石墨烯口罩多少钱 这种石墨烯口罩成本仅5美分,还可重复使用!

关键词|重塑石化产业格局
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在新冠肺炎疫情下,由于病毒主要通过呼吸道飞沫传播,口罩成为人们生活的必需品,市场上出现了石墨烯口罩(其本质是在关键过滤层上添加石墨烯聚丙烯熔喷布)。目前,一次性医用口罩被人们广泛使用,不能自行消毒、重复使用或回收,只能焚烧,导致有毒气体和高碳排放,严重危害环境。
据4月24日ACS纳米报道,香港理工大学李贵君课题组通过对市面上销售的掩膜进行功能化处理,利用双模激光诱导正向转移法在低熔点的无纺布掩膜上沉积多层石墨烯,制备出不同的石墨烯掩膜,使其具有优异的自清洁和光热性能。

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图1石墨烯掩膜示意图
据说,与普通商用掩膜相比,这种石墨烯掩膜具有以下优异的性能:
1自清洁性能(表面疏水性)

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图2石墨烯涂层的物理表征和疏水性
系统表征了激光转移石墨烯的微观结构和物理性能。用扫描电镜观察涂层材料的微观结构,在纤维表面可以观察到纳米结构的薄片。为了确定这些纳米片的化学组成,拉曼光谱被用来清楚地显示石墨烯的存在。大多数普通商用外科口罩由熔喷非织造聚合物制成,熔喷纤维是随机分布的。由于缺乏纳米结构,这些纤维表面光滑,因此缺乏超疏水性能。在石墨烯掩膜表面,可以观察到水滴自由移动,不留任何痕迹。
因此,石墨烯涂层优异的超疏水性能可以显著提高液滴的自清洁性能。
2可重复使用性(自我消毒)
普通商用口罩对太阳光谱的吸收较低,尤其是可见光和近红外区域。
然而,石墨烯掩模在300纳米至2500纳米的整个太阳光谱中显示出超过95%的吸收率。因为新冠肺炎病毒上的尖峰蛋白对温度敏感,它赋予光热石墨烯涂层口罩自杀菌的潜力。
实验表明,普通口罩经太阳照射5分钟后,温度低于45℃。相比之下,石墨烯掩膜的表面温度在太阳照射40 s后迅速上升到70 C以上,在太阳照射100 s后保持在80 C以上,这与石墨烯的超光热性能有关。根据病毒消毒信息,70℃以上的温度足以灭活大多数类型的病毒。
3可回收性(海水淡化)
病毒从地球上消失后,这种石墨烯面膜有很大的潜力可以回收用于其他目的。由于其优异的光热性能和多孔结构,可直接用作太阳能蒸汽发生器。石墨烯面膜每小时可以产生1.13 kg/m2的太阳能蒸汽。虽然这个数值低于最新研究报道的蒸发能力,但是对于利用太阳能的小规模海水淡化来说已经足够了,远远高于原来的面膜(只有0.3 kg/m2)。
同时,这种石墨烯面膜在海水淡化中表现出优异的长期稳定性和耐盐性。当蒸发10%的盐水时,与使用聚酰亚胺膜的太阳能蒸汽发生器相比,石墨烯掩模显示出显著更好的耐盐性,因为微米级纤维中的微孔有助于更好的盐溶解通道。石墨烯掩膜表面没有明显的盐堆积。连续蒸发100 h后,蒸汽生成率稳定在1 kg/m2以上。这表明石墨烯掩膜对于长期海水淡化技术是可行的。

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图3石墨烯掩膜太阳能蒸汽发电性能
简而言之,通过双模激光划片制造的石墨烯涂层掩模显示出优异的超疏水和光热性能,并且还可以用于小规模海水淡化,具有很大的再利用和回收潜力。此外,制造成本极低,每个石墨烯掩膜的成本估计为0.05美元,可以批量生产。

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