DOI: 10.1039/d0ra01967d
PM2.5由于其粒徑小、活性強、易于附著有毒物質以及在大氣中停留時間長等原因，對人體健康和日常生產具有重大影響。在這項工作中，研究者提出了具有高光學透明度、強大的機械強度和有效的PM2.5捕獲能力的圖案化納米纖維空氣過濾器。在此，為了通過簡便的靜電紡絲法制備透明的空氣過濾器，研究者選擇了三種具有微結構的圖案化金屬網格作為負極接收器基材，并將聚合物纖維直接電紡到支撐網格上。與隨機取向的納米纖維（在本文中稱為“ RO NFs”）和市售面罩相比，圖案化空氣過濾器顯示出良好的機械性能，其表面的水接觸角約為122-143°（RO NFs的水接觸角為81°）。此外，圖案化的納米纖維顯示出高孔隙率（> 80％），其平均孔徑約為0.5838–0.8686 mm（RO NFs的平均孔徑為0.4374 mm）。結果表明，在模擬霧霾污染條件下，當透光率高達69％時，透明的圖案化空氣過濾器具有99.99％的最佳PM2.5過濾效率。
圖1.（i）具有不同圖案的各種納米纖維膜的顯微照片、（ii）SEM圖像、（iii）纖維直徑分布：（a）RO NFs、（b）PW NFs、（c）HB NFs和（d）LS NFs。
圖2.納米纖維膜的應力-應變響應。
圖3.（a）納米纖維膜的孔徑分布分析。（b）各種納米纖維膜的平均孔徑和最小孔徑及其相應的孔隙率。（c）RO NFs和各種圖案化納米纖維膜表面的水接觸角隨時間（0到3000 ms）的變化。（d）由CCD相機在0 ms、1000 ms、2000 ms和3000 ms記錄的顯示接觸角隨時間變化的光學顯微鏡圖像。
圖4.（a）將制備的透明空氣濾網集成到蜻蜓模型的機翼中，以觀察其在布料向日葵前面的透射率。（b）帶有電動風扇的透明圖案化空氣濾網在風速為2.5 m s-1下的攝影圖像。（c）各種纖維膜在可見光波長范圍內的透光率，厚度為4 mm。（d）不同膜厚和（e）不同網格目數的HB NFs的透光率（測量波長范圍：300-800 nm）。插圖是相應的數字圖像。
圖5.（a）空氣過濾實驗裝置。（b）在模擬的霧霾環境中，在圖案化納米纖維膜上進行PM2.5過濾過程的光學圖像。（c）比較各種圖案化纖維膜、隨機取向的纖維膜和市售面罩之間的去除效率和（d）質量因子。（e）從約600至35 μg cm-3（溫度為18℃，濕度為45％；空氣流速為2.2 m s-1）除去PM2.5的時間。（f）比較目前的HB圖案化空氣過濾器和其他報告的空氣過濾器的去除效率：明膠/PT/明膠空氣過濾器，HAP/CT空氣過濾器，PAN透明空氣過濾器和帶電的TAF空氣過濾器。
