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石墨烯防雾霾,堪比移动空气过滤器

石墨烯防雾霾,堪比移动空气过滤器

作者: 景辰科技大数据 | 来源:发表于2019-01-18 23:42 被阅读25次

    雾霾是不是自古就有,这不好妄下定论,在殷商时期,就有关于霾的记载,当时是刻在甲骨文上的。

    在中国最早的诗歌总集《诗经》中,也曾出现过“霾”字,其中《邶风·终风》有一句:“终风且霾,惠然肯来”。

    当然,不管是甲骨文还是《诗经》,都比较含蓄,最早的具体雾霾是记载于北魏,在《魏书·灵征志上》上有记载,景明三年九月丙辰(公元502年10月19日),这天记载着“幽州暴风昏雾”。

    不过古代的霾天和现代气象学意义上的雾霾还是有所不同的,由于工业化的差异,古代的雾霾主要是以沙尘暴类的灾害性天气为主,而现代工业发展,导致了更丰富的污染颗粒物。

    从2008年北京奥运会时候美国大使馆开始公布办公地附近雾霾指数开始,雾霾这个词才开始在中国陆续出现,而伴随着柴静的《穹顶之下》,雾霾才开始被普通民众系统认知,并引起大众对雾霾的关注和重视。

    对我们普通民众来讲,对雾霾危害的认知只是停留在雾霾是严重的空气污染,会引发心肺口鼻呼吸道类的疾病,为了防护雾霾已经是忙不迭了,但是最近英国兰卡斯特大学的Maher及其团队研究发现,比起污染空气损伤我们的肺来讲,雾霾更可怕的是会损害我们的大脑,他们的研究发现雾霾会进入并损害人类的大脑。

    这可直接颠覆了人们的认知,多年来人们对雾霾的认知大都停留在对呼吸道、肺脏的危害上,但最新的研究却发现,其对大脑的伤害完全不亚于肺脏。

    而在这之前罗彻斯特大学的环境医学系教授Cory-Slechta及其团队,在《环境健康展望》期刊上,就提出“细小的颗粒会对小鼠大脑造成更大伤害”。实验结果表明,在超量雾霾颗粒对比实验组小鼠的大脑中,谷氨酸含量都出现上升,而这与孤独症和精神分裂症患者的脑部情况一样。

    另外,在24小时后进行检测的一组小鼠的脑部出现了炎症反应,侧脑室体积增大2-3倍。小鼠的脑白质也出现了发育不完全现象。说明炎症已经损伤脑细胞并且阻止了大脑某些区域的发育。在40天和270天后进行检测的两组小鼠,也都出现上述症状。这表明空气污染会对大脑造成永久性损坏。

    简单说就是:长期处于污染空气中的大脑会永久受损,会变傻变笨,会孤独、抑郁、痴呆。

    而当这一研究放在人体身上时,结果则更加震撼。

    长期暴露在污染空气中的儿童和青少年,更易受到伤害,通过鼻腔吸入的金属纳米粒子进入大脑,造成不可逆的永久伤害。这在对1952年经历伦敦雾霾事件的儿童健康追踪中,已得到证实,60多年过去了,雾霾仍给一些人留下了后遗症。

    美国波士顿大学心理学家Shakira Franco Suglia,曾对参与调查的200名平均年龄10岁的波士顿儿童进行随机调查。结果发现那些成长在严重空气污染区域的孩子,在认知能力测试,记忆力测试以及IQ测试上面的成绩,均显著低于居住在未污染城市的孩子。

    不过对老百姓来说,我们不关心雾霾是怎么来的。

    我们更关心它是怎么没的。

    最近中科院科学家使用“新材料之王”石墨烯在防雾霾领域进行了探索。

    首先给大家科普下什么是石墨烯。

    石墨烯就是一种纳米材料,也是属于碳元素,虽然都是碳元素,但是各类碳元素差距也是巨大,比如钻石、石墨、二氧化碳,同样是九年义务教育,为啥钻石这么突出,难道是他偷偷补课了?主要还是原子和分子的排列组合不同。

    你看吧,物理和化学界也是看颜值的,长得好看的就珍贵。

    而这个石墨烯,可能是九年义务教育时候补课更多,导致它腰间盘都比别的碳都突出,因为它的颜值就更高了:

