг Зураг 3a ба Зураг S8-д тусгагдсан мэдээлэл.Азотын энергийн тархалттай рентген спектроскопийн (EDS) зураг нь PBS ширхэгийн гадаргуу нь CsW тоосонцороор жигд бүрсэн болохыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь сканнердах электрон микроскоп (SEM) зураг дээр тодорхой харагдаж байна (Зураг 3b; Зураг S9, туслах мэдээлэл). .Нэмж дурдахад энэхүү бүрэх арга нь цэнэглэгдсэн наноматериалуудыг шилэн гадаргууг нарийн боож, улмаар электростатик PM арилгах чадварыг дээд зэргээр нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог (Зураг S10, туслах мэдээлэл).
ChM болон ChN-ийн РМ арилгах үр ашгийг судалсан (Зураг 3в).M2.0 ба N2.5-ыг CsW-ээр бүрж, ChM2.0 ба ChN2.5-ыг тус тус гаргав.PM1.0, PM2.5 болон PM10-ийн ChM2.0-ийн зайлуулах үр ашиг тус тус 70.1%, 78.8%, 86.3% байсан бол ChN2.5-ийн ижил төстэй утга нь тус тус 77.0%, 87.7% болон 94.6% байна.CsW бүрээс нь M2.0 ба N2.5-ийн арилгах үр ашгийг ихээхэн сайжруулдаг бөгөөд бага зэрэг жижиг PM-д ажиглагдсан нөлөө нь илүү чухал юм.Ялангуяа хитозан нано хясаа нь M2.0-ийн PM0.5 болон PM1.0-ийг зайлуулах үр ашгийг тус тус 15% ба 13%-иар нэмэгдүүлсэн (Зураг S11, туслах мэдээлэл).Хэдийгээр M2.0 нь фибрилүүдийн харьцангуй өргөн зайтай тул жижиг PM1.0-ийг хасахад хэцүү байдаг (Зураг 2в) CsW-ийн катион ба амидууд нь ион-ионоор дамждаг тул ChM2.0 нь PM1.0-ийг шингээж, туйл-ионы харилцан үйлчлэлийг холбодог. , тоостой диполь-диполь харилцан үйлчлэл.CsW бүрээстэй учраас ChM2.0 ба ChN2.5-ийн PM арилгах үр ашиг нь зузаан M5.2 ба N4.8-тай адил өндөр байна (Хүснэгт S3, нэмэлт мэдээлэл).
Сонирхолтой нь, PM арилгах үр ашиг ихээхэн сайжирсан ч CsW бүрэх нь даралтын уналтад бараг нөлөөлдөггүй.ChM2.0 ба ChN2.5-ийн даралтын уналт 15 ба 23 Па хүртэл бага зэрэг өссөн нь M5.2 ба N4.8-д ажиглагдсан өсөлтийн бараг тал хувь юм (Зураг 3d; Хүснэгт S3, нэмэлт мэдээлэл).Иймээс био суурьтай материалаар бүрэх нь хоёр үндсэн шүүлтүүрийн гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангахад тохиромжтой арга юм;өөрөөр хэлбэл, PM зайлуулах үр ашиг ба агаарын даралтын зөрүү нь бие биенээ үгүйсгэдэг.Гэсэн хэдий ч ChM2.0 ба ChN2.5-ийн PM1.0 ба PM2.5-ыг зайлуулах үр ашиг нь хоёулаа 90% -иас бага байна;Мэдээжийн хэрэг, энэ гүйцэтгэлийг сайжруулах шаардлагатай байна.
Шилэн диаметр, нүхний хэмжээ аажмаар өөрчлөгддөг олон мембранаас бүрдсэн шүүлтүүрийн нэгдсэн систем нь дээрх асуудлыг шийдэж чадна [12].Нэгдсэн агаар шүүгч нь хоёр өөр нано болон хэт нарийн ширхэгтэй шилэн торны давуу талтай.Үүнтэй холбогдуулан ChM болон ChN-ийг зүгээр л давхарлаж, нэгдсэн шүүлтүүр (Int-MNs) үүсгэдэг.Жишээлбэл, Int-MN4.5-ийг ChM2.0 ба ChN2.5 ашиглан бэлтгэсэн бөгөөд түүний гүйцэтгэлийг ижил төстэй талбайн нягтралтай (өөрөөр хэлбэл зузаан) ChN4.8 ба ChM5.2-тай харьцуулсан.РМ арилгах үр ашгийн туршилтанд Int-MN4.5-ийн хэт нарийн ширхэгтэй тал нь тоостой өрөөнд ил гарсан тул хэт нарийн ширхэгтэй тал нь нано фибр талаас илүү бөглөрөхөд тэсвэртэй байсан.Зураг 4а-д үзүүлснээр Int-MN4.5 нь нэг бүрэлдэхүүн хэсэгтэй хоёр шүүлтүүртэй харьцуулахад РМ арилгах үр ашиг, даралтын зөрүүг харуулсан ба даралтын уналт 37 Па, энэ нь ChM5.2-тай төстэй, ChM5.2 ChN4-ээс хамаагүй бага байна.8. Түүнчлэн, Int-MN4.5-ийн PM1.0-ийг арилгах үр ашиг нь 91% байна (Зураг 4б).Нөгөөтэйгүүр, ChM5.2 нь нүх сүв нь Int-MN4.5-аас том учраас PM1.0-ыг зайлуулах тийм өндөр үр ашиг үзүүлээгүй.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 11-р сарын 03-ны өдөр
