智能空氣過濾器有利于實現高效的顆粒去除，在空氣過濾過程中可同時處理多種污染物并節約能源。在此，研究者通過將VOC響應型PZT/PVDF電紡膜夾在兩個金屬網電極中間，制成了一種自支撐智能空氣過濾器（SSSAF）。除了對亞微米顆粒的高過濾效率外，該SSSAF通過PZT/PVDF膜的電活性對0至500Pa范圍內的壓降表現出良好的響應。此外，PZT/PVDF膜在有機蒸汽中的溶脹特性賦予了SSSAF對VOC的傳感功能，其對50-200ppm乙醇蒸汽產生的信號證實了這一點。當采用SSSAF收集風能時，其可進一步抑制細菌生長，無需額外的電力輸入。本研究所制備的SSSAF旨在利用過濾氣流攜帶的能量，這在任何過濾系統中都是必不可少的，從而帶來穩定的天然能源。本工作為一體式智能空氣過濾器的開發提供了新的見解。
圖1.a）SSSAF的示意圖；b）配備不同PZT/PVDF膜的SSSAF的輸出電壓；c）具有不同PZT濃度的PZT/PVDF膜的SEM圖像，以及PZT/PVDF纖維的直徑分布。d）具有不同PZT濃度的PZT/PVDF膜的XRD圖譜。
圖2.含和不含撞擊片的配備不同PZT/PVDF膜的SSSAF的顆粒過濾效率。測試速度為5.3cm/s，對應于62.5、75和110μm PZT/PVDF膜的壓降分別為130、195和320Pa。
圖3.a）隨著壓降的增加，SSSAF（SSSAF1）的輸出電壓降低；b）根據配備相同PZT/PVDF膜的三種SSSAFs的實驗結果得出輸出電壓與壓降之間的擬合方程；c）PZT/PVDF基SSSAF的方案；d）PZT/PVDF在外力作用下的振動示意圖；e）一個振動周期內的波單元模型；f）一種等效于PZT/PVDF膜振動的一個波單元的無阻尼彈簧質量系統；g）Voc與ΔP之間的邏輯關系。
圖4.a）具有40和50nm金粒子層的SSSAFs對50ppm乙醇蒸汽的響應；b）具有40nm金粒子層的SSSAFs對不同乙醇蒸氣濃度的響應；c）傳感器響應與VOC濃度的擬合曲線。d）SSSAF對50ppm乙醇濃度的響應時間和恢復時間。
圖5.a）單根纖維沿不同方向溶脹的示意圖；b）溶脹后纖維半徑變化的模型。
圖6.SSSAF特殊功能的測試結果。a）由基于SSSAF的納米發電機產生的不同功率對10μF電容器的充電曲線（信號+表示交流信號的正半周）。b）從收集到的能量中產生的放電對細菌的抑制作用。c）培養皿用于計數形成的細菌菌落。
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