    石墨烯在业内价值巨大,被称为“黑金”。

    得益于石墨烯的这种六边形孔状结构,作为超级材料,三维石墨烯具有极佳的有机体分子、雾霾颗粒的捕获能力,较活性碳同比提高了3-5倍,高弹性的多级纳米结构也保证了气流通过的顺畅性。

    与传统的防雾霾材料相比,石墨烯材料更具优势:

    a)超大比表面积,能够大容量吸附空气中的粉尘、颗粒、有毒气体;

    b)表面的含氧官能团能够快速捕获空气中的带电颗粒,并导出电子使其聚沉;

    c)优越的导电特性、量子点负载可以有效分解空气中甲醛、苯、甲苯、氨等有毒和有味的有害分子;

    d)通过机械切割有极强的抗菌活性,在负载银后抗菌性能会进一步增强;

    e)多孔自组装使得三维石墨烯薄膜具有高透气性。

    中科院进一步将这种更薄、效果更强的石墨烯做成了防雾霾的滤材。

    中国科学院上海硅酸盐研究所研究者,采用原创的兼具低密度、高比刚度、高比强度、强能量吸收等优点的三维石墨烯超级材料(Cellular Materials),作为防雾霾阻挡层,解决了防雾霾过程中防雾霾不佳和气流不畅之间难以协调的矛盾。

    这种三维石墨烯宏观体的密度可低达1 mg/cm3(连续可调),比表面积可高达1000 m2/g,首次采用由四连接的石墨烯纳米管通过碳碳共价键键合,形成类似金刚石的四配位三维稳固结构。此材料还可以被挤压成其原始大小的约5%,而且依然能够恢复其原来的形态,而且即使这一过程重复1000次还能保持完好无损,杜绝了石墨烯微尘的脱落问题。

    而且中科院石墨烯滤材研发团队的科学家还进一步将这种石墨烯材质应用到了雄安新区的污水处理中去,鉴于此滤材对雾霾的强大过滤效果,中科院石墨烯滤材研发团队进一步将其进化为三维石墨烯无纺布,用于制作防雾霾的口罩。

    与以往的防雾霾口罩相比,石墨烯范雾霾防甲醛口罩足足有4层石墨烯防护滤材,过滤效果高达99.6%。

    可以说,普通口罩吸进去的是空气,但是烯之物的口罩吸进来的是氧气,加入了四层过滤的烯之物口罩俨然已经成为一台移动的空气过滤器。

    虽然有如此众多的防护层,但是口罩本身厚度却不及一枚硬币,这和现在市面上的那种“猪鼻子”、超厚的空气滤阀式的口罩不同。

    目前市面上口罩基本面部密合性更适用于欧美脸型,对于亚洲人脸型密合性较差、呼吸阻力大、不易长期佩戴,被人们称为“猪鼻子”,烯之物采用了3D立体剪裁,专门为中国人脸型设计:

    实物颜值比市面上的现有的口罩高出一个段位:

    裁剪非常衬托脸型,实际佩戴效果让你秒变明星脸:

    而且,烯之物还贴心的专门为儿童做了定制款。

    因为儿童的呼吸能力不如成年人强,烯之物在儿童款口罩的鼻子附近放置了一个呼吸阀,在保证防护能力的同时,兼顾了小朋友的呼吸问题,非常贴心。

    最重要的还是过滤性能,烯之物的口罩雾霾防护性能已经达到了KN95的标准。

    KN95的标准规定了呼吸防护用品的生产和技术规范,对防尘口罩的材料、结构、外观、性能、过滤效率(阻尘率)、呼吸阻力、检测方法、产品标识、包装等都有严格要求。防尘口罩的材料必须对皮肤无刺激性、无过敏性,滤材对人体无害;防尘口罩的结构要方便使用;防尘口罩的过滤效率(阻尘率),对于0.075微米以上的非油性颗粒物过滤效率必须大于95%。其中95%这一数值不是平均值,而是最小值,所以实际产品的平均值大多设定在99%以上。

    估计大部分人和我一样,是看不懂这些条条框框的数字指标的,直接上产品检测报告和相关权威部门的专利副本,比单纯冷冰冰的数字更有说服力:

    对普通民众来说,石墨烯一直以来都是存在于实验室中的黑科技般的超级材料,感谢中科院科学家研发团队,让石墨烯这种看似离我们很远的材质已经切切实实地走入了我么的生活。

    今后出门,你戴的是口罩,而我戴的,是石墨烯空过滤器。

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