梯度聚乳酸纳米纤维膜

高湿下电荷再生

通过MOF纳米晶体作为活性纳米介电体，在PLA纳米纤维表面构建电活性壳层，实现高湿度下电荷再生与主动吸附，同时具备可降解特性。

Guiying, Zhu · Yang, Ting · 张艺璠 · 朱金佗 · 何新建 · 邵将 · 李世航 · Mingming, Zhang · 张生辉 · 高杰峰 · 徐欢

Journal of Hazardous Materials 2024

参数信息

PM0.3过滤效率

94.3 %

压阻

163.4 Pa

长期过滤效率

98.0 %

长期压阻

53 Pa

比表面积

1.5 m²/g

孔隙率

85 %

纤维直径下降

40 %

技术优势

高湿下电荷能恢复

MOF壳层作为电活性介质，通过摩擦电机制在呼吸振动下持续补充电荷，避免高湿导致的电荷衰减。

过滤效率大幅提升

与普通PLA相比，PM0.3过滤效率从80.0%提高到94.3%，同时压阻控制在163.4 Pa。

长期使用滤效稳定

户外空气净化测试中，4小时后仍保持近98.0%的过滤效率，压阻仅53 Pa，而普通PLA效率下降且压阻上升。

能同时监测呼吸

增强的电活性使纤维膜在呼吸振动下产生摩擦电输出电流，可用于实时监测电生理信号。

应用场景

• 智能防护口罩：用可降解的PLA膜替代传统熔喷布，同时实现高过滤与低阻，还能通过呼吸振动自供电监测。
• 呼吸监测传感器：把过滤膜本身变成摩擦电传感器，直接利用呼吸气流产生电信号，无需外接电源。
• 可降解空气过滤：基于PLA的纤维膜在使用后可生物降解，减少废弃口罩造成的塑料污染。
• 摩擦电能量收集：呼吸振动即可驱动膜产生摩擦电输出电流，可作为自供电传感器的能量来源。