用“液体门”净化空气 厦大“玩水”的科学家破解技术难关

莆田安福市场报道：http://www.anfu5555.com   作者：安福市场    时间：2022年09月27日

科幻片里的“液体门”，现在被中国科学家用在空气净化上——厦大侯旭教授团队初次运用“液体门控技能”，打通现有空气净化的技能痛点，完成对空气高效过滤，使得细菌、颗粒物完美被吸附，为空气净化器的规划供给了全新的思路。

  这一效果宣布在北京时间26日23时上线的国际顶级科学杂志《自然》上。厦门大学化学化工学院博士生张运茂为论文的榜首作者，通讯作者是厦大化学化工学院、物理科学与技能学院双聘教授侯旭，论文得到西北工业大学臧渡洋团队的支持。

  空气污染对人类威胁越来越大，空气过滤净化体系比任何时候更重要，它多由多层纤维膜或多孔资料组成的过滤膜单元构成。不过，它有致命点:空气净化体系的“门”是固体资料，细小物质穿过时，常常把它们中的“胖子”卡住了，让其进出不得，一朝一夕，“胖子”堆积如山，过滤的膜资料就会被污染或阻塞。

  侯旭团队运用“液体门控技能”来处理空气净化器的痛点。39岁的侯旭是“液体门控技能”发明人，他被称为“玩水”的科学家。

  科幻电影《星际之门》里，人类经过液态星门，来完成物质在宇宙的瞬间传送。可是，液体真能做门吗？

  侯旭说，宏观尺度下确实不可，可是，微观国际里是可取得液体门，并且关上液体门，城里的冲不出来，城外的也杀不进来，翻开门时四通八达，不留残渣。

  可是，把“液体门控”运用到空气净化技能，面对许多应战。侯旭团队此次效果就是在这些方面取得了系列重要打破。侯旭说，这是一项“土生土长”的科学研讨。

  侯旭说，此次空气净化运用基础研讨工作，是液体门控的又一进步——其核心打破在于解开了活动的液体作为结构与功用资料去完成微泡三相界面上（气液固）的高效传质难题，并且，因为换成液体门，完成对污染物处理量的数量级进步，从而在进步净化功率的一起也进步了净化器的尘容量。

  侯旭以为，现在实验室已经有很好的空气净化体系液体门控的技能储备，就等着业界伸出手来“接”。

  【解读】

  现在的空气净化体系不完美在哪里？

  侯旭团队的研讨效果的意义，要从空气污染说起。

  人类越来越面对污染的应战，持续不断的雾霾气候，使呼吸道疾病患者爆发性的增长，也形成经济、社会问题，其间，颗粒物浓度是空气污染的一项重要目标。

  现在，去除这些颗粒物最有用的办法是空气过滤净化体系，它多由多层纤维膜或多孔资料组成的过滤膜单元构成。然而，因为颗粒在其外表和内部孔隙的堆积，这些过滤单元将不可避免地遭受阻塞问题，其外表的容尘才能从根本上约束了这类过滤装置的功率和运用寿命。

  侯旭解释说，现在空气净化体系的“门”大多是固体资料，在细小物质穿过时，常常把它们中的“胖子”卡住了，让其进出不得，一朝一夕，“胖子”堆积如山，过滤的膜资料就会被污染或阻塞，这相同也是咱们在水处理、海水淡化中常常碰到的污染难题。

  因而，科学家们面对的任务是:怎么开发净化功率高、运用寿命长、无需杂乱维护的净化体系，处理传统职业的痛点。

  液体真能做成门？

  侯旭团队宣布的最新论文显现，他们运用“液体门控技能”来处理空气净化器的痛点。这里有布景:39岁的侯旭是“液体门控技能”发明人，他被称为“玩水”的科学家。

  科幻电影《星际之门》里，人类经过液态星门，来完成物质在宇宙的瞬间传送。可是，液体真能做门吗？

  侯旭说，在宏观尺度下，液体因为遭到重力、离心力等的影响，不停活动，确实无法固定。可是，在微观国际里，经过在一些固体支架上规划多孔结构形成门框，运用毛细力作用，将液体可以稳定地存在于微孔里面，即可取得液体门。并且，在压力的梯度下，它就能完成可逆开关的功用——相当于压力是一把钥匙，在适宜的钥匙（压力）下，液体门就可以开和关。当液体门关时，就连气体分子也无法经过，但在特定的压力作用下，液体门翻开时，物质就能顺利经过。

  用大白话说，侯旭提出的液体门，因为液体的外表具有分子级的润滑，整个外表没有任何缝隙与缺点，因而，关上液体门，城里的冲不出来，城外的也杀不进来，而翻开门时四通八达，不留残渣。并且“液体门”对压力很灵敏，灵敏度较高，开关敏捷自如。

  侯旭团队的效果“新”在哪里？

  液体门这么香，可是，把“液体门控”运用到空气净化技能，面对许多应战，例如怎么规划取得固体资料和门控液体上面具有可控的固液界面，还有门控液体和污染空气上面具有功用的液气界面，怎么完成呼应性液门体系的稳定性和可控性，怎么发生均匀的微泡，以及怎么操控微泡三相界面上的高效传质问题等。

  侯旭团队的研讨就是在这些方面取得了系列重要打破。

  侯旭说，此次空气净化运用基础研讨工作，是液体门控的又一进步——其核心在于将外表润湿性可调的电化学多孔膜作为固体骨架，经过体系规划门控液体作为结构与功用资料，运用电化学调控固-液界面的物理化学性质，完成对微气泡尺度的操控，并经过调控颗粒物与功用液体之间的相互作用，从而操控空气-水界面上的物质高效传递行为。

  也就是说，该办法打破液体作为结构与功用资料怎么完成高效传质的难题—— 液体门将传统固体资料对污染物过滤所运用的有用外表积，转换成液体资料对污染物过滤吸收的有用体积，这样做的其间一个优点是，完成对污染物处理量的数量级进步，从而在进步净化功率的一起也进步了净化器的尘容量。

  此外，运用门控液体作为主要过滤资料，可以经过管路衔接、自动化、程序化操控，进一步完成免维护、高效、低成本的体系运转，并且可以按照需要规划功用液体，赋予空气净化液门体系可以合适特定的净化需求，如抗菌才能、对气味和有害气体污染物的去除才能，以及耐腐蚀才能等。

  换句话说，该空气净化体系可结合人工智能技能、微流控技能等集成运用，有望完成多种功用液体的快速调节，满足未来不同环境下的空气净化需求。

  家里的空气净化体系何时能用上液体门？

  那么，实验室的科研效果距离产品还有多远？

  侯旭以为，现在实验室已经有很好技能储备，就等着业界伸出手来“接”。

  据介绍，这一研讨效果不仅能用在空气净化上，这种根据液基资料用于多相界面物质传输行为的门控机制，也将有助于推进物质的微量检测技能如病毒、细菌、毒品、重金属离子等，将促进微型反应器的开发及催化、乳化、制药等领域的研讨和开展，在环境治理、节能膜资料、生物医学工程、航空航天等领域，具有广阔的运用前景。

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