近期，我院丁彬研究員帶領的“功能紡織材料”研究團隊在具有負離子釋放功能的納米纖維空氣過濾材料研究方面取得了重要突破🐁。相關研究成果以“Low-Resistance Dual-Purpose Air FilterReleasing Negative Ions and Effectively Capturing PM2.5”為題發表在界面材料研究領域的權威雜誌《ACS Applied Materials & Interfaces》上（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 12054−12063）。
嚴重的霧霾汙染給人體健康帶來了巨大威脅，亟需兼具高過濾效率和低呼吸阻力的口罩用空氣過濾材料。此外，負離子作為一種功能物質，可促成人體合成和儲存維生素，被譽為“空氣維生素”，對人體的生命活動有著十分重要的影響🚣🏼♀️，若將負離子釋放功能引入空氣過濾材料中，將極大提升過濾材料的實際應用性能◾️。現有的口罩用過濾材料主要為熔噴駐極材料💡，其雖具有初始過濾效率高的優勢，但存在駐極電荷衰減較快且無負離子釋放功能的問題。靜電紡納米纖維因具有纖維直徑小👨🏼🚒、纖維膜孔徑小🧑🏻🦯➡️、孔隙率高及易功能改性等優勢，已引起空氣過濾領域科研工作者的廣泛關註，但如何在實現纖維膜高過濾效率和低空氣阻力有效平衡的同時，提升其負離子釋放功能🧴👇，依然是靜電紡空氣過濾材料領域亟需解決的關鍵問題🏄🏿。
離子過濾材料的空氣凈化機製示意圖及過濾性能展示為此，研究者采用聚偏氟乙烯（PVDF）為聚合物原料並摻雜負離子粉（NIPs）製備了具有負離子釋放功能的PVDF/NIPs納米纖維過濾膜材料。首先研究了聚碸（PSU）💁🏽♀️、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）及PVDF三種聚合物纖維直徑與壓阻的構效關系，發現了由PVDF更小的纖維直徑所帶來的空氣滑移效應，該效應將纖維膜的空氣阻力降低了36%。在此基礎上，進一步考察了PVDF單纖維電負性對纖維膜負離子釋放量的影響👨🏼🎤，結果發現PVDF單纖維具有更高的表面電勢及高的負離子釋放量👩🏻💼。此外💁🏻，研究還發現纖維直徑的降低會減弱對負離子粉的屏蔽作用，使得材料的負離子釋放量從798cc-1大幅提升至2818cc-1🧗🏿♂️。最終製備的PVDF/NIPs過濾膜具有高PM2.5凈化效率（~99.99%）、低空氣阻力（~40.5Pa）及高負離子釋放量（~2800cc-1），且在高PM2.5濃度下（>500μgm-3）加載測試600min後仍保持性能穩定性。這種具有負離子釋放功能的高效低阻過濾材料的製備🫲，對空氣過濾領域功能集成型材料的開發具有重要意義👩👦💁。
該研究工作獲得了國家科技支撐計劃（2015BAE01B01🟡，2015BAE01B02）、國家自然科學基金（51673037⚔️，51503030）、意昂官网中央高校基金（16D110115）和上海市科委青年英才“揚帆”計劃項目（15YF1400600）的大力資助。
