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曾几何时，雾霾成了萦绕在京城上空不散的阴影，时不时伸出魔爪，搅和一下人们头顶上那片湛蓝，之后就仓皇而逃。每每雾霾现身之时，人们紧闭门窗、减少外出、佩戴口罩……一系列防护措施为的就是挡住那直径小于2.5微米颗粒物的“进攻”。然而，门窗的紧闭虽然挡住了PM2.5，却也阻挡了空气的流通，使室内空气没法得到及时循环。 为了解决这一问题，清华大学核能与新能源技术研究院王玉兰带领的团队研发出了“防雾霾窗纱”，近期通过了北京市理化分析测试中心等检测机构的验收。实验结果表明，该窗纱对于PM2.5的阻隔效率达到98%以上。该项发明的问世，实现了“开窗通风”与“防雾霾”两不误。 ![]()
窗纱问世源自一个笑话 老百姓问专家：:“如果雾霾来了，我们该怎么办？”专家答：“紧闭门窗”。 老百姓又问:：“如果流感来了我们该怎么办？”专家再答：“开窗通风”。 “那雾霾跟流感同时来了我们该怎么办？”专家无语…… 这本是一个调侃科学的笑话，却给了王玉兰很大的启发。“这说明了目前我们生活中存在的一个困境。有的时候，开窗与不开窗是一对矛盾。开窗，室内的病毒可以出去，但是室外的雾霾就进来了；关了窗户，室外的雾霾虽然挡住了，但是室内的病毒却也出不去了。”加上2013年北京曾遭遇长时间的雾霾天气，王玉兰开始琢磨，有没有一项技术可以解决“开窗与不开窗”这一对矛盾呢？ 这时，王玉兰将目光投向了自己从事了二十多年研究的核孔膜技术。核孔膜，是我国从1986年开始研究的一种新型微孔滤膜。这种膜是利用高能加速器加速的重带电粒子穿透有机高分塑料薄膜，在粒子经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。这条通道经过敏化后，用适当的化学试剂蚀刻，就可以把薄膜上的辐射损伤通道变成直通孔。通过控制加速器的辐照条件和蚀刻条件，就可以得到不同孔密度和孔径、孔型的核孔膜。 其实在很多年前，王玉兰就曾想过，能不能把核孔膜应用在窗户上去解决夜间房间里换气的问题。而当时，核孔膜还没有实现产业化，昂贵的价格让这种想法只能成为一时奢侈的念想。 ![]()
核孔膜应用惊呆德国教授 不是简单的把膜挂在窗户上 在外行人看来，有了现成的核孔膜，是不是直接把膜拼接到窗户上，就有了“防雾霾窗纱”?？其实不然，实际情况要远比这复杂得多。王玉兰说，“把膜挂窗户上，就这么简单的一句话，我们为之奋斗了很多年。” 首先要克服的就是核孔膜的高成本。王玉兰介绍说，在国外，核孔膜通常都是应用在尖端科技上，价格非常昂贵，每平方米的价格通常在万元以上。“如果不解决大规模的产量化问题，要想把核孔膜用在民用产品上基本上是不太可能的。”经过实验人员的技术攻关，王玉兰团队已经实现了核孔膜价格的大大降低，目前价格仅为原来的1/100。曾经有一位德国教授在参观王玉兰的实验室时，发现了大输液过滤上应用的核孔膜之后，教授觉得不可思议，“这么贵的东西怎么能用到了民用产品上？普通民众怎么用得起？”而在听了王玉兰的报价之后，德国教授更是大吃一惊。 此外，王玉兰说，在整个过程中，对于孔径、孔型的控制精度要求很高，并且需要辅以膜表面及孔壁的改性处理，每个细节的完美处理都是高效防霾效果的重要保障。“在实验室里，把一片膜的孔径精度、孔型控制得特别好，那没有什么问题；但是要在几百万平方米的生产中，都保证高质量的孔径、孔型精度，这是不容易的，这就需要攻克很多的技术难题。”除了挡霾，如何实现气体的畅通无阻也是个技术活儿。“这些问题都研究透了，才有可能保证最终产品的效果。” 王玉兰一直觉得，科技的进步是需求带动的，创新源于问题，科学家的任务就是发现问题并解决问题。 薄膜布满超细孔挡住PM2.5 普通的薄膜，朴素的印花——记者在北京市理化分析测试中心看到了神奇的“防雾霾窗纱”。其实，所谓的“防雾霾窗纱”看上去跟家里用的普通纱窗并无明显不同。但是与普通纱窗不同的是，这薄薄的一层膜上布满了我们肉眼看不到的小孔。北京市理化分析测试中心环境污染分析与控制研究室主任王欣欣指着薄膜告诉记者，“这每1平方厘米的面积上，大概密布着上百万个分子级的小孔。”王欣欣进一步解释，分子级的小孔只允许分子通过，因此PM2.5等细小颗粒物会被薄膜挡住，同时又不影响二氧化碳等分子成分的通过。 理化分析测试中心花了一个多月的时间对于防雾霾窗纱的相关效果进行了评价。评价结果显示，该薄膜对于PM2.5的阻隔效率可以达到98%以上。此外，由于这个膜非常薄，因此具有较好的透气性能，从而可以高效的进行室内外气体交换，甲醛、苯系物等有害气体在室内浓度较高的情况，也可以透过小孔穿透到室外，营造室内清新的空气环境。 由于上述功能的实现完全依靠的是自然界存在的物理原理，因此整个产品环境是友好的。 王欣欣说，防雾霾窗纱将人们“雾霾大作战”的战场进行了更为提前的部署，“像现在用的空气净化器，雾霾是先进入到房间里，再进行净化；而这种窗纱是直接将雾霾挡在了外边。如果防雾霾的窗纱与空气净化器配合使用，肯定能进一步提高空气净化的水平。” 与空气净化器相比，窗纱的使用寿命前景也更为可观。空气净化器利用的是滤网的吸附作用，因此损耗较快；而对于防雾霾窗纱来说，颗粒物并不是完全吸附在薄膜上，而是会有部分的颗粒物在被阻挡之后“弹跳”下来。整个过程中利用的是物理阻隔，并不涉及化学反应失效的问题。 王欣欣介绍说，理化中心会议室里的那扇防雾霾窗纱已经用了一个多月，从外观颜色上来看，并无明显变化。而在过去的一个月间，北京市已经发布了多次空气重污染蓝色预警。 “目前，我们对于这款产品使用寿命的保守估计是一年以上。但是至于一年之后用不用清洗或者是更换，我们还需要继续做评价试验，比如说通过水壶喷洒评价一下清洗效果，这样可以帮助消费者节约更换的成本。”
来源：北京晚报 记者：牛伟坤 文并图（部分转载）
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发表于 2015-12-28 17:04:29
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发表于 2015-12-28 19:49:27
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