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  • 中國(guó)版霧霾窗紗來(lái)了,阻隔率98%

    來(lái)源:     2016-01-22 17:42:47
    字號(hào):T|T

    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?!?

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