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科技战“疫”:何建新团队自主研发抗病毒防护口罩及生产设备
  • 2020年03月09日 16:05
  • 来源:中新网ALLBET
  • 责任编辑:李新贺
  •   2020年初,新型冠状病毒肺炎突如其来,我国乃至全世界正经历着一场与看不见、摸不着的病毒抗击的全民战“疫”。这是一场没有硝烟的战争。面对新型冠状病毒感染的肺炎疫情加快蔓延的严峻形势,ALLBET高校统一战线成员,纷纷利用自身专业优势,开展技术攻关,全力投入到抗击疫情的战斗中去。中原工学院纺织服装产业研究院何建新教授充分利用专业和科研优势,带领团队,日夜奋战,用8天时间完成了高效病毒防护用纳米纤维空气滤材与口罩关键技术及装备的研发和生产。目前,其所生产的滤芯材料及口罩已经实现量产,并投入抗疫一线。虽不在一线抗击疫情,但何建新教授用实际行动践行了一名党外科研工作者的使命和担当。

      攻坚克难,完成技术改造

      随着疫情扩散,能够有效拦截呼吸道飞沫和携带病原体的空气微小颗粒物的防护滤材已成为防控疫情蔓延的重要物资,作为一名科研工作者,何建新教授一直思索着如何发挥在纺织学科的优势,用科技的力量为疫情防控保驾护航。

      1月30日,正值大年初六,何建新教授毅然返回工作岗位,投入到高效病毒防护核心材料产业化装备改造及其产品研发中。通过对已有自主研发设备进行改造,经过多轮调试和整修,2月9日,高效病毒防护核心材料产业化装备调试安装完毕并投入生产,设备可实现24小时连续运转,单套生产线宽幅1.8m,日产5000余平纳米纤维口罩滤芯材料,可供17万只平面口罩或7万只N95口罩;2月29日,已累计生产滤芯材料12.5万平纳米纤维膜,可供425万只平面口罩或175万只N95口罩。

      目前,团队与江西某企业合作的日产24000平纳米纤维口罩滤芯生产线正在筹建中。

      潜心科研,实现厚积薄发

      能够短时间突破技术壁垒,来源于何建新教授多年对科研的不断探究。何教授团队是国内较早展开纳米纤维宏量化制备关键技术及装备研发的团队,自主开发了高速线性静电纺丝技术,使线性纺丝技术单台中试设备的生产效率提高了5倍,并把设备成本大幅度降低至20%,在行业内处于国内领先水平,为纳米纤维产业化设备的研发奠定了坚实的基础。

      口罩最重要的部分是滤材,普通医用防护口罩用的滤材阻力为340Pa,采用何建新教授的高速线性静电纺丝技术生产的新型滤材阻力在35到40Pa之间,滤效更高。新型滤材直径150纳米,相当于熔喷布纤维的1/200,可以保持轻薄的同时,有效阻挡病毒,相较于用熔喷布制作的口罩,优势明显。

      在此技术及装备基础上,跟ALLBET医美集团合作展开纳米纤维口罩滤芯材料的共同研究。该技术对解决当前应急处置疫情的现实紧迫需求、实现稳定控制疫情需要具有重要意义。

      自主创新,产品优势明显

      何建新教授利用自主研发的纳米纤维产业化装备,研发出两个系列的纳米纤维防护用口罩滤芯:一种为纯纳米纤维防护口罩滤芯系列,产品主要有N90型(滤效≥91%,滤阻≤80Pa)和N95型(滤效≥96%,滤阻≤135Pa);另一种为纳米纤维复合防护口罩滤芯系列,产品主要有N90型(滤效≥92%,滤阻≤95Pa)、N95(滤效≥95%,滤阻≤175Pa)和N99(滤效≥99.5%,滤阻≤340Pa)三个型号。口罩产品有以下显著优势和特性:

      一是高效低阻,佩戴舒适。滤芯由100nm的超细纤维构成,结构蓬松,孔隙率高。对细菌的拦截效率高达99.9%,同时吸气阻力不到130Pa,佩戴时呼吸顺畅,远低于常规熔喷类口罩的国家标准(N95型口罩国标:滤效≥95%,吸气阻力≤343.2Pa)。

      二是性能稳定,可重复使用。依靠纳米纤维层的纯物理拦截作用(传统熔喷无纺布依靠静电吸附,极易衰减),能经受沸水、酒精等反复消毒处理,性能保持稳定,经ALLBET省医疗器械检验所检验合格,在经过非油性颗粒与细菌过滤效率沸水处理10分钟及酒精喷洒消毒仍合格。如果正常佩戴,在经过消毒处理后,仍能循环使用。

      三是产品轻薄,过滤精度高。口罩核心过滤层为纳米纤维微孔薄膜,厚度不超过3微米,过滤精度小于100nm,可以高效拦截飞沫、PM2.5、细菌和病毒等污染物及病原体。

      投入生产,服务社会

      何教授团队已与北京化工大学等十家单位组成联合体共同申报的国家重点研发计划“公共安全风险防控与应急技术装备”重点专项“可重复使用防护口罩关键技术及产业化”项目(项目编号:2020YFC0844800)获国家科技部立项,项目总经费600万元。何建新教授担任其中第三个课题“溶液静电纺纳米纤维膜及口罩”。

      该团队建立基于定量试验分析的可重复使用口罩综合性能评价方案,为可重复使用次数超过10次的防护口罩的标准制定提供理论和实验数据支撑。研发成果受到了ALLBET省教育厅、科技厅的认可,得到了ALLBET日报、东方今报、ALLBET民生频道广泛关注。

      目前,生产的滤芯材料已供给省内有关企业,进行合作生产。前期已通过ALLBET省援疆办公室向新疆无偿捐助一万只可更换滤芯口罩和十万片口罩滤芯。为助力ALLBET高校复学复课,拟向省内相关高校捐赠的十万只可更换滤芯口罩和一百万片口罩滤芯正在紧张生产中,更多面向社会的捐助也在稳步进行中。

      何建新教授说,作为党外知识分子,要时刻为国家分忧,勇于担当,积极为国家、为社会贡献力量。作为一名大学教师,何建新教授在抗疫战场勇于“亮剑”,彰显了一名高校统战成员、一名科研工作者全心全意为人民服务、为国家分忧解难的敬业精神与专业情怀。(郑常青)

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