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前沿?zé)狳c(diǎn)：既能抑菌又抗病毒，三層復(fù)合材料制成新型防護(hù)服
發(fā)布時(shí)間：2023-02-20 09:41:04
文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
既能抑菌又抗病毒，三層復(fù)合材料制成新型防護(hù)服
悶熱、不透氣、舒適性差、防護(hù)性較弱、一次性使用成本較高……大家印象中的“大白”防護(hù)服是不是這樣的？
近日，南通大學(xué)防護(hù)服研發(fā)學(xué)生團(tuán)隊(duì)從新型復(fù)合材料著手，研發(fā)出一種具備主動(dòng)抗菌抗病毒功能的新型防護(hù)服。該防護(hù)服突破了現(xiàn)有防護(hù)面料耐久性能差、抗菌抗病毒持久性低和阻隔膜透氣透濕能力弱的瓶頸，抑菌率高達(dá)99.99%以上，抗病毒活性率達(dá)到99.42%以上，可重復(fù)使用50次以上，且具有便攜式雙向調(diào)溫設(shè)備。
多層可復(fù)用面料提高防護(hù)性和舒適性
【資料圖】
與病毒賽跑的日子里，街頭巷尾、社區(qū)內(nèi)外，隨處可見(jiàn)身影繁忙的醫(yī)護(hù)人員和志愿者，他們有一個(gè)共同的名字——“大白”，一身白色防護(hù)服是保護(hù)穿著者不受病毒侵害的重要屏障。
目前，市場(chǎng)主流的醫(yī)用防護(hù)服面料普遍采用紡粘-熔噴-紡粘復(fù)合面料，這種面料有著對(duì)細(xì)菌的阻隔性、抗靜水壓能力較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在著只具備被動(dòng)阻隔防護(hù)功能、透氣和透濕性能較差、不可重復(fù)使用、單次使用成本較高且污染嚴(yán)重等不足。
南通大學(xué)防護(hù)服研發(fā)學(xué)生團(tuán)隊(duì)走訪了江蘇省、安徽省、上海等多個(gè)省市，深入調(diào)研2836位醫(yī)務(wù)人員、社區(qū)工作者以及防疫志愿者，針對(duì)現(xiàn)有防護(hù)服的不足，用近2年時(shí)間，研制出多層高導(dǎo)濕、可復(fù)用防護(hù)面料。
該新型防護(hù)服的面料由疏水層、抗菌層和舒適層三層復(fù)合而成。最外層為防護(hù)層，對(duì)滌綸針織物進(jìn)行有機(jī)硅疏水劑整理，通過(guò)常溫常壓等離子體刻蝕與誘導(dǎo)技術(shù)、高溫焙烘處理，制成超疏水滌綸織物，實(shí)現(xiàn)防水、自清潔功能。專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)試結(jié)果表明，該面料具有出色的耐洗滌牢度和耐摩擦牢度，為最終產(chǎn)品的可重復(fù)使用提供保障。
面料中間層為隔絕層。團(tuán)隊(duì)首先利用化學(xué)原位還原法，通過(guò)調(diào)控硝酸銀濃度、聚氨酯用量和反應(yīng)溫度，在水性聚氨酯體系中制備出粒徑10nm左右、高效穩(wěn)定的納米銀抗菌劑，可實(shí)現(xiàn)低負(fù)載量，高抑菌率。隨后，通過(guò)多噴頭靜電紡絲技術(shù)，將抗菌劑加入紡絲液，制成高導(dǎo)濕抗菌抗病毒PU隔絕膜，在實(shí)現(xiàn)物理阻隔的同時(shí)具有主動(dòng)抗菌抗病毒的功能，進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)服自身的防護(hù)性能。
面料的最內(nèi)層為舒適層。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在復(fù)合面料內(nèi)層又貼合一層經(jīng)編網(wǎng)眼布，對(duì)中間的隔絕層進(jìn)行保護(hù)，防止其受到刮擦，同時(shí)進(jìn)一步提高穿著舒適性。
綜合考慮最終產(chǎn)品的防護(hù)性能及穿著舒適性，團(tuán)隊(duì)采用點(diǎn)膠復(fù)合技術(shù)，在膜與基布之間的復(fù)合時(shí)，膜面點(diǎn)狀上膠，菱形膠點(diǎn)。由于網(wǎng)眼布的有效粘附面積較小，在貼合網(wǎng)眼布時(shí)，采用網(wǎng)眼布上膠。隨后經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化上膠量、涂層壓力、復(fù)合壓力、熟化溫度等工藝，最終實(shí)現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)的高度復(fù)合，同時(shí)保證了各層結(jié)構(gòu)功能的完整性，達(dá)到了一體化設(shè)計(jì)的目的。
專(zhuān)業(yè)測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合之后的防護(hù)面料在過(guò)濾效率、抗?jié)B水性、抗合成血液穿透性、斷裂強(qiáng)力、透濕性、防水性、靜電衰減性和抗菌性方面都表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能。同時(shí)，在通過(guò)不同消毒劑對(duì)防護(hù)服進(jìn)行多次洗消處理后，防護(hù)面料各方面性能變化微小，表現(xiàn)出優(yōu)異的可重復(fù)使用性。
便攜式雙向調(diào)溫裝置改善人體熱應(yīng)激反應(yīng)
調(diào)溫調(diào)濕是實(shí)現(xiàn)人體熱應(yīng)激調(diào)節(jié)改善舒適性的關(guān)鍵。針對(duì)目前市場(chǎng)上防護(hù)服普遍存在悶熱、不透氣等問(wèn)題，該研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步攻克了制冷、加熱雙向調(diào)控裝備的小型化設(shè)計(jì)與加工工程設(shè)計(jì)難題。主要采用模塊化三位一體的結(jié)構(gòu)，結(jié)合3D打印技術(shù)，將半導(dǎo)體元器件、溫度/風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置、電源裝置等集為一體，設(shè)有上下兩個(gè)出風(fēng)口和兩個(gè)吸氣口，從而達(dá)到制冷和加熱兩種模式。
與此同時(shí)，設(shè)備還具有風(fēng)量調(diào)節(jié)功能，使用者可根據(jù)自身感受合理選擇檔位。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)備輕便化，滿足了長(zhǎng)時(shí)間隨身攜帶的需求。
在高導(dǎo)濕可復(fù)用防護(hù)面料研發(fā)與雙向調(diào)溫設(shè)備研制基礎(chǔ)上，該研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于人因工學(xué)對(duì)現(xiàn)有防護(hù)服進(jìn)行了細(xì)節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并完成防護(hù)服與雙向調(diào)溫裝置的集成，在確保防護(hù)效果的同時(shí)大幅提升服裝熱濕傳遞效果，最終制得新型防護(hù)服。新型防護(hù)服可滿足使用者在不同室內(nèi)外環(huán)境下的防護(hù)需求，不僅大幅度提升穿著舒適性，且大大降低了單次使用成本。
目前，該團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果已發(fā)表于《染整技術(shù)》《印染助劑》等雜志，并獲多項(xiàng)專(zhuān)利。自2022年2月至今，該新型防護(hù)服已在多家醫(yī)院及衛(wèi)生健康單位試用共計(jì)3806人次，使用結(jié)果反饋表明該產(chǎn)品防護(hù)性能可靠、穿脫方便，能有效提升穿著舒適感及工作效率。
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