如何治理大气污染,仍然是人类目前面临的急需解决的问题之一。在雾霾环境中,有效防护PM2.5的口罩为N95级,但是体感憋闷,无法长时间佩戴。介于室外除霾和个人防护之间,室内空气净化是保证人们健康工作和生活的一项有效措施。同时,保持室内的温度适宜需要消耗大量能源,随着人们生活水平的提高,这项能耗将持续增加。因而,开发一种智能窗口兼备调节室内光线强度和净化空气雾霾,具有现实意义。
近年来,研究人员提出了多种方案收集过滤室内漂浮着的雾霾微粒,净化个人的居住环境,例如通过静电吸附、聚合物纤维吸附以及金属有机骨架配合物吸附等物理方式。但是所制备的智能窗口价格昂贵、难以扩大生产和可重复循环使用。因此,如何制备出超大面积的可重复使用的柔性透明智能窗口仍然是一个挑战。
近日,中国科学技术大学教授俞书宏领导的团队发展了一种浸染自组装的方法,以传统的商业尼龙网纱(聚酰胺)为基底,成功研制了超大面积的柔性透明智能窗口。研究论文以Mass-Production of Nanowire-Nylon Flexible Transparent Smart Windows for PM2.5 Capture 为题,发表于Cell出版社新刊iScience上(iScience 2019, 12, 333-341)。论文作者为合肥微尺度物质科学国家研究中心博士生黄蔚然等。
研究人员在20分钟内即可制备约7.5平方米的银纳米线-尼龙智能窗口(花费约100元),这种柔性透明智能窗口不仅能够和热致变色染料相结合改变室内的光照强度,还能够作为高效的雾霾收集器用以净化室内的空气质量。其中,空气净化效率最高可以达到99.65%,并且能够在50秒内将空气中的PM2.5的浓度从严重污染的程度(248 μg·m-3)降至优良状态(32.9 μg·m-3)。而制备得到的银线-尼龙智能窗口在雾霾收集之后,只需要简单地浸泡在乙醇中20分钟,就可以清洗干净并再次使用,即使经过上百次的可重复循环,其净化效率依然可以保持稳定。研究结果表明,在边长达0.5米的立方空间中,使用这种银纳米线-尼龙智能窗口,其雾霾收集效率依然可以达到99.48%。
这项研究为今后柔性透明智能窗口材料的设计和制备提供了一种新的策略。
该项研究受到国家自然科学基金委创新研究群体、国家自然科学基金重点项目、中科院前沿科学重点研究项目、中科院纳米科学卓越创新中心、苏州纳米科技协同创新中心、合肥大科学中心卓越用户基金的资助。
图1. 基于浸染组装技术得到的超大面积柔性透明电极的制备示意图、成品光学照片和微观结构的扫描电镜(SEM)照片
图2. 热致变色智能窗口的变色性能;超大窗口雾霾收集的原理示意图、过滤性能曲线以及重复循环使用前后的微观结构的扫描电镜(SEM)对比照片、循环使用性能
未来电力系统的安全稳定运行面临着诸多挑战。一是全球气候变暖引起的极端天气频发,从供给和需求两方面对电力系统造成冲击。二是“双碳”目标下能源转型和能源革命持续推进给电力系统带来了挑战。新型电力系统中可再......
传统的碳/碳复合材料是由sp2杂化为主的不同碳材料组成的,例如,碳纤维增强热解碳材料。它们往往具有高的导电性和可观的强度,但由于组分内或组分之间存在着弱的范德华力,其力学性能很难得到进一步提升。解决途......
广东省科学院新材料研究所先进钢铁研究团队联合香港生产力促进局及乌克兰国家科学院合金物理工艺研究所,研究揭示低密度耐磨高锰钢强韧化与断裂的演化机制。相关研究近日发表于MaterialsSciencean......
为保证学术交流不“断档”,继续努力引领国际柔性电子学术研究发展,12月10-11日,清华大学柔性电子技术实验室、浙江清华柔性电子技术研究院、钱塘科技创新中心以“云端会议”形式联合举办了第四届国际柔性电......
近日,华南农业大学材料与能源学院教授杨卓鸿团队联合资源环境学院教授李永涛团队在环境修复材料领域取得新进展。相关研究发表于JournalofHazardousMaterials。近年来,尽管可再生能源产......
导电水凝胶制成的柔性表皮传感器在个性化医疗、多功能电子皮肤和人机界面等领域已得到广泛应用。但是,在可穿戴人机交互的高性能医疗(尤其是电生理信号)传感以及后续医疗的加速伤口愈合方面,同时具有可靠自愈能力......
气动执行器因其弯曲程度高、自由度大、环境适应性强等特点,在医疗保健、复杂地形勘探等领域有广泛的应用前景。但由于其压力系统离不开笨重且刚性的泵驱动气体设备,极大地限制了执行器的尺寸和移动性,以及在室外环......
时任青岛市科技局党组成员、副局长李天传在项目启动会致辞 山东第一医科大学青岛附属眼科医院供图眼底是全身唯一能用肉眼直接观察到动脉、静脉和毛细血管的部位,一张小小的眼底......
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前全球应用最广泛的合成聚酯,被广泛用于饮料、食品包装材料以及纺织纤维。然而,其废弃物不可自然降解,导致了较严重的环境污染。利用环境友好的生物法将废弃塑料降解为较低分子......
二氧化硫氧化产生硫酸是大气化学中的关键过程,这是因为硫酸是酸雨的主要成分之一,同时由于其具有高吸湿性,也是有效的云凝结核,能够形成云雾从而进一步影响空气质量、人类健康和气候。特别值得注意的是,中国华北......