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新冠肺炎疫情暴發(fā)以來(lái)，各行各業(yè)都在為抗擊疫情貢獻(xiàn)力量。北京化工大學(xué)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高分子材料先進(jìn)制造英藍(lán)團(tuán)隊(duì)也是如此。他們把實(shí)驗(yàn)室改造成工廠，利用自身的科研優(yōu)勢(shì)和技術(shù)特長(zhǎng)，研發(fā)生產(chǎn)出抗擊疫情的“三把利器”，那就是3D復(fù)印護(hù)目鏡、“彩虹絲”納米纖維膜口罩和“新風(fēng)正氣”防冠面罩。

3D復(fù)印護(hù)目鏡：保障抗疫一線人員健康

“我們自主研發(fā)的這款3D復(fù)印護(hù)目鏡，制造一副僅需半分鐘?！痹搶?shí)驗(yàn)室謝鵬程教授介紹說(shuō)，3D復(fù)印護(hù)目鏡是實(shí)驗(yàn)室響應(yīng)國(guó)家號(hào)召應(yīng)急啟動(dòng)的科技戰(zhàn)疫項(xiàng)目產(chǎn)品。

3D打印已經(jīng)為大家所熟知，但3D復(fù)印的概念卻鮮為人知。據(jù)該實(shí)驗(yàn)室楊衛(wèi)民教授介紹，3D復(fù)印技術(shù)是在對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)或?qū)嶓w掃描建模的基礎(chǔ)上，根據(jù)材料PVT特性參數(shù)進(jìn)行模具型腔智能規(guī)劃，再通過(guò)3D打印增材制造或數(shù)控切削減材制造模具，最后通過(guò)智能模塑成型裝備高效率、高精度地制造出相同形狀特征的批量產(chǎn)品。

據(jù)謝鵬程介紹，3D復(fù)印護(hù)目鏡使用聚碳酸酯為原料，透明度高，對(duì)皮膚無(wú)毒無(wú)害，特別是對(duì)人體的貼合性好。他們還充分考慮長(zhǎng)期佩戴時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，用于一線醫(yī)務(wù)工作者、社區(qū)服務(wù)人員與病患近距離接觸時(shí)的疫情防護(hù)再好不過(guò)。

該實(shí)驗(yàn)室室制造出的護(hù)目鏡近1萬(wàn)副，已為湖北武漢、孝感等多地抗疫一線的環(huán)衛(wèi)工人提供健康防護(hù)，同時(shí)還捐贈(zèng)給北京、湖南、遼寧、山西、河南等地的醫(yī)院和北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)、中信環(huán)境、中國(guó)石化等抗疫一線單位。

“彩虹絲”納米纖維膜口罩：讓新冠病毒走入“迷宮”

“彩虹收雨，光風(fēng)霽月”，這是中國(guó)科學(xué)院段雪院士為該實(shí)驗(yàn)室所研制的“彩虹絲”納米纖維膜高性能口罩的題詞。“彩虹絲”納米纖維直徑正好是可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍(370-780納米)，它也是由此而得名的。

新型冠狀病毒顆粒尺寸在100納米左右，而熔噴布的纖維直徑在微米尺度，構(gòu)造網(wǎng)孔大于病毒本身，因此要靠靜電吸附才能有效攔截病毒。而“彩虹絲”納米纖維阻擋病毒的方式是通過(guò)納米尺度長(zhǎng)纖維層疊，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的微孔通道，讓病毒像走“迷宮”一樣被攔截，因而酒精消毒或水洗后，其阻隔病毒功能衰減的程度也較輕。

據(jù)研究人員介紹，纖維直徑從微米到納米的跨越一直是該領(lǐng)域的一大難題。北京化工大學(xué)英藍(lán)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)十多年的不懈堅(jiān)持，才終于突破傳統(tǒng)毛細(xì)管電紡的慣性思維局限，創(chuàng)新提出熔體微分新概念和聚合物熔融電紡的新方法。他們從單噴頭開(kāi)始試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)4噴頭、32噴頭到64噴頭的不斷探索，最終才取得“零溶劑”聚合物納米纖維綠色制造技術(shù)的創(chuàng)新突破，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)“彩虹絲”聚合物納米纖維膜的批量生產(chǎn)。

“新風(fēng)正氣”防冠面罩：為醫(yī)護(hù)人員提供專(zhuān)業(yè)保護(hù)

“很多一線醫(yī)護(hù)人員是采用封閉式護(hù)目鏡與口罩分別佩戴的形式。這種方式存在一定缺陷，一方面由于醫(yī)生佩戴護(hù)目鏡后導(dǎo)致面部傷痕累累，這會(huì)增加感染的幾率;另一方面，醫(yī)院病患輕重不一，環(huán)境污染濃度不斷增大，交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)很大?！睏钚l(wèi)民介紹說(shuō)，他們按照化工裝置對(duì)于有毒氣體密封和凈化排放的原理，提出為醫(yī)護(hù)人員開(kāi)發(fā)專(zhuān)用面罩的想法，并起名為“新風(fēng)正氣”防冠面罩。

“新風(fēng)正氣”防冠面罩的制造思路是可將呼和吸的氣體進(jìn)行分流，與現(xiàn)有面罩呼吸氣體混雜的情況完全不同，可大幅降低二氧化碳和病毒被再次吸入的概率，使醫(yī)護(hù)人員呼吸安全性顯著提升。思路有了，行動(dòng)也立馬跟上，實(shí)驗(yàn)室全體成員在2周內(nèi)快速完成樣機(jī)制造和調(diào)試，隨后利用3D打印技術(shù)與3D復(fù)印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。目前，該實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的“新風(fēng)正氣”防冠面罩已小批量投產(chǎn)，形成月產(chǎn)100套生產(chǎn)能力。

此外，該實(shí)驗(yàn)室還研發(fā)新冠肺炎患者可以佩帶的面罩。他們?cè)诜雷o(hù)模式基礎(chǔ)上增加在線消毒功能單元，將呼出氣體引入消毒單元，通過(guò)“彩虹絲”濾膜將病毒攔截后采用75%酒精進(jìn)行消殺，實(shí)現(xiàn)呼出氣體的安全排放。