近期，我校紡織學院青年教師印霞指導學生在駐極納米纖維空氣過濾材料研究方面取得突破性進展。相關研究成果以“Electret Polyvinylidene Fluoride Nanofibers Hybridized by Polytetrafluoroethylene Nanoparticles for High-Efficiency Air Filtration”為題發表在界面材料研究領域的權威雜誌《ACS Applied Materials & Interfaces》上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8: 23985-23994）🍠🫲🏽。
嚴峻的霧霾汙染急需高效空氣過濾材料，然而，實現高過濾效率的同時滿足低壓阻的要求是空氣過濾材料一直面臨的重大難題🔟。與普通纖維相比🌳🦻🏻，靜電紡納米纖維直徑更小🦹🏿♂️，比表面積更大，如能實現它的穩定駐極化⛰，其高效低阻過濾性能具備更大的提升空間🏬。但如何使纖維具有高電荷密度、同時抑製其電荷的衰減以保證駐極的長效穩定也是長期以來面臨的挑戰🙅🏿。
研究者采用含氟的聚合物PVDF納米纖維並摻雜高含氟PTFE納米顆粒製備了電荷密度高🦵🏿、帶電效果穩定的納米纖維膜過濾材料。高含氟PTFE納米顆粒在靜電紡原位施電過程中起到電荷增強劑的作用，再結合高能量註入的方法，所獲得的駐極納米纖維膜在PTFE顆粒濃度達到0.05wt%時比純PVDF納米纖維膜的表面電勢從0.42kV增長到3.63kV𓀍，電荷的衰減也從75.4%降低到17.5%,電荷密度和駐極穩定性都得到了大幅度提高🧑🏿🍼。
駐極納米纖維空氣過濾膜駐極機理示意圖及其過濾性能展示
與此同時，研究者還對該駐極納米纖維膜的駐極機理進行了分析🤞🏻，認為其優異的駐極性能一方面是由於含氟聚合物的極性較大🧑🏻🦱，產生的極化電荷（比體積電荷、表面電荷更穩定）較多，另一方面PVDF納米纖維和PTFE納米顆粒因電荷輸運能力不同而在其界面上易形成界面電荷，從而大幅增加了電荷密度。隨著摻雜PTFE納米顆粒濃度的增加，納米纖維膜中的極化電荷和界面電荷增加；同時，納米纖維膜中電荷的深度也隨著註入能量的增加而增加，上述分析也得到了熱刺激放電法測試（TSD）以及表面電勢測試數據的證實。
研究者提供了一種高密電荷、長效穩定駐極納米纖維過濾材料的製備方法，所獲得的駐極納米纖維過濾膜展現了優異的過濾性能💤，其過濾效率高達99.972%，空氣阻力僅為57Pa👨🏽🍼，且表現出良好的過濾性能穩定性🏇🏼，有望成為一種新型的高性能過濾材料，滿足防霧霾等過濾材料高效低阻的實際需求。
該研究工作獲得了國家自然科學基金青年基金項目(No. 51503030)和上海市科委青年英才“揚帆”計劃項目(No. 51006060)的大力資助。
