基于卟啉的纳米片捕获病毒；研究人员致力于改善口罩应用的气流

新冠肺炎大流行提高了公众对使用口罩保护个人的重要性的认识。然而，当口罩织物的网眼尺寸小到足以捕获病毒时，通常在100纳米左右，织物通常也会限制空气流动，导致用户不适。日本的研究人员现已开发出一种新的过滤材料，可以有效地捕获纳米粒子，尽管还需要进一步改进，使其适合舒适的口罩使用。

在本月发表在《材料进展》杂志上的一项研究中，东京大学工业科学研究所的研究人员开发了一种能够捕获病毒等纳米粒子的过滤器。虽然该过滤器具有很高的过滤效率，但其气流阻力目前高于口罩所需的标准，这表明在将其用于个人防护设备之前，还需要进行额外的开发。

过滤器由纳米片构成，纳米片由卟啉组成的有序网格组成，卟啉是扁平的环形分子，有一个中心孔。卟啉分子中的小孔大小合适，可以让空气中的小气体分子轻松通过，同时阻止病毒等较大颗粒的运动。然后将纳米片支撑在用含有几百纳米孔的纳米纤维改性的织物上，形成过滤器。

“卟啉基纳米片是通过界面反应构建的，这些反应是由空气-溶剂界面表面张力梯度引起的反应物运动驱动的，称为马兰戈尼效应，”资深作者Kazuyuki Ishii说。“然后使用印模法将纳米片压缩并涂覆在纳米纤维改性织物上。”

研究小组使用用于测试N95口罩的标准程序测试了他们的过滤器。颗粒过滤测试的结果表明，过滤器有效地捕获了病毒大小的颗粒。该过滤器实现了96%的颗粒过滤效率，超过了N95口罩95%的要求。

资深作者Kazuyuki Ishii解释说：“我们的基于卟啉的过滤器收集了直径小至100纳米的纳米粒子。”。“重要的是，过滤器在气体流量测量中也只显示出压差的适度降低。虽然这表明过滤器能够捕获病毒大小的颗粒，但测量的压降高于目前口罩透气性的标准。”

该团队在纳米纤维上涂覆多孔纳米片的方法有望创造出能够有效过滤病毒等小颗粒的材料。然而，为了确保口罩的用户舒适性和保护性，需要进一步优化，将气流阻力降低到可接受的水平。

编者按：虽然新的过滤材料表现出出色的颗粒捕获能力，但其目前的气流阻力超过了N95口罩允许的最大值。在将其用于口罩或类似的个人防护设备之前，需要进一步的研究和开发。p