曾幾何時(shí)，霧霾成了縈繞在京城上空不散的陰影，時(shí)不時(shí)伸出魔爪，攪和一下人們頭頂上那片湛藍(lán)，之后就倉(cāng)皇而逃。每每霧霾現(xiàn)身之時(shí)，人們緊閉門(mén)窗、減少外出、佩戴口罩……一系列防護(hù)措施為的就是擋住那直徑小于2.5微米顆粒物的“進(jìn)攻”。然而，門(mén)窗的緊閉雖然擋住了PM2.5，卻也阻擋了空氣的流通，使室內(nèi)空氣沒(méi)法得到及時(shí)循環(huán)。
為了解決這一問(wèn)題，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院王玉蘭帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了“防霧霾窗紗”，近期通過(guò)了北京市理化分析測(cè)試中心等檢測(cè)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該窗紗對(duì)于PM2.5的阻隔效率達(dá)到98%以上。該項(xiàng)發(fā)明的問(wèn)世，實(shí)現(xiàn)了“開(kāi)窗通風(fēng)”與“防霧霾”兩不誤。
窗紗問(wèn)世源自一個(gè)笑話
老百姓問(wèn)專(zhuān)家：:“如果霧霾來(lái)了，我們?cè)撛趺崔k？”專(zhuān)家答：“緊閉門(mén)窗”。
老百姓又問(wèn):：“如果流感來(lái)了我們?cè)撛趺崔k？”專(zhuān)家再答：“開(kāi)窗通風(fēng)”。
“那霧霾跟流感同時(shí)來(lái)了我們?cè)撛趺崔k？”專(zhuān)家無(wú)語(yǔ)……
這本是一個(gè)調(diào)侃科學(xué)的笑話，卻給了王玉蘭很大的啟發(fā)?！斑@說(shuō)明了目前我們生活中存在的一個(gè)困境。有的時(shí)候，開(kāi)窗與不開(kāi)窗是一對(duì)矛盾。開(kāi)窗，室內(nèi)的病毒可以出去，但是室外的霧霾就進(jìn)來(lái)了；關(guān)了窗戶，室外的霧霾雖然擋住了，但是室內(nèi)的病毒卻也出不去了?！奔由?013年北京曾遭遇長(zhǎng)時(shí)間的霧霾天氣，王玉蘭開(kāi)始琢磨，有沒(méi)有一項(xiàng)技術(shù)可以解決“開(kāi)窗與不開(kāi)窗”這一對(duì)矛盾呢？
這時(shí)，王玉蘭將目光投向了自己從事了二十多年研究的核孔膜技術(shù)。核孔膜，是我國(guó)從1986年開(kāi)始研究的一種新型微孔濾膜。這種膜是利用高能加速器加速的重帶電粒子穿透有機(jī)高分塑料薄膜，在粒子經(jīng)過(guò)的路徑上留下一條狹窄的輻照損傷通道。這條通道經(jīng)過(guò)敏化后，用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑蝕刻，就可以把薄膜上的輻射損傷通道變成直通孔。通過(guò)控制加速器的輻照條件和蝕刻條件，就可以得到不同孔密度和孔徑、孔型的核孔膜。
其實(shí)在很多年前，王玉蘭就曾想過(guò)，能不能把核孔膜應(yīng)用在窗戶上去解決夜間房間里換氣的問(wèn)題。而當(dāng)時(shí)，核孔膜還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，昂貴的價(jià)格讓這種想法只能成為一時(shí)奢侈的念想。
核孔膜應(yīng)用驚呆德國(guó)教授 ?不是簡(jiǎn)單的把膜掛在窗戶上
在外行人看來(lái)，有了現(xiàn)成的核孔膜，是不是直接把膜拼接到窗戶上，就有了“防霧霾窗紗”?？其實(shí)不然，實(shí)際情況要遠(yuǎn)比這復(fù)雜得多。王玉蘭說(shuō)，“把膜掛窗戶上，就這么簡(jiǎn)單的一句話，我們?yōu)橹畩^斗了很多年。”
首先要克服的就是核孔膜的高成本。王玉蘭介紹說(shuō)，在國(guó)外，核孔膜通常都是應(yīng)用在尖端科技上，價(jià)格非常昂貴，每平方米的價(jià)格通常在萬(wàn)元以上?！叭绻唤鉀Q大規(guī)模的產(chǎn)量化問(wèn)題，要想把核孔膜用在民用產(chǎn)品上基本上是不太可能的。”經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)人員的技術(shù)攻關(guān)，王玉蘭團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核孔膜價(jià)格的大大降低，目前價(jià)格僅為原來(lái)的1/100。曾經(jīng)有一位德國(guó)教授在參觀王玉蘭的實(shí)驗(yàn)室時(shí)，發(fā)現(xiàn)了大輸液過(guò)濾上應(yīng)用的核孔膜之后，教授覺(jué)得不可思議，“這么貴的東西怎么能用到了民用產(chǎn)品上？普通民眾怎么用得起？”而在聽(tīng)了王玉蘭的報(bào)價(jià)之后，德國(guó)教授更是大吃一驚。
