纳米纤维基空气过滤材料的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.017

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (9): 115-124.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.09.017

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纳米纤维基空气过滤材料的研究进展

王玉伟(), 肖润祥, 张宏凯, 官文瑾, 邓亚峰()

北京工商大学人工智能学院，北京 10048

收稿日期:2023-04-02 出版日期:2023-09-26 发布日期:2023-09-18
通讯作者: 邓亚峰（1978-），男，副教授，从事三维图像重构及多物理场耦合研究，dengyafeng@th.btbu.edu.cn
E-mail:690529994@qq.com;dengyafeng@th.btbu.edu.cn
作者简介:王玉伟（2002-），男，在读本科生，从事多孔材料多物理场耦合研究，690529994@qq.com
基金资助:
2023年北京工商大学“大学生科学研究与创业行动计划”（G008）;2022年北京工商大学教育教学改革研究项目

Research progress in nanofiber⁃based air filtration materials

WANG Yuwei(), XIAO Runxiang, ZHANG Hongkai, GUAN Wenjin, DENG Yafeng()

School of Artificial Intellgence，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2023-04-02 Online:2023-09-26 Published:2023-09-18
Contact: DENG Yafeng E-mail:690529994@qq.com;dengyafeng@th.btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

分析了空气中微颗粒污染物的来源及对人体的危害，介绍了空气过滤材料的过滤机制，综述了不同结构的纳米纤维基空气过滤材料、静电纺丝制备工艺的和其他制备工艺，介绍了纳米纤维基空气过滤材料的应用领域，最后对空气过滤技术未来的研究方向进行了展望。

关键词: 纳米纤维基, 空气过滤, 静电纺丝, 研究进展

Abstract:

This paper analyzed the source of microparticle pollutants in the air and the harm to human body and introduced the air filter material filtration mechanism. The different structures of nanofiber⁃based air filtration materials， electrospinning preparation process， and other preparation processes were summarized， and their applications were introduced. Finally， the research direction of air filtration technology in the future was presented.

Key words: nanofiber based, air filltration, electrostatic spinning, research progress

中图分类号:

TQ325

王玉伟, 肖润祥, 张宏凯, 官文瑾, 邓亚峰. 纳米纤维基空气过滤材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(9): 115-124.

WANG Yuwei, XIAO Runxiang, ZHANG Hongkai, GUAN Wenjin, DENG Yafeng. Research progress in nanofiber⁃based air filtration materials[J]. China Plastics, 2023, 37(9): 115-124.

图/表 7

图1 纤维基空气过滤材料的过滤示意图

Fig.1 Schematic filtration diagram of the fiber⁃based air filtration material

影响因素	物理拦截	重力沉积	惯性效应	扩散效应	静电效应
适用粒径/µm	> 0.1	> 0.5	> 0.3	< 0. 2	< 5
粒径增大	效率提高	效率提高	效率提高	效率降低	效率降低
气流增速	无影响	效率提高	效率提高	效率降低	效率降低

表1 各种过滤机理的主要捕集范围和影响因素

Tab.1 Main capture ranges and influencing factors for various filtering mechanisms

图2 树枝状结构复合纳米纤维在不同温度退火后的直径变化

Fig.2 Diameter changes of dendritic composite nanofibers after annealing at different temperatures

图3 卷曲结构的纳米纤维示意图

Fig.3 Schematic diagram of nanofibers with a curly structure

图4 PVDF⁃S@SiO2/PVDF/PVDF⁃TTAC复合纤维膜的制备工艺

Fig.4 Preparation process of PVDF⁃S@SiO2/PVDF/PVDF⁃TTAC composite fiber membrane

图5 连续拉伸变形条件下分层纳米纤维基蛛网结构的变化示意图

Fig.5 Schematic description of the changes of the hierarchical nanofiber/net structures under continuous tensile deformation

图6 0.5 m/s气流速度和静态表面电荷条件下纳米NaCl颗粒的过滤效率

Fig.6 Filtration effiffifficiency of nanometric NaCl particles at Vf≈0.5 m/s and static surface charges

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纳米纤维基空气过滤材料的研究进展

Research progress in nanofiber⁃based air filtration materials

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