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帶電石墨烯篩檢程式可捕獲並殺死空氣中的微生物2019-10-08

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據外媒New Atlas報導,經空氣傳播的細菌和其他病原體可能是真正的危害,尤其是在醫院等環境中。現在,萊斯大學的研究人員開發了一種新的由石墨烯泡沫製成的空氣濾清器,該濾清器可以用電流來殺死其捕獲的微生物。
該設備使用由萊斯大學此前開發的鐳射誘導石墨烯(LIG)製成。顧名思義,這種材料是通過用鐳射將聚醯亞胺薄片切成薄片,使其膨化成泡沫狀的石墨烯製成的。
在這種情況下,研究小組用鐳射切割機對聚醯亞胺的兩側進行了噴砂處理,在中心留下了聚合物的薄晶格以增強結構。通過使用不同的鐳射溫度,該團隊可以將石墨烯纖維“起毛”到不同程度,從而在外部形成一個茂密的“森林”,並在內部形成更小的互連薄片。
具有如此大的表面積使LIG成為空氣中細菌、真菌、孢子、病毒、內毒素和其他生物污染物沉降的理想場所。當他們這樣做時,他們感到震驚。石墨烯是著名的電導體,而這種泡沫狀的LIG也不例外。一小電流流經萊斯團隊的篩檢程式,定期將其加熱到350°C(662°F),並殺死陷阱中捕獲的任何東西。根據該團隊的說法,僅需幾秒鐘即可加熱和冷卻材料,並且耗電不多。
該團隊在商業真空過濾系統中測試了新的篩檢程式設計,該系統每分鐘迴圈通過10 L(2.6加侖)空氣。在該系統中對兩組LIG篩檢程式進行了90個小時的測試-一組進行了定期熱封和加熱,而另一組僅是被動捕獲的微生物,沒有進行任何自我消毒。
在測試結束時,將兩組篩檢程式在促進細菌生長的溫度下放置130小時。尚未過濾的對照篩檢程式顯示出正常的細菌生長水準,但已通電的對照篩檢程式則完全沒有細菌生長。
這並不是說篩檢程式沒有電氣化就無法發揮作用。在另一項測試中,研究小組在LIG篩檢程式的下游放置了一個膜,結果表明細菌在表面的生長不那麼容易。這表明它們仍然很難通過濾波器,因此仍可以用作無源濾波器。
研究小組表示,這些LIG篩檢程式(不論是否帶電)都可以用於醫院或商用飛機等地方的過濾系統中,其空氣傳播的病原體易於迅速擴散。這可能構成我們防禦抗生素耐藥性細菌潮的重要措施。
這項研究發表在《ACS Nano》雜誌上。
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