此外，王玉蘭說(shuō)，在整個(gè)過(guò)程中，對(duì)于孔徑、孔型的控制精度要求很高，并且需要輔以膜表面及孔壁的改性處理，每個(gè)細(xì)節(jié)的完美處理都是高效防霾效果的重要保障。“在實(shí)驗(yàn)室里，把一片膜的孔徑精度、孔型控制得特別好，那沒(méi)有什么問(wèn)題；但是要在幾百萬(wàn)平方米的生產(chǎn)中，都保證高質(zhì)量的孔徑、孔型精度，這是不容易的，這就需要攻克很多的技術(shù)難題?！背藫貊玻绾螌?shí)現(xiàn)氣體的暢通無(wú)阻也是個(gè)技術(shù)活兒。“這些問(wèn)題都研究透了，才有可能保證最終產(chǎn)品的效果。”
王玉蘭一直覺(jué)得，科技的進(jìn)步是需求帶動(dòng)的，創(chuàng)新源于問(wèn)題，科學(xué)家的任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。
薄膜布滿超細(xì)孔擋住PM2.5
普通的薄膜，樸素的印花——記者在北京市理化分析測(cè)試中心看到了神奇的“防霧霾窗紗”。其實(shí)，所謂的“防霧霾窗紗”看上去跟家里用的普通紗窗并無(wú)明顯不同。但是與普通紗窗不同的是，這薄薄的一層膜上布滿了我們?nèi)庋劭床坏降男】住１本┦欣砘治鰷y(cè)試中心環(huán)境污染分析與控制研究室主任王欣欣指著薄膜告訴記者，“這每1平方厘米的面積上，大概密布著上百萬(wàn)個(gè)分子級(jí)的小孔。”王欣欣進(jìn)一步解釋?zhuān)肿蛹?jí)的小孔只允許分子通過(guò)，因此PM2.5等細(xì)小顆粒物會(huì)被薄膜擋住，同時(shí)又不影響二氧化碳等分子成分的通過(guò)。
理化分析測(cè)試中心花了一個(gè)多月的時(shí)間對(duì)于防霧霾窗紗的相關(guān)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，該薄膜對(duì)于PM2.5的阻隔效率可以達(dá)到98%以上。此外，由于這個(gè)膜非常薄，因此具有較好的透氣性能，從而可以高效的進(jìn)行室內(nèi)外氣體交換，甲醛、苯系物等有害氣體在室內(nèi)濃度較高的情況，也可以透過(guò)小孔穿透到室外，營(yíng)造室內(nèi)清新的空氣環(huán)境。
由于上述功能的實(shí)現(xiàn)完全依靠的是自然界存在的物理原理，因此整個(gè)產(chǎn)品環(huán)境是友好的。
王欣欣說(shuō)，防霧霾窗紗將人們“霧霾大作戰(zhàn)”的戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行了更為提前的部署，“像現(xiàn)在用的空氣凈化器，霧霾是先進(jìn)入到房間里，再進(jìn)行凈化；而這種窗紗是直接將霧霾擋在了外邊。如果防霧霾的窗紗與空氣凈化器配合使用，肯定能進(jìn)一步提高空氣凈化的水平?！?
與空氣凈化器相比，窗紗的使用壽命前景也更為可觀。空氣凈化器利用的是濾網(wǎng)的吸附作用，因此損耗較快；而對(duì)于防霧霾窗紗來(lái)說(shuō)，顆粒物并不是完全吸附在薄膜上，而是會(huì)有部分的顆粒物在被阻擋之后“彈跳”下來(lái)。整個(gè)過(guò)程中利用的是物理阻隔，并不涉及化學(xué)反應(yīng)失效的問(wèn)題。
王欣欣介紹說(shuō)，理化中心會(huì)議室里的那扇防霧霾窗紗已經(jīng)用了一個(gè)多月，從外觀顏色上來(lái)看，并無(wú)明顯變化。而在過(guò)去的一個(gè)月間，北京市已經(jīng)發(fā)布了多次空氣重污染藍(lán)色預(yù)警。
“目前，我們對(duì)于這款產(chǎn)品使用壽命的保守估計(jì)是一年以上。但是至于一年之后用不用清洗或者是更換，我們還需要繼續(xù)做評(píng)價(jià)試驗(yàn)，比如說(shuō)通過(guò)水壺噴灑評(píng)價(jià)一下清洗效果，這樣可以幫助消費(fèi)者節(jié)約更換的成本?！?
