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透明涂層可將窗戶等表面變成膠墊捕捉空氣中的氣溶膠液滴

2021-06-17 16:39:30 來源：中國科學(xué)報

通過重新利用護(hù)發(fā)素中的常見成分，科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種廉價、透明的涂層，可以把窗戶和天花板等表面變成膠墊，捕捉空氣中的氣溶膠液滴。6月16日出版的Chem描述了這種新策略。

美國西北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授、論文通訊作者黃嘉興（音譯）說：“面對新冠肺炎大流行，我們需要積極利用各種不同層次的防御機(jī)制，包括物理屏障。因?yàn)檫@些病毒必須通過物理空間傳播，才能接觸并最終感染人類。”

新冠肺炎等疾病傳播的主要途徑是感染者說話、打噴嚏或呼吸時釋放的呼吸道液體。這些含有病毒的液體包括大液滴和細(xì)小的氣溶膠，它們在空氣中難以被控制和去除。在撞擊到表面時，氣溶膠液滴很容易反彈，并重新進(jìn)入空中。

黃嘉興團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將聚丙烯酰胺—己二酸二癸酯（一種常用于護(hù)發(fā)產(chǎn)品和化妝品的鎖水聚合物）轉(zhuǎn)化為表面涂層。這種涂層是親水的，因此可以捕獲含有病原體的飛沫，并防止它們從表面反彈。

研究人員在有機(jī)玻璃隔板上制作了涂層，并測試其水滴捕捉能力。研究小組首先在護(hù)欄處噴灑由手持面部噴霧器產(chǎn)生的氣溶膠蒸氣，以模擬說話釋放的氣溶膠飛沫。通過分析落在隔板上的液滴，他們可以評估涂層捕獲氣溶膠的效果。與沒有涂層的隔板相比，涂層幾乎捕獲了所有氣溶膠。

接下來，他們在有機(jī)玻璃上空噴灑鹽水，以模擬咳嗽和打噴嚏釋放的大液滴，結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂層也大大減少了飛濺的液滴數(shù)量。在模擬實(shí)驗(yàn)中，從有機(jī)玻璃屏障逃逸的液滴數(shù)減少了80%。

過去，科學(xué)家設(shè)計(jì)了主要針對大水滴的捕水劑，用于從沙漠空氣中提取水或農(nóng)業(yè)。“我們搜索了大量文獻(xiàn)，但沒有發(fā)現(xiàn)多少捕捉氣溶膠液滴的工作。也許在疫情之前，人們對這種氣溶膠捕獲涂層沒有強(qiáng)烈的需要。”黃嘉興說。

該團(tuán)隊(duì)估算了在典型室內(nèi)辦公環(huán)境中，人們大聲連續(xù)說話釋放的飛沫數(shù)量。計(jì)算表明，涂層吸收液滴飽和閾值比人們在辦公室場景中釋放的液滴高7到10個數(shù)量級。此外，如果需要，涂層可以很容易地用水擦掉。（魯亦）