西安交通大学材料学院王红洁

rongshuxia

颗粒物（PM）是最严重的大气污染物之一，将高效的空气过滤器应用于颗粒物的源头，是减少污染的有效途径，其中，高质量过滤材料是保证高效过滤的关键。然而，常规过滤材料大多利用气孔对颗粒物进行拦截，在高速气流作用下，存在压降大、过滤效率低、稳定性差、服役寿命短等问题。
       为此，西安交通大学王红洁教授团队在课题组前期高性能陶瓷气凝胶研究基础上，通过类化学气相沉积的方法，设计并制备了一种超轻（2.69 mgcm−3）、且具有定向孔结构的Si3N4纳米纤维泡沫，特殊的微观结构使其具有良好的弹性回复性能和高温结构稳定性。高孔隙率和定向排列的纳米纤维微结构，使其对固体颗粒物的过滤机制由传统的多孔拦截改变为“滑移效应”，在提高过滤效率的同时，也有效降低了压降。在高温（1000°C）、高速气流（8.72ms-1）条件下，对PM2.5的过滤效率高达99.97%，压降仅为340pa（大气压力的0.33%）。这种定向多孔微结构为高效空气过滤材料的设计和制备提供了新的视角。

        近日，上述研究成果以“Stretchable and Compressible Si3N4 Nanofiber Sponge with Aligned Microstructure for Highly Efficient Particulate Matter Filtration under High-velocity Airflow”为题在国际知名期刊Small在线发表。西安交通大学材料学院博士生李明主为论文第一作者，苏磊助理教授和王红洁教授为共同通讯作者。此外，课题组研究生万鹏飞、张子钧同学共同参与了相关工作。该项目得到国家自然科学基金、陕西省科技创新团队支持计划项目的资助。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202